2019高中物理 第十三章 光 第2节 全反射课时作业 新人教版选修3-4.doc

- 1 -第十三章第十三章 第二节第二节 全反射全反射基础夯实 一、选择题(13 题为单选题，4、5 题为多选题)1(河北省衡水中学 2017 年高二下学期期中)夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低。可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的。景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景。如图所示，则下列说法正确的是( C )A蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大CA是蜃景，B是景物DB是蜃景，A是景物解析：当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上空气的温度比空中低，空气的折射率下层比上层大。远处的景物发出的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大到临界角时，就会发生全反射现象。在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像。这就是海市蜃楼的景象。故选 C。2(内蒙古包头九中 2017 年高二下学期期末)自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车，尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下面说法正确的是( C )A汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射解析：我们从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示。由图可知，每一部分相当于一- 2 -块全反射棱镜，要想让后面的司机看到反射光，因此光只能从右侧(直边)射入，经过尾灯左表面反射回去，故选项 C 正确，A、B、D 错误。3三种透明媒质叠放在一起，且相互平行，一束光在和两媒质的界面上发生了全反射后，射向和两媒质界面，发生折射如图所示，设定光在这三种媒质中的速率分别是v1、v2、v3，则它们的大小关系( B )Av1>v2>v3 Bv1>v3>v2Cv1v1>v3解析：光在和两介质的界面上发生了全反射，说明的折射率小于的折射率，即n1n3；介质与相比较，介质的折射率小于介质的折射率，即有n1n3>n1，根据光在这三种介质中的速率公式v 得知，光速与折射率成反比，则c nv1>v3>v2。4(天津市静海一中 2017 年高二下学期期末)华裔科学家高锟获得 2009 年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通信之父” 。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是( AD )A内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C波长越短的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越小解析：光从光密介质射向光疏介质才能发生全反射，所以内芯的折射率比外套的大，故选项 A 正确，选项 B 错误；频率越大(波长越短)，折射率越大，根据v ，折射率大的在玻璃中c n传播的速度小，故选项 C 错误，D 正确。5一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是( AB )- 3 -A光从真空射入介质后，频率不变B此介质的折射率等于2C入射角大于 45°时可能发生全反射现象D入射角小于 30°时可能发生全反射现象解析：光的频率由光源决定，在传播过程中频率不变，选项 A 正确，由折射定律n，选项 B 正确；发生全反射的临界角Carcsin 45°，只有当光线sin1 sin2sin45° sin30°21 n从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象，所以选项 C、D 错误。二、非选择题6(北师大附中河南分校 2016 年高二下学期期中)一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图为过轴线的截面图，调整入射角，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射。已知水的折射率为 ，求 sin的值。4 3答案：73解析：当光线在水面发生全反射时，有 sinC1 n当光线从左侧射入时，由折射定律nsinsin(2C)联立式，代入数据可得 sin73能力提升 一、选择题(13 题为单选题，4 题为多选题)1(北京师大附中河南分校 2016 年高二下学期期中)折射率n的直角玻璃三棱镜截面如2图所示，一条光线从AB面入射，入射角为i(图中未标出)，ab为其折射光线，ab与AB面的夹- 4 -角60°。则( B )Ai45°，光在AC面上不发生全反射Bi45°，光在AC面上发生全反射Ci30°，光在AC面上不发生全反射Di30°，光在AC面上发生全反射解析：由折射定律可知：nsinisin2解得：i45°由 sinC1 n可知，光线在AC面上发生全反射的临界角为C45°。由于ab在AC面上的入射角为 60°，所以光线ab在AC面上发生了全反射，不能从AC面上折射出去。故选 B。2如图所示，一个透明玻璃球的折射率为，一束足够强的细光束在过球心的平面内，以245°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球与真空的交界面处发生多次反射和折射，从各个方向观察玻璃球，能看到从玻璃球内射出的光线的条数是( B )A2 B3 C4 D5解析：sinC ，C45°；n，30°。光路图如图所示。所以共 3 条射1 n22sin45° sin出玻璃球。3如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，A为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射。该棱镜材料的折射率为( A )- 5 -A B 622C D3 23解析：在AB面上，设入射角为i，i45°折射角为，则nsini sin在AC面上，由几何知识可知，此时入射角i90°则n1 sini由解得n，A 项正确。624(吉林扶余市第一中学 20172018 学年高二下学期期中)一束光从空气射向折射率n的某种玻璃的表面，如图所示，i代表入射角，则( BCD )2A当i>45°时会发生全反射现象B无论入射角i是多大，折射角r都不会超过 45°C欲使折射角r30°，应以i45°的角度入射D当入射角iarctg时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直2解析：因为光是从空气进入玻璃，所以不可能发生全反射，故 A 错误。当入射角是 90°时，折射角最大，根据n，则折射角最大值为r45°，所以无论入射角i是多大，折射sin90° sinr角r都不会超过 45°，故 B 正确。当折射角r30°，由n，解得：i45°，故sini sin30°2C 正确。当反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，设入射角为i，折射角为r，有ir90°，ntani，所以iarctan，故 D 正确。sini sinrsini sin90°i2二、非选择题5有人在河中游泳，头部露出水面，在某一位置当他低头向水中观察时，看到河底有一静- 6 -止物体跟他眼睛正好在同一竖直线上，这个人再向前游 12m，正好不能看见此物体，求河深。(水的折射率为 4/3)答案：10.6m解析：如图所示，由题意知C为临界角，则 sinC 1 n3 4从图可得 sinC 12122h2联立得：3 412122h2 解得h10.6m。6(山东省菏泽市 2018 届高三上学期期末)如图所示为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为R，一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点，DC与AB的距离HR，若该光束射入球体经一次反射后由P点(图中未标出)再次折射向真空中，此时32的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c。求：介质球的折射率和光束从C点射入到从P点射出所经历的总时间；射入球体内的光线有可能发生全反射吗？答案： 不会发生全反射6R c解析：作出光路如图，光线经反射后到达介质与空气的界面时，出射角ii，由折射定律可得rr折射光线PQ与入射光线DC平行，则POACOAi，i60°，折射角r30°，折射率nsini sinr3- 7 -光从C射入到射出通过的路程是s4Rcos30° ，光在介质中传播速度v cc n33则该光从C射入到射出的总时间t s v6R c由n可知，sinC1 sinC33由图知r30°<C。所以射入玻璃的光线不会发生全反射。