2019版高中物理 第十三章 光 第2節(jié) 全反射課時作業(yè) 新人教版選修3-4(考試專用)

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1、 第十三章 第二節(jié) 全反射 基礎(chǔ)夯實 一、選擇題(1～3?題為單選題，4、5?題為多選題) 1．(河北省衡水中學?2017?年高二下學期期中)夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫 度低?？梢栽O(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的。景物發(fā)出的光線由于不斷 被折射，越來越偏離原來的方向、人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景。如圖所示，則下列說法正確 的是( C ) A．蜃景是景物由于海平面對光的反射所成的像 B．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大 C．

2、A?是蜃景，B?是景物 D．B?是蜃景，A?是景物 解析：當大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小， 海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大。遠處的景物發(fā)出的光線射向空中時， 不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當光線的入射角大到臨界角時，就會 發(fā)生全反射現(xiàn)象。在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來的光線形成的虛像。這就是海市 蜃樓的景象。故選?C。 2．(內(nèi)蒙古包頭九中?2017?年高二下學期期末)自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖 然本身不發(fā)光，但在夜間騎行時，從后面開來的汽

3、車發(fā)出的強光照到尾燈后，會有較強的光被反 射回去，使汽車司機注意到前面有自行車，尾燈由透明介質(zhì)制成，其外形如圖甲所示，下面說法 正確的是( C ) A．汽車燈光從左面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射 B．汽車燈光從左面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射 C．汽車燈光從右面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射 D．汽車燈光從右面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射 -?1?- 解析：我們從題圖中取一個凸起并作出一條光路如圖所示。由圖可知，每一部分相當于一塊 全反射棱鏡，要想

4、讓后面的司機看到反射光，因此光只能從右側(cè)(直邊)射入，經(jīng)過尾燈左表面反 射回去，故選項?C?正確，A、B、D?錯誤。 3．三種透明媒質(zhì)疊放在一起，且相互平行，一束光在Ⅰ和Ⅱ兩媒質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射 后，射向Ⅱ和Ⅲ兩媒質(zhì)界面，發(fā)生折射如圖所示，設(shè)定光在這三種媒質(zhì)中的速率分別是?v1、v2、 v3，則它們的大小關(guān)系( B ) A．v1>v2>v3 C．v1v3>v2 D．v2>v1>v3 解析：光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射，說明Ⅰ的折

5、射率小于Ⅱ的折射率，即?n1n3；介質(zhì)Ⅰ與Ⅲ相比較，介質(zhì)Ⅰ的折射率小于介質(zhì)Ⅲ的折射率，即有?n1n3>n1， c 根據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式?v＝n得知，光速與折射率成反比，則?v1>v3>v2。 4．(天津市靜海一中?2017?年高二下學期期末)華裔科學家高錕獲得?2009?年諾貝爾物理獎， 他被譽為“光纖通信之父”。光纖通信中信號傳播的主要載體是光導(dǎo)纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示， 其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關(guān)于光

6、導(dǎo)纖維的說法中正確的是( AD ) A?正確，選項?B?錯誤；頻率越大(波長越短)，折射率越大，根據(jù)?v＝??，折射率大的在玻璃中傳播 A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 B．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．波長越短的光在光纖中傳播的速度越大 D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越小 解析：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射，所以內(nèi)芯的折射率比外套的大，故選項 c n 的速度小，故選項?C?錯誤，D?正確。 5．一束單色光從真空斜射向某種

7、介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是( AB ) -?2?- sinθ???1 ＝???2，選項?B?正確；發(fā)生全反射的臨界角?C＝arcsin??＝45°，只有當光線從光密介質(zhì)射 射。已知水的折射率為?，求?sinα??的值。 A．光從真空射入介質(zhì)后，頻率不變 B．此介質(zhì)的折射率等于?2 C．入射角大于?45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．入射角小于?30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 解析：光的頻率由光源決定，在傳播過程中頻率不變，選項?A?正確，由折射定律?n＝ ＝ sinθ?2 sin

8、45° 1 sin30° n 入光疏介質(zhì)且入射角大于或等于臨界角時才會發(fā)生全反射現(xiàn)象，所以選項?C、D?錯誤。 二、非選擇題 6．(北師大附中河南分校?2016?年高二下學期期中)一束單色光由左側(cè)射入盛有清水的薄壁圓 柱形玻璃杯，如圖為過軸線的截面圖，調(diào)整入射角?α?，使光線恰好在水和空氣的界面上發(fā)生全反 4 3 答案：????7 n???????????????????????????? ① 3 1 解析：當光線在水面發(fā)生全反射時，有?sinC＝ 當光線從

9、左側(cè)射入時，由折射定律 sinα ＝n ? ÷ sin?π－C? è?2 ?  ② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)可得?sinα?＝ 7 3 能力提升 一、選擇題(1～3?題為單選題，4?題為多選題) 1．(北京師大附中河南分校?2016?年高二下學期期中)折射率?n＝?2的直角玻璃三棱鏡截面如 圖所示，一條光線從?AB?面入射，入射角為?i(圖中未標出)，ab?為其折射光線，ab?與?AB?面的夾角 -?3?- θ?＝60°。則( B ) 解析：由折射定律可知：n＝

10、???? sini －θ 由?sinC＝ A．i＝45°，光在?AC?面上不發(fā)生全反射 B．i＝45°，光在?AC?面上發(fā)生全反射 C．i＝30°，光在?AC?面上不發(fā)生全反射 D．i＝30°，光在?AC?面上發(fā)生全反射 π 2 解得：i＝45° 1 n 可知，光線在?AC?面上發(fā)生全反射的臨界角為?C＝45°。由于?ab?在?AC?面上的入射角為?60°， 所以光線?ab?在?AC?面上發(fā)生了全反射，不能從?AC?面上折射出去。 故選?B。 2．如圖所示，一個透明玻璃球的折射率為?2，一束足夠強的細光束在過球心的平面內(nèi)

11、，以 45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球與真空的交界面處發(fā)生多次反射和折射，從各個方向 觀察玻璃球，能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)是( B ) A．2 C．4 B．3 D．5 n?? 2?????????????? sinθ 1 2 sin45° 解析：sinC＝?＝ ，C＝45°；n＝ ，θ?＝30°。光路圖如圖所示。所以共3?條射出 玻璃球。 3．如圖所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A?為直角。此截面所在平面內(nèi)的光線

12、 沿平行于?BC?邊的方向射到?AB?邊，進入棱鏡后直接射到?AC?邊上，并剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡 材料的折射率為( A ) -?4?- A．????6 2 B．?2 2 3 C．  D．?3 n＝??sini 解析：在?AB?面上，設(shè)入射角為?i，i＝45°折射角為?θ?，則 sinθ ① 在?AC?面上，由幾何知識可知，此時入射角?i′＝90°－θ ② 則?n＝ 1 sini′  ③

13、 由①②③解得?n＝????6 2 ，A?項正確。 4．(吉林扶余市第一中學?2017～2018?學年高二下學期期中)一束光從空氣射向折射率?n＝?2 的某種玻璃的表面，如圖所示，i?代表入射角，則( BCD ) 折射角最大，根據(jù)?n＝?????? ，則折射角最大值為?r＝45°，所以無論入射角?i?是多大，折射角 r?都不會超過?45°，故?B?正確。當折射角?r＝30°，由?n＝????sini????＝???2，解得：i＝45°，故?C A．當?i>45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．無論入射角?i

14、?是多大，折射角?r?都不會超過?45° C．欲使折射角?r＝30°，應(yīng)以?i＝45°的角度入射 D．當入射角?i＝arctg?2時，反射光線跟折射光線恰好互相垂直 解析：因為光是從空氣進入玻璃，所以不可能發(fā)生全反射，故?A?錯誤。當入射角是?90°時， sin90° sinr sin30° 正確。當反射光線跟折射光線恰好互相垂直時，設(shè)入射角為?i，折射角為?r，有?i＋r＝90°，n ＝sini＝ sinr sini －i  ＝tani，所以?i＝arctan?2，故?D?正確。 二、非選擇題

15、 -?5?- 5．有人在河中游泳，頭部露出水面，在某一位置當他低頭向水中觀察時，看到河底有一靜 止物體跟他眼睛正好在同一豎直線上，這個人再向前游?12m，正好不能看見此物體， 求河深。(水的折射率為?4/3) 答案：10.6m 解析：如圖所示，由題意知?C?為臨界角， n 4 1 3 則?sinC＝?＝ 從圖可得?sinC＝  12 122＋h2  ① ② 4??? 122＋h2 H＝????3?R，若該光束射入球體經(jīng)一次反射后

16、由?P?點(圖中未標出)再次折射向真空中，此時的出射光 聯(lián)立①②得： 3 12 ＝ 解得?h≈10.6m。 ( 6．?山東省菏澤市?2018?屆高三上學期期末)如圖所示為一個均勻透明介質(zhì)球，球心位于?O?點， 半徑為?R，一束單色光從真空中沿?DC?方向平行于直徑?AOB?射到介質(zhì)球上的?C?點，DC?與?AB?的距離 2 線剛好與入射光線平行，已知光在真空中的速度為?c。求： c ①介質(zhì)球的折射率和光束從?C?點射入到從?P?點射出所經(jīng)歷的總時間； ②射入球體內(nèi)的光線有可能發(fā)生全反射嗎

17、？ 6R 答案：① ②不會發(fā)生全反射 解析：①作出光路如圖， 光線經(jīng)反射后到達介質(zhì)與空氣的界面時，出射角?i＇＝i，由折射定律可得?r＇＝r 折射光線?PQ?與入射光線?DC?平行，則∠POA＝∠COA＝i，i＝60°，折射角?r＝30°， -?6?- 折射率?n＝sini 光從?C?射入到射出通過的路程是?s＝4Rcos30°??，光在介質(zhì)中傳播速度?v＝??＝????3 則該光從?C?射入到射出的總時間?t＝??＝ sinr＝?3 c n 3?c s 6R v c ②由?n＝????1 sinC可知，sinC＝ 3 3 由圖知?θ＝r＇＝30°