魯科版選修3-4第4章光的折射與全反射(章綜合)

1、光的折射和反射單元測試說明：本試卷分為第、卷兩部分，請將第卷選擇題的答案填入題后括號內，第卷可在各題后直接作答.共100分，考試時間90分鐘.第卷(選擇題共40分)一、本題共10小題，每小題4分，共40分.在每小題給出的四個選項中，有的小題只有一個選項正確,有的小題有多個選項正確.全部選對的得4分,選不全的得2分,有選錯或不答的得0分.1.關于點光源的說法正確的是 （ ）A.夜間我們看到的恒星都可以看作點光源B.發(fā)光的螢火蟲一定能看作點光源C.發(fā)光的白熾燈泡一定不能看作點光源D.通常我們用日光燈做光學實驗時，是把它看作點光源的解析本題考查點光源模型.點光源像質點一樣是一個理想化模型，是把光源看

2、作一個能發(fā)光的點.恒星離我們很遠，可以看作點光源；螢火蟲雖然小，但研究它自身大小范圍內的光學問題時，不能看作點光源；研究的光學問題離燈泡很遠時，可以把它看作點光源，但研究的光學問題離燈泡很近時，不能把燈泡看作點光源；通常我們用日光燈做光學實驗時，是把它看作線光源的.故A正確.答案A2.關于光線的概念，下列正確的理解是 （ ）A.光線是從光源直接發(fā)出的，是客觀存在的B.光線的作用類似于電場線，但前者是具體的，后者是抽象的C.光線是用來表示光束傳播方向的有向直線D.光束是真實存在的,光線是人為畫上的解析本題考查對光線的理解.人們?yōu)榱诵蜗蟮匮芯侩妶?，引入了電場線，但電場中并不真實存在“電場線”.同理

3、，光線是人們?yōu)榱搜芯抗獾膫鞑ザ氲奈锢砟Ｐ?，光在傳播中并不存在“線”.光束是真實存在的，我們用光線表示光束時，光線的箭頭表示光的傳播方向.故正確選項為C、D.答案CD3.在我國古代學者沈括的著作夢溪筆談中有如下記載：“若鳶飛空中，其影隨鳶而移；或中間為窗隙所束，則影與鳶遂相違，鳶東則影西，鳶西則影東.”意思是說，若鷂鷹在空中飛翔，它的影子隨鷂鷹而移動；如鷂鷹和影子中間被窗戶孔隙所約束，影子與鷂鷹做相反方向移動，鷂鷹向東則影子向西移，鷂鷹向西則影子向東移.這里描述的是光的 （ ）A.直線傳播現(xiàn)象B.折射現(xiàn)象C.干涉現(xiàn)象D.衍射現(xiàn)象解析本題考查光的直線傳播及形成的現(xiàn)象.前段鷂鷹的影子，是光沿直線

4、傳播形成的；后段所說的“影子”實際是鷂鷹經小孔所成的像，即小孔成像，這也是光直線傳播形成的現(xiàn)象.故A正確.答案A4.傍晚，太陽從西邊落下，在人們觀察到日落的時刻（太陽剛落在地平線上），太陽的實際位置 （ ）A.完全在地平線下方B.完全在地平線上方C.恰好落在地平線上D.部分在地平線上方，部分在地平線下方解析本題考查的是光線在大氣層中的折射.由于太陽光從真空進入地球大氣層時要發(fā)生折射，使我們看到的太陽位置比實際位置要高，因此當人們觀察到太陽還在地平線上時，太陽的實際位置已在地平線以下.故正確選項為A.答案A5.光纖通信的優(yōu)點是容量大、衰減小、抗干擾性強.2008年北京奧運會將全部使用光纖通信,為

5、各項比賽提供清晰可靠的服務.光導纖維由內芯和包層兩層介質組成.下列說法正確的是( )A.光纖通信依據的原理是光的全反射B.內芯和包層的折射率相同C.內芯比包層的折射率大D.包層比內芯的折射率大解析本題考查光的全反射的應用.光纖通信依據的原理是光的全反射.A對.為了使光在光纖內以全反射的方式傳播,內芯的折射率應該比包層大,C對.答案AC6.在水中同一深度并排放著紅、藍、紫三種顏色的球，若在水面正上方俯視這三個球，感覺最淺的是 （ ）A.紫色球B.藍色球C.紅色球D.三個球同樣深解析本題考查的是光的折射的一個推論，即視深公式.在視深公式h=hn中，h為看到的深度，h為實際深度，n為折射率，因為水對

6、紫光的折射率最大，所以看到最淺的是紫色球,故正確選項為A.答案A7.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.尾燈的構造如圖所示.下面說法中正確的是 （ ）A.汽車燈光應從左面射過來,在尾燈的左表面發(fā)生全反射B.汽車燈光應從左面射過來,在尾燈的右表面發(fā)生全反射C.汽車燈光應從右面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射D.汽車燈光應從右面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射解析本題考查全反射在生活中的應用.光線應該從右邊入射，在左邊兩個直角邊上連續(xù)發(fā)生兩次全反射，利用全反射棱鏡的原理使入

7、射光線偏折180°.所以正確選項為C.答案C8.兩種單色光由玻璃射向空氣時發(fā)生了全反射,臨界角分別為、,且>.、分別表示玻璃對這兩種單色光的折射率,、分別表示這兩種單色光在玻璃中的傳播速度,則 ( )A. <,<B. <,>C. >,<D. >,>解析本題考查折射率與臨界角、折射率與傳播速度的關系.根據:sin=,n=.因>,故<又v=,<,所以>.只有B正確.答案B9.一束白光通過三棱鏡后發(fā)生了色散現(xiàn)象,如圖所示.下列說法正確的是 ( )A.玻璃對紅光的折射率最小,紅光的偏折角最小B.玻璃對紫光的折射率最

8、小,紫光的偏折角最小C.紅光在玻璃中的傳播速度比紫光大D.屏幕上各色光在光譜上由上到下的排列順序為:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫解析本題考查介質對不同色光的折射率不同及不同色光在同一介質中的傳播速度不同.實驗表明,A、D正確,B錯.根據v=知,C正確.答案ACD10.如左下圖所示，AB為一塊透明的光學材料左側的端面，建立直角坐標系如右下圖，設該光學材料的折射率沿y軸正方向均勻減小.現(xiàn)有一束單色光a從原點O以某一入射角由空氣射入該材料內部，則該光線在該材料內部可能的光路是右下圖中的 （ ） 解析本題考查光的折射及全反射和微元思想.如圖所示，由于該材料折射率由下向上均勻減小，可以設想將它分割成折射率

9、不同的薄層.光線射到相鄰兩層的界面時，射入上一層后折射角大于入射角，光線偏離法線.到達更上層的界面時，入射角更大，當入射角達到臨界角時發(fā)生全反射，光線開始向下射去,直到從該材料中射出.故正確選項為D.答案D第卷(非選擇題共60分)二、本題共5小題,每小題4分，共20分.把答案填在題中的橫線上.11.在“測定玻璃折射率”的實驗中，根據測得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖線如圖所示.當光線是由空氣射入玻璃磚時，則和中為入射角的是；當光線由玻璃磚射入空氣時，臨界角的正弦值是；從圖線可知玻璃磚的折射率是.解析本題考查測定玻璃折射率實驗數(shù)據的處理及臨界角的概念.比的正弦值大，所以為入射角.由圖線知玻璃磚

10、的折射率為n=1.50則臨界角的正弦值為sinC=0.67.答案0.671.5012.如圖所示,a、b兩束平行單色光從空氣射入水中時,發(fā)生了折射現(xiàn)象.由光路圖可以看出,a光的折射率比b光,a光在水中的傳播速度比b光.若兩平行光束由水射向空氣,隨著入射角的增大,光先發(fā)生全反射.解析本題考查折射率、臨界角及折射率與速度的關系.由圖可知,a光的折射角大,a光的折射率比b光小,故a光在水中的傳播速度比b光大;由sinC=知,b光的折射率大,臨界角小,故隨著入射角的增大,b光先發(fā)生全反射.答案小大b13 .1027 m這個距離通常稱為，它是人類所能觀察到的宇宙的最大半徑.若一光線剛進入哈勃太空望遠鏡的視

11、野，則它傳播到太空望遠鏡處約用年.解析本題考查哈勃太空望遠鏡的作用和光的傳播速度.答案哈勃半徑1×14.一束光從某介質射向真空，當入射角為時，折射光恰好消失.已知光在真空中的傳播速度為c,則此光在該介質中的傳播速度為.解析本題考查臨界角及折射率.由臨界角的概念，知sin=又n=由以上兩式解得，此光在介質中的傳播速度為v=csin.答案csin15.古希臘某地理學家通過長期觀測，發(fā)現(xiàn)6月21日正午時刻，在北半球A城陽光與鉛直方向成7.5°角下射，而在A城正南方，與A城地面距離為L的B城，陽光恰好沿鉛直方向下射.射到地球上的太陽光可視為平行光.據此他估算出了地球的半徑.試寫出估

12、算地球半徑的表達式R=.解析本題設計新穎，靈活考查了光的直線傳播.關鍵是作出示意圖，示意圖如圖所示.由題意得L=2R×可得R=.答案三、本題共4小題，共40分.解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只寫出最后答案的不能得分.有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.16.（8分）在一個半徑為r的圓形輕木塞中心插一大頭針，然后把它倒放在液體中，調節(jié)大頭針插入的深度，當針頭在水面下深度為d時，觀察者不論在液面上方何處，都剛好看不到液體下方的大頭針.求液體的折射率.解析本題考查光的全反射.觀察者在水面上任何位置都剛好看不到水下的大頭針，說明由針頭射出的光線，恰好在水面與木塞的

13、邊緣處發(fā)生全反射.由題意作出光路圖如圖所示，這時入射角等于臨界角，由幾何關系可得sinC=又sinC=由以上兩式解得液體的折射率為n=.答案17.(10分)如圖所示,一等腰直角三棱鏡放在真空中,斜邊BC=d,一束單色光以60°的入射角從AB側面的中點入射,折射后從側面AC折射出.已知三棱鏡的折射率n=,單色光在真空中的光速為c,求此單色光通過三棱鏡的時間.解析本題考查光的折射.(1)單色光在AB面上發(fā)生折射,光路如圖.根據折射定律:n=,n=由以上兩式得:=45°.(2)因=45°,故光在棱鏡內傳播的路徑DE與BC平行,且DE=BC=d.(3)光在棱鏡中的速度:v

14、=所以,t=.答案18. （10分）（激光液面控制儀）如圖所示，激光液面控制儀的原理是：固定的一束激光AO以入射角i照射液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光電管將光訊號變成電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)用以控制液面高度.如果發(fā)現(xiàn)光點在屏上向右移動了s的距離射到點，則液面是升高了還是降低了？變化了多少？解析本題考查學生利用所學知識解決實際問題的能力.因反射的光點B右移到，所以液面降低.但因入射的激光束方向不變，所以液面降低后的入射角不變，光路圖如圖.由幾何關系知，四邊形OMB是平行四邊形，OM=B=s,三角形NO是直角三角形.設液面降低的高度是h，則h=NO·coti=·coti=即液面降低的高度是scoti/2.答案降低scoti/219.（12分）為從軍事工事內部觀察外面的目標，在工事壁上開一長方形孔,如圖所示.設工事壁厚d=34.64 cm，孔的寬度L=20 cm，孔內嵌入折射率n=的玻璃磚.（1）嵌入玻璃磚后，工事內部人員觀察到外界的視野的最大張角為多少？（2）要想使外界180°范圍內的景物全被觀察到，應嵌入多大折射率的玻璃磚？解析本題為光的折射和全反射在軍事上的應用，應作出光路圖，利用光學規(guī)律和幾何關系解答.（1）