【金版教程】2021年高中物理 13-2 全反射课时精练 新人教版选修3-4.doc

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1、【金版教程】2015年高中物理 13-2 全反射课时精练 新人教版选修3-41. 关于全反射及其应用的认识，下列说法正确的是()A发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线B全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象C光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射D光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射E光纤通信是利用了光的折射原理解析：发生全反射时，折射光线消失，A错，同理B错；由发生全反射的条件可知C错D对；光纤通信是利用了光的全反射原理，E错。答案：D2. 如图，光线在空气和半圆形玻璃砖的界面处的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5

2、)()A图乙、丁 B图甲、丁C图乙、丙 D图甲、丙解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得：Carcsinarcsin4149，入射角50大于临界角，将发生全反射。答案：A3. 光在某种介质中的传播速度为1.5108 m/s，光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是()A15 B30C45 D60解析：由n2，又因为sinC，故C30。答案：B4. 潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为，则所观察到的圆形半径为()Ahtan BhsinC. D.解析：画出全

3、反射光路图可知sinCsin，tan，Rhtan，A正确。答案：A5. 光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是()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折射D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用解析：光导纤维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。从而使载有声音、图象以及各种数字信号的激光在光纤中远距离传递。故只有A选项正确。答案：A6. 如图所示为一块

4、建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该玻璃的折射率沿y轴正方向均匀发生变化。现有一单色光a从原点O，以某一入射角由空气射入该玻璃内部，且单色光a在玻璃内部的传播路径如图中实线所示。则玻璃的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是()A折射率沿y轴正方向均匀减小B折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大C折射率沿y轴正方向均匀增大D折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小解析：把幕墙玻璃沿y轴分为很多层，可以看出，上层的折射率比下层的折射率小，即沿y轴正方向折射率逐渐减小，选项A正确。答案：A7. 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45入射角由真空

5、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()A2 B3C4 D5解析：sinC，C45；n，30。光路图如图所示。所以共有3条光线射出玻璃球。答案：B8. 在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(上图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为()Ar B1.5rC2r D2.5r解析：光路如图所示，左侧光线在圆锥面A点发生全反射，在OAB中，r，AOB6

6、0，利用几何关系可求得r，在ABC中，ACB30，利用几何关系可求得3r，由此可知光束在桌面上形成的光斑半径为R2r。答案：C9. 在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个半径为r的圆形发光面。为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？解析：根据题述，光路如图所示，图中S点为圆形发光面边缘上一点。由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就不能射出玻璃板了。图中rdtanCd，而sinC，则cosC，所以r。故应贴圆纸片的最小半径Rrrr。答案：r10. 如图所示，空气中有一横截面为半圆

7、环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，Rr。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则()An可能为 Bn可能为2Ct可能为 Dt可能为解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45，反射光路图如图所示。根据全反射可知临界角C45，再根据n可知n；光在透明柱体中运动路程为L4r，运动时间为tL/v4nr/c，则t4r/c，C、D均错。答案：AB11. 如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射

8、角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧上的光，则上有光透出部分的弧长为()A.R B.RC.R D.R解析：本题考查光的折射与全反射，意在考查考生综合应用数学知识，正确作出几何光路图解决几何光学问题的能力。作出如图所示的几何光路图，其中N点为从O点入射的折射光线，故圆弧NB段没有光线从AB圆弧射出，由折射定律n可知，即BON30。若在圆弧AB上的M点，折射光线发生了全反射，由sinC可得C45，由几何关系则有AOM90453015，所以圆弧AB上有光透出的长度为s2RR，正确选项为B。答案：B12. 如图所示，一透明半圆柱体折射率为n，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表

9、面垂直射入，部分柱面有光线射出。求该部分柱面的面积S。解析：半圆柱体的横截面如图所示。OO为半圆的半径，设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件。由折射定律有nsin1，式中为全反射临界角，sin，由几何关系得OOB，S2RLOOB代入题给条件得：SRL答案：RL13. 直角玻璃三棱镜置于空气中。已知A60，C90，棱镜的折射率n，一束极细的光束于AC的中点D垂直AC面入射，ADa，求：(1)光从棱镜第一次射入空气时的折射角；(2)光从进入棱镜到它第一次射入空气时所经历的时间(设光在真空中传播速度为c)。解析：(1)光从玻璃到空气全反射的临界角的正弦为：sinC，解得临界角为：C45，当光线到达AB面时，入射角为60，大于临界角C，故发生全反射。反射光线到达BC面时，如图所示，入射角为：130C，光线将折射入空气。由折射定律和光路可逆性可得：n，解得光从棱镜第一次射入空气时的折射角为：245。(2)光在棱镜中的传播速度为：vc，光在棱镜中通过的路程为：sDEEFatan60，光在棱镜中的传播时间为：t。答案：(1)45(2)9