20182019學(xué)年粵教版高中物理選修23 第一章 光的折射 全反射與光纖技術(shù) 單元測(cè)試

2019-2019學(xué)年粵教版高中物理選修2-3 第一章 光的折射 全反射與光纖技術(shù) 單元測(cè)試一、單選題1.如圖所示，為觀察門外情況，居家防盜門一般都會(huì)在門上開一小圓孔.假定門的厚度為a=8cm，孔的直徑為d=6cm，孔內(nèi)安裝一塊折射率n=1.44的玻璃，厚度可的厚度相同，已知sin37=0.6，cos37=0.8.則（ ）A.如未裝玻璃，室內(nèi)的人通過小孔能看到外界的角度范圍為106B.裝人玻璃后，室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍約為106C.裝人玻璃的折射率越大，室內(nèi)的人通過玻鵯能看到外界的角度范圍就越小D.若要將視野擴(kuò)大到180，需嵌入折射率大于或等于 的玻璃2.在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí)，看到的物體() A.比物體所處的實(shí)際位置高B.比物體所處的實(shí)際位置低C.跟物體所處的實(shí)際位置一樣高D.以上三種情況都有可能3.如圖所示，一束由a ， b兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從O點(diǎn)由空氣射入厚度均勻玻璃磚，經(jīng)玻璃磚的下表面反射后，分別從上表面的A、B兩點(diǎn)射出，（不考慮玻璃磚上表面的反射情況），則（）A.a光的折射率比b光的折射率小B.在該玻璃中，a光的傳播速度比b光的傳播速度大C.若用b光照射某金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，則改用a光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象D.用a、b兩種色光分別通過同一雙縫干涉裝置，a光產(chǎn)生的條紋間距較大4.下列說法中正確的是（ ） A.“雨色映日而為虹”，從物理學(xué)的角度看，彩虹是太陽光經(jīng)過雨滴的折射和反射形成的B.互聯(lián)網(wǎng)“光纖入戶”工程中使用的光導(dǎo)纖維是利用光的衍射現(xiàn)象C.瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋，這是光的偏振現(xiàn)象D.通過門鏡觀察門外的景物時(shí)，利用了光的全反射現(xiàn)象5.彩虹是由陽光進(jìn)入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后離開水滴時(shí)再折射一次形成的，形成示意圖如圖所示，一束白光L由左側(cè)射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后經(jīng)過一次反射和兩次折射后的光路圖，其中兩條出射光（a、b是單色光）下列關(guān)于a光與b光的說法中正確的是（ ）A.雨滴對(duì)a光的折射率大于對(duì)b光的折射率B.b光在雨滴中的傳播速度小于a光在雨滴中的傳播速度C.用同一雙縫干涉儀做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，a光條紋間距大于b光條紋間距D.a光、b光在雨滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要長(zhǎng)6.如圖所示，MM/是兩種介質(zhì)的界面，A是入射光線，B是反射光線，C是折射光線，O是入射光線的入射點(diǎn)，MN/是法線，i是入射角，r是折射角，且ir。則下列判斷正確的是（）A.i逐漸增大時(shí)r也逐漸增大，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B.i逐漸減小時(shí)r也逐漸減小，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C.i逐漸增大時(shí)r將逐漸減小，有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.i逐漸增大時(shí)r也逐漸增大，但不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象7.介質(zhì)中光速為v1=c，介質(zhì)中的光速為v2=c/2，臨界角為30，如果光線a，b如圖中所示射到、兩介質(zhì)的分界面上，那么正確的是 （ ）A.a，b均不能發(fā)生全反射B.a，b均能發(fā)生全反射C.a能發(fā)生全反射D.b能發(fā)生全反射二、多選題8.如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經(jīng)折射后射出a、b兩束光線則（ ） A.在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度B.在真空中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)C.玻璃磚對(duì)a光的折射率小于對(duì)b光的折射率D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a首先消失E.分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距大于b光的干涉條紋間距9.一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形（AC邊末畫出），AB為直角邊ABC=45；ADC為一圓弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)此玻璃的折射率為1.5P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏若一束寬度與AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則（ ）A.從BC邊折射出束寬度與BC邊長(zhǎng)度相等的平行光B.屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度C.屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長(zhǎng)度D.當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大10.如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)(半圓的圓心)，產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為 ，入射角為45(相應(yīng)的折射角為24)，現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過15，如圖中虛線所示，則 ()A.光束1轉(zhuǎn)過15B.光束1轉(zhuǎn)過30C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15三、填空題11.如圖所示，含有a、b兩種單色光的一細(xì)光束，沿半徑方向從真空射入橫截面為半圓形的透明介質(zhì)中a、b兩種單色光從介質(zhì)中射出時(shí)方向如圖所示則a、b兩種單色光在介質(zhì)中的折射率n1：n2=_，兩種單色光在介質(zhì)中的速度v1：v2=_12.如圖所示，一儲(chǔ)油圓桶，底面直徑與桶高均為d，當(dāng)桶內(nèi)無油時(shí)，從某點(diǎn)A恰能看到桶底邊緣上的某點(diǎn)B，當(dāng)桶內(nèi)油的深度等于桶高一半時(shí)，在A點(diǎn)沿AB方向看去，看到桶底上的C點(diǎn)，C、B相距 d，由此可得油的折射率n=_；光在油中傳播的速度v=_m/s（結(jié)果可用根式表示） 13.光在某種介質(zhì)中傳播的速度為15108m/s ， 光從此介質(zhì)射向空氣并發(fā)生全反射時(shí)的臨界角是C=_。 四、解答題14.一玻璃三棱柱豎直放在水平桌面上，其底面A1B1C1是邊長(zhǎng)a=12cm的等邊三角形，柱高L=12cm現(xiàn)在底面的中心O處放置一點(diǎn)光源，不考慮三棱柱內(nèi)的反射光，玻璃的折射率為 ，求三個(gè)側(cè)面的發(fā)光的總面積五、綜合題15.單色細(xì)光束射到一半徑為R的透明球表面，光束在過球心的平面內(nèi)，入射角i=45該光束經(jīng)折射進(jìn)入球內(nèi)后又經(jīng)其內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)球表面折射后射出已知真空中光速為c，入射光線與出射光線之間的夾角=30，如圖所示（圖上已畫出入射光線和出射光線）（1）在圖上畫出光線在球內(nèi)的路徑和方向（簡(jiǎn)要說明畫圖步驟）； （2）求透明球的折射率和光在透明球中傳播的時(shí)間 16.半徑為R的半圓形玻璃磚截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，光線a沿半徑方向進(jìn)入玻璃后恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射，光線b平行于光線a，從最高點(diǎn)進(jìn)入玻璃后折射到MN上的D點(diǎn)，已知光線a與MN的夾角為60，求：（1）玻璃的折射率n為多少？ （2）OD的長(zhǎng)度是多少？ 答案解析部分一、單選題1.【答案】D 【解析】【解答】因 ，則 ，如未裝玻璃，室內(nèi)的人通過小孔能看到外界的角度范圍為74，A不符合題意；裝入玻璃后，根據(jù)折射定律： ， ，則 ，則室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍大于106，B不符合題意；裝入玻璃的折射率越大，則折射角越大，則室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍就越大，C不符合題意；若要將視野擴(kuò)大到180，則=90，則 ，則需嵌入折射率大于或等于5/3的玻璃，D符合題意；故答案為：D.【分析】視角是射入人眼的兩入射光線的夾角，根據(jù)題意分別作出兩種情況光路圖求出對(duì)應(yīng)的視角。2.【答案】A 【解析】【解答】水中的潛水員斜向上看岸 邊上的物體時(shí)，感覺比物體所處的實(shí)際位置高， 。 【分析】光發(fā)生折射現(xiàn)象是有條件的，只有光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，才能發(fā)生折射；光的折射光路是可逆的，一條光線從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，發(fā)生折射后，逆著折射光線方向射入一條光線，會(huì)逆著原來入射光線反向射出。3.【答案】C 【解析】【解答】A、光路圖如圖所示，a光的偏折程度較大，則a光的折射率較大，故A不正確，B、根據(jù)v= ，所以a光的傳播速度比b光的傳播速度小故B錯(cuò)誤C、由上分析可知，a光的折射率較大，則其頻率高，若b光照射某金屬時(shí)能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，因b光的頻率小于a光，則改用a光照射該金屬時(shí)也一定能發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象故C正確D、由于a光的頻率大，則波長(zhǎng)小，根據(jù)x= 知，那么通過同一雙縫干涉裝置，a光產(chǎn)生的條紋間距較小故D錯(cuò)誤故選：C 【分析】作出光路圖，根據(jù)光線的偏折程度比較兩色光的折射率大小，從而比較出頻率的大小和波長(zhǎng)的大小，通過波長(zhǎng)大小，結(jié)合雙縫干涉條紋間距公式比較條紋間距的大小根據(jù)色光的頻率大小判斷能否發(fā)生光電效應(yīng)4.【答案】A 【解析】【解答】解：A、“雨色映日而為虹”，從物理學(xué)的角度看，彩虹是太陽光經(jīng)過雨滴的折射和反射形成的故A正確 B、用光導(dǎo)纖維束傳送圖象信息是利用光在纖維中不停地發(fā)生全反射進(jìn)行傳遞信息故B錯(cuò)誤 C、當(dāng)光通過狹縫時(shí)，若縫的尺寸與光的波長(zhǎng)相當(dāng)，則會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象故C錯(cuò)誤 D、門鏡可以擴(kuò)大視野是利用了光的折射現(xiàn)象故D錯(cuò)誤故選：A【分析】彩虹是太陽光經(jīng)過雨滴的折射和反射形成的；用光導(dǎo)纖維束傳送圖象信息是利用光的全反射；瞇著眼睛看發(fā)光的燈絲時(shí)能觀察到彩色條紋是光的衍射；門鏡觀察門外的景物時(shí)，利用了光的折射現(xiàn)象5.【答案】A 【解析】【解答】解：A、進(jìn)入水滴時(shí)，a、b兩種光的入射角相等，而折射角不等，光線a的折射角較小，根據(jù)折射率定義式n= ，得知光線a折射率較大，故A正確；B、根據(jù)光速與折射率關(guān)系v= ，得知光線a在雨滴中的傳播速度較小，故B錯(cuò)誤；C、折射率越大的光波長(zhǎng)越短，即知a光的波長(zhǎng)較短，根據(jù)干涉條紋間距公式x= ，知a光干涉條紋間距較小，故C錯(cuò)誤；D、光速與折射率關(guān)系v= ，vc，=vT，周期不變，波速變小后波長(zhǎng)變短，即a光、b光在雨滴中傳播的波長(zhǎng)都比各自在真空中傳播的波長(zhǎng)要短，故D錯(cuò)誤；故選：A【分析】可知玻璃磚對(duì)a光的偏折角大于對(duì)b光的偏折角，玻璃磚對(duì)a光的折射率大于對(duì)a光的折射率，a光的頻率高，波長(zhǎng)短，由v= 判斷光在玻璃磚中的速度關(guān)系由臨界角C的正弦sinC= 分析臨界角的大小光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng)，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象6.【答案】D 【解析】【分析】光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)叫光的折射，當(dāng)光照射在兩種介質(zhì)的界面上時(shí)，會(huì)發(fā)生光的反射要發(fā)生全反射，則必須光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)且入射角大于臨界角。如圖所示，A、入射角i逐漸增大時(shí)折射角r也逐漸增大，但不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，因?yàn)樗枪馐柽M(jìn)入光密的故A錯(cuò)誤；B、i逐漸減小時(shí)r也逐漸減小，也不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象因?yàn)樗枪馐柽M(jìn)入光密的故B錯(cuò)誤；C、i逐漸增大時(shí)r不會(huì)逐漸減小，也不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象故C錯(cuò)誤；D、入射角i逐漸增大時(shí)折射角r也逐漸增大，但不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象故D正確；故選D。【點(diǎn)評(píng)】有光的折射時(shí)一定有光的反射，而有光的反射時(shí)不一定有光的折射。7.【答案】D 【解析】【分析】光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角大于等于臨界角時(shí)會(huì)發(fā)生全反射。根據(jù)題意可知。介質(zhì)二為光密介質(zhì)，介質(zhì)一為光疏介質(zhì)，所以由二射向一才有可能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故BC錯(cuò)。又因?yàn)榻橘|(zhì)中的光速為v2=c/2，所以光在介質(zhì)二中的臨界角滿足：，故臨界角為30，所以光束b可以發(fā)生全反射，故D正確?！军c(diǎn)評(píng)】在兩種透明介質(zhì)的界面上，會(huì)同時(shí)發(fā)生折射和反射，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)且在同種介質(zhì)中；折射光線與入射光線也是分居法線兩側(cè)，但在兩種不同介質(zhì)中。二、多選題8.【答案】A,B,D 【解析】【解答】AC、光線a的偏折程度大，根據(jù)折射定律公式n= ，光線a的折射率大；再根據(jù)公式v= ，光線a在玻璃中的傳播速度小，故A正確，C錯(cuò)誤；B、光線a的折射率大，說明光線a的頻率高，根據(jù)c=f，光線a在真空中的波長(zhǎng)較短，故B正確；D、若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a的折射角先達(dá)到90，故先發(fā)生全反射，先消失，故D正確；E、光線a在真空中的波長(zhǎng)較短，根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式 ，分別用a、b光在同一個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a光的干涉條紋間距小于b光的干涉條紋間距，故E錯(cuò)誤；故選：ABD【分析】本題綜合考查了光的折射、全反射和干涉，關(guān)鍵是記住幾個(gè)公式：折射率定義公式n= 、光速公式v= 、雙縫干涉條紋間距公式 ，基礎(chǔ)題目9.【答案】B,D 【解析】【解答】解：A、材料的折射率n=1.5，臨界角小于45，從AB面射入的所有光線在AC面上都發(fā)生全反射，所以沒有光線從BC邊射出，故A錯(cuò)誤；B、材料的折射率n=1.5，臨界角小于45，從AB面射入的所有光線在AC面上都發(fā)生全反射從AB面中間附近射入的光線到達(dá)圓弧ACD面時(shí)，入射角較小，不發(fā)生全反射，可以從圓弧面折射出來所以屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度，故B正確；C、材料的折射率n=1.5，臨界角小于45，從AB面射入的所有光線在AC面上都發(fā)生全反射從AB面中間附近射入的光線到達(dá)圓弧ACD面時(shí)，入射角較小，不發(fā)生全反射，可以從圓弧面折射出來所以屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度，故C錯(cuò)誤；D、材料的折射率n=1.5，臨界角小于45，從AB面射入的所有光線在AC面上都發(fā)生全反射從AB面中間附近射入的光線到達(dá)圓弧ACD面時(shí)，入射角較小，不發(fā)生全反射，可以從圓弧面折射出來所以屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度，當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小，一旦越過，折射光線的交點(diǎn)后，亮區(qū)漸漸變大故D正確；故選：BD【分析】材料的折射率n=1.5，臨界角小于45，從AB面射入的所有光線在AC面上都發(fā)生全反射從AB面中間附近射入的光線到達(dá)圓弧ACD面時(shí)，入射角較小，不發(fā)生全反射，可以從圓弧面折射出來10.【答案】B,C 【解析】【解答】轉(zhuǎn)動(dòng)前，光束1(反射光)與入射光線的夾角為 ，光束2(折射光)與入射光線間的夾角 。轉(zhuǎn)動(dòng)后，反射光線與入射光線的夾角 ，據(jù)折射定律， ，得 ，則折射光線與入射光線間的夾角為 。因?yàn)?，故B、C項(xiàng)正確。【分析】光在界面上會(huì)發(fā)生反射和折射，由反射定律可確定反射光線的轉(zhuǎn)過的角度；由折射定律可得出折射光線的方向。三、填空題11.【答案】：2；2： 【解析】【解答】解：設(shè)入射角為i根據(jù)折射定律得：n1= n2= 則 n1：n2=sin60：sin45= ：2；由公式v= 得：兩種單色光在介質(zhì)中的速度v1：v2=n2：n1=2： 故答案為： ：2；2： 【分析】根據(jù)折射定律求出折射率之比由公式v= 求光在介質(zhì)中的速度之比12.【答案】；【解析】【解答】作出光路圖sin= ，sin= = ，而油的折射率n= = ，光在油中的傳播速度 【分析】只要某點(diǎn)發(fā)出的光或反射的光能進(jìn)入觀察者的眼睛，眼睛便能觀察到該點(diǎn)桶內(nèi)沒裝液體時(shí)，B點(diǎn)發(fā)出的光是沿直線到達(dá)A點(diǎn)的，C點(diǎn)發(fā)出的光也是沿直線傳播的，無法通過A點(diǎn)，在A點(diǎn)的眼睛就看不到它裝上半桶油后，C點(diǎn)發(fā)出的光將會(huì)折射到A點(diǎn)，如上圖所示。13.【答案】30 【解析】【解答】因?yàn)?，而且 ，所以 。【分析】由于光是從液體射向空氣，所以折射定律公式中，折射率應(yīng)該是折射角的正弦與入射角的正弦相比當(dāng)恰好發(fā)生全反射時(shí)的入射角叫臨界角。四、解答題14.【答案】解：因點(diǎn)光源在底面的中點(diǎn)，可知光源到三個(gè)側(cè)面的距離相等，根據(jù)幾何知識(shí)可知光源到三個(gè)側(cè)面的距離為 a根據(jù)折射定律，sin C= = 求得臨界角 C=45根據(jù)幾何知識(shí)可求每個(gè)側(cè)面的發(fā)光的面積為半徑為 r= a的圓面積的一半所以三個(gè)側(cè)面的發(fā)光面積為S= 答：三個(gè)側(cè)面的發(fā)光的總面積為18cm2 【解