2018-2019學(xué)年高中物理第十三章光第2節(jié)全反射練習(xí)及答案新人教版選修3-4

1、全反射A組(25分鐘)1.關(guān)于全反射,下列敘述正確的是()A.發(fā)生全反射時(shí)仍有折射光線,只是折射光線非常弱B.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象C.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),可能不發(fā)生全反射現(xiàn)象D.光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析：全反射發(fā)生的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)和入射角大于等于臨界角,二者缺一不可,故選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,C正確;發(fā)生全反射時(shí),折射光線全部消失,只剩下反射光線,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。答案：C2.光線由空氣透過半圓形玻璃磚,再射入空氣的光路圖中,正確的是(玻璃的折射率為1.5)()A.圖乙、丙、丁B.圖乙、丁C.圖乙、丙D.圖甲、丙解析：題圖甲、乙情

2、景中,光由空氣進(jìn)入玻璃,由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),應(yīng)有12,乙正確,甲錯(cuò)誤;題圖丙、丁情景中,光由玻璃進(jìn)入空氣中,sinC=sin45,即Cv2v3C.v1v2v3v2D.v2v1v3解析：光在和兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射,說明的折射率小于的折射率,即n1n3;介質(zhì)與相比較,介質(zhì)的折射率小于介質(zhì)的折射率,即有n1n3n1,根據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式v=得知,光速與折射率成反比,則v1v3v2。答案：B6.已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C,則()A.該介質(zhì)對(duì)單色光的折射率等于B.此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csinC(c是光在真空中的傳播速度)C.此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長是在真空中波長的

3、sinC倍D.此單色光在該介質(zhì)中的頻率是真空中的倍解析：由臨界角的計(jì)算式sinC=,得n=,選項(xiàng)A正確;將n=代入sinC=,得sinC=,故v=csinC,選項(xiàng)B正確;設(shè)該單色光的頻率為f,在真空中的波長為0,在介質(zhì)中的波長為,由波長、頻率、光速的關(guān)系得c=0f,v=f,故sinC=,=0sinC,選項(xiàng)C正確;該單色光由真空進(jìn)入介質(zhì)時(shí),頻率不發(fā)生變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案：ABC7.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884099如圖所示,ABCD是兩面平行的透明玻璃磚,AB面和CD面平行,它們分別是玻璃和空氣的界面,設(shè)為界面和界面,光線從界面射入玻璃磚,再從界面射出,回到空氣中,如果改變光到達(dá)界面時(shí)的入射角,則()A.

4、只要入射角足夠大,光線在界面上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B.只要入射角足夠大,光線在界面上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C.不管入射角多大,光線在界面上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D.不管入射角多大,光線在界面上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析：在界面,光由空氣進(jìn)入玻璃磚,是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),不管入射角多大,都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,則A錯(cuò)誤,C正確;在界面,光由玻璃進(jìn)入空氣,是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),但是,由于界面和界面平行,光由界面進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面,在界面上的入射角等于在界面上的折射角,因此入射角總是小于臨界角,也不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象,故B錯(cuò)誤,D正確。答案：CD8.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884100如圖所示,一段橫截面為正方形

5、的玻璃棒,中間部分彎成圓弧狀,一細(xì)束單色光由MN端面的中點(diǎn)垂直射入,恰好能在弧面EF上發(fā)生全反射,然后垂直PQ端面射出。(1)求該玻璃棒的折射率;(2)若將入射光向N端平移,當(dāng)?shù)谝淮紊涞交∶鍱F上時(shí)(選填“能”“不能”或“無法確定能否”)發(fā)生全反射。解析：(1)因?yàn)榧?xì)束單色光由MN端面中點(diǎn)垂直射入,所以到達(dá)弧面EF界面時(shí)入射角為45,又因?yàn)榍『冒l(fā)生全反射,所以45為臨界角C,由sinC=可知,該玻璃棒的折射率n=。(2)若將入射光向N端平移,第一次射到弧面EF上的入射角將增大,即大于臨界角45,所以發(fā)生全反射。答案：(1)(2)能B組(25分鐘)1.關(guān)于光的全反射和光纖的應(yīng)用,下列說法正確的是

6、()A.光由不同介質(zhì)射入真空或空氣時(shí)臨界角不同B.入射角大于臨界角,不一定發(fā)生全反射C.玻璃是光密介質(zhì)D.光纖通信是光導(dǎo)纖維的唯一應(yīng)用E.光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射解析：不同介質(zhì)的折射率不同,所以光由不同的介質(zhì)射入真空或空氣時(shí)臨界角不同,A項(xiàng)正確;入射角大于臨界角,不一定發(fā)生全反射,還要光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射,B項(xiàng)正確;光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對(duì)的,只有一種介質(zhì)不能說是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò)誤;光纖通信是光導(dǎo)纖維的主要應(yīng)用,光導(dǎo)纖維還可應(yīng)用到內(nèi)窺鏡、潛望鏡等,D項(xiàng)錯(cuò)誤;光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射,E項(xiàng)正確。答案：ABE2.一束細(xì)光束由真空沿著徑向射入一塊半圓柱形透明

7、體,如圖甲所示,對(duì)其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄,發(fā)現(xiàn)折射光線的強(qiáng)度隨著的變化而變化,如圖乙的圖線所示,此透明體的臨界角為,折射率為。解析：由題圖乙的圖線可知,當(dāng)小于等于30時(shí),入射角大于等于60,折射光線的強(qiáng)度為零,所以此透明體的臨界角為60,由臨界角公式sinC=,解得n=答案：60。3.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884101如圖所示,玻璃材料制成的一棱鏡的截面圖,一細(xì)光束從圓弧AB的中點(diǎn)E點(diǎn)沿半徑射入棱鏡后,恰好在圓心O點(diǎn)發(fā)生全反射,經(jīng)CD面反射,再從圓弧的F點(diǎn)射出,已知,OA=a,OD=a。求:(1)出射光線與法線夾角的正弦值;(2)光在棱鏡中傳播的時(shí)間。解析：(1)作出光路圖如圖。根據(jù)幾何關(guān)系可知

8、,臨界角為C=45。根據(jù)全反射定律得n=,OG=OD=a,sin=根據(jù)折射定律得n=解得sin=。(2)光在棱鏡中的傳播速度v=由幾何知識(shí)得,光線傳播的長度為l=a+a+a光在棱鏡中傳播的時(shí)間t=。答案：(1)(2)4.有人在河中游泳,頭部露出水面,在某一位置當(dāng)他低頭向水中觀察時(shí),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(gè)人再向前游12m,正好不能看見此物體,求河深。(水的折射率為)解析：如圖所示,由題意知C為臨界角,則sinC=從圖可得sinC=聯(lián)立得解得h10.6m。答案：10.6m5.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884102如圖所示,一條長度為l=5.0m的光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯用折射率為n的材料制成,

9、外套的折射率可認(rèn)為與空氣的折射率相等且等于1。一細(xì)束激光從其左端的中心點(diǎn)以i角入射到光導(dǎo)纖維的端面上,并射入其中,設(shè)折射角為,經(jīng)過一系列的全反射后從右端面射出。(1)若n=,i=45,則該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大(取c=3108m/s)?(2)若n=,i=45,則該激光在光導(dǎo)纖維中的傳輸時(shí)間是多少?(3)若要保證不管取何值時(shí),激光都不會(huì)從光導(dǎo)纖維的側(cè)面漏出,試求n的取值范圍。解析：(1)由n=可得v2.1108m/s。(2)由n=和臨界角公式sinC=可知,光從左端面射入后的折射角=30,則側(cè)面的入射角為60,大于臨界角C=45。從而,t=2.710-8s。(3)設(shè)折射光線射向側(cè)面時(shí)的入射角為,如圖