2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) （選修3-4）2.1 光的折射 全反射課時作業(yè) 新人教版

光的折射全反射 一、選擇題1酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠(yuǎn)處車、人的倒影但當(dāng)你靠近“水面”時，它卻隨你靠近而后退對此現(xiàn)象正確的解釋是()A出現(xiàn)的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的B“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺C太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射D太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射【解析】酷熱的夏天地面溫度高，地面附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠(yuǎn)處車、人反射的太陽光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射【答案】D2一條光線以40°的入射角從真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光線與反射光線的夾角可能是()A小于40°B在50°100°之間C在100°140°之間D大于140°【解析】由n1，折射角2140°，由反射定律得3140°，如圖所示，故折射光線與反射光線的夾角180°32140°2，則100°140°.【答案】C3如圖所示，紅色細(xì)光束a射到折射率為的透明球表面，入射角為45°，在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后，從球面射出的光線為b，則入射光線a與出射光線b之間的夾角為()A30° B45°C60° D75°【解析】由折射定律有，得折射角30°.畫出光路圖，由幾何關(guān)系知，夾角30°，A正確【答案】A4(2020·鄭州質(zhì)檢)如圖所示，直角三棱鏡ABC的一個側(cè)面BC緊貼在平面鏡上，BAC.從點光源S發(fā)出的一個細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上，適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向當(dāng)SO與AC成角時，其折射光在鏡面發(fā)生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，則此棱鏡的折射率為()A. B.C. D.【解析】根據(jù)題意可知，光在AC上發(fā)生折射，入射角為，折射角為，根據(jù)折射定律可得折射率n.【答案】A5(2020·鄭州測試)紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角到達(dá)某介質(zhì)和空氣的界面時，若黃光恰好發(fā)生全反射，則()A綠光一定能發(fā)生全反射B紅光一定能發(fā)生全反射C三種單色光相比，紅光在介質(zhì)中的傳播速率最小D紅光在介質(zhì)中的波長比它在空氣中的波長長【解析】同一介質(zhì)對紅、黃、綠三種光的折射率依次增大，對應(yīng)的全反射臨界角依次減小，當(dāng)黃光恰好發(fā)生全反射時，綠光一定能發(fā)生全反射，紅光不發(fā)生全反射，選項A正確，B錯誤；由vf易知，選項C、D錯誤【答案】A6.(2020·嘉興測試)如圖是一段拉伸速度不均勻而形成的不合格光纖產(chǎn)品，呈圓臺形一單色光射到上邊界O點并射出光纖，進(jìn)入真空中時，入射角為30°，折射角為53°(sin53°0.8)，則()A此光纖的折射率為0.625B該單色光在光纖中的傳播速度為1.875×108 m/sC減小單色光在O點的入射角可以提高光能傳輸效率D同一單色光在此光纖內(nèi)的全反射臨界角比在圓柱形光纖中大【解析】單色光的折射率為n1.6；光在介質(zhì)中的速度大小為v1.875×108 m/s；如果要提高光的傳輸效率，就要減小光的折射，應(yīng)增大單色光在O點的入射角；全反射臨界角由折射率和介質(zhì)決定，入射光和光纖材料不變，只是形狀發(fā)生改變時，全反射臨界角保持不變故只有選項B正確【答案】B7.現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成夜間行車時，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10 m的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射反射再折射后恰好和入射光線平行，如圖所示，那么第一次入射的入射角應(yīng)是()A15° B30°C45° D60°【解析】通過“回歸反光膜”的光路圖可知入射角i是折射角r的2倍，即i2r，由折射定律，有n2cosr，得r30°，i2r60°，故選項D正確【答案】D8.在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S，從S發(fā)出的光線SA以入射角入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖所示若沿此光線傳播的光從光源至玻璃板上表面的傳播時間與光穿過玻璃板的傳播時間相等，則點光源S到玻璃板上表面的垂直距離l為()Adn2cos/Bdn2sin/Cdn2cos/Ddn2sin/【解析】設(shè)光線SA在玻璃板中的折射角為r，傳播速度為v，則由n知，光在玻璃板中傳播的速度v；由幾何關(guān)系有，光線從光源到玻璃板上表面?zhèn)鞑サ木嚯x為x1，傳播時間t1，其中c是真空中的光速；光穿過玻璃板傳播的距離x2，傳播時間t2，由折射定律有：n，由題意有：，由三角函數(shù)關(guān)系有：cosr，聯(lián)立得：l.【答案】C9.如圖所示，折射率n的半圓形玻璃磚置于光屏MN的上方，其平面AB與MN的距離h10 cm.一束單色光沿圖示方向射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上的O點現(xiàn)使玻璃磚繞圓心O點逆時針轉(zhuǎn)動，下列關(guān)于光屏上光點的移動方向及距O點的最遠(yuǎn)距離的說法正確的是()A向右移動，最遠(yuǎn)距離為10 cmB向左移動，最遠(yuǎn)距離為10 cmC向右移動，最遠(yuǎn)距離為10 cmD向左移動，最遠(yuǎn)距離為10 cm【解析】由sinC知，臨界角C45°.當(dāng)玻璃磚繞圓心O點逆時針轉(zhuǎn)動45°時，單色光在AB界面發(fā)生全反射，將要發(fā)生全反射的瞬間，光屏上的光點距O點的距離最遠(yuǎn)；由折射定律知光屏上光點向左移動，由幾何關(guān)系知最遠(yuǎn)距離dh10 cm，故只有選項B正確【答案】B10(2020·天津卷)中國古人對許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識，唐人張志和在玄真子·濤之靈中寫道：“雨色映日而為虹”從物理學(xué)角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的如圖是彩虹成因的簡化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光()A在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光B以相同角度斜射到同一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大C分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也一定能D以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時，一定是a光【解析】從圖中看出，經(jīng)同一雨滴折射后，a光偏折較明顯，說明a光的折射率較大，即na>nb.根據(jù)v，在同種玻璃中傳播時，a光的傳播速度小，A錯誤光線斜射到玻璃表面，折射光偏轉(zhuǎn)程度越大，偏移量越大，即a光側(cè)移量大，B錯誤折射率大的光，波長較短，頻率較大，即a光頻率大于b光，若b光能引起某光電管的光電效應(yīng)，a光也一定能，C正確根據(jù)sinC，折射率大的光線臨界角小，更容易發(fā)生全反射，不容易從水中折射進(jìn)入空氣，D錯誤【答案】C11.如圖所示是一觀察太陽光譜簡易裝置，一加滿清水的碗放在有陽光的地方，將平面鏡M斜放入水中，調(diào)整其傾斜角度，使太陽光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射，最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上，即可觀察到太陽光譜的七色光帶逐漸增大平面鏡的傾斜角度，各色光將陸續(xù)消失，則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光分別是()A紅光紫光，紅光 B紫光紅光，紅光C紅光紫光，紫光 D紫光紅光，紫光【解析】根據(jù)折射定律作出光路圖可知，此七色光帶從上到下的排列順序是紅光紫光；因為紫光的折射率n最大，根據(jù)公式sin C1/n可知，其從水中射向水平面時發(fā)生全反射的臨界角最小，所以最先消失綜上分析，正確選項為C.【答案】C12如圖所示，激光器固定在轉(zhuǎn)臺上發(fā)出一細(xì)光束，轉(zhuǎn)臺在某液體中勻速轉(zhuǎn)動，使激光束在豎直平面內(nèi)掃描，掃描一周的時間為T32 s激光束轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示，該液體的折射率為.一個周期T內(nèi)在液面上方能觀察到激光束的時間是()A4 s B8 sC16 s D32 s【解析】光從水射向空氣可能發(fā)生全反射，sin C，知全反射的臨界角C45°，入射角小于45°的光線能射出水面，由對稱性知，能射出水面的入射光的最小夾角90°，故時間tT8 s，B正確【答案】B二、非選擇題13(2020·江蘇卷)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料如圖所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點已知光線的入射角為30°，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求該人造樹脂材料的折射率n.【解析】設(shè)折射角為r，由折射定律得sin30°nsinr由幾何關(guān)系知sinr且OP代入數(shù)據(jù)解得n(或n1.5)【答案】(或1.5)14(2020·山東卷)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體， 過其軸線OO的截面如圖所示位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點入射，折射光線由上邊界的A點射出當(dāng)光線在O點的入射角減小至某一值時，折射光線在上邊界的B點恰好發(fā)生全反射求A、B兩點間的距離【解析】當(dāng)光線在O點的入射角為i0時，設(shè)折射角為r0，由折射定律得n設(shè)A點與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sinr0若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點與左端面的距離為dB，由折射定律得sinC由幾何關(guān)系得sinC設(shè)A、B兩點間的距離為d，可得ddBdA聯(lián)立式得dR【答案】R