2018-2019高中物理第13章光13.2全反射課后提升作業(yè)新人教版選修3-

1、13.2全反射課后提升作業(yè)【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】1.(多選)全反射是自然界中常見(jiàn)的現(xiàn)象,下列與全反射相關(guān)的說(shuō)法中正確的是()A.光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)才可能發(fā)生全反射B.如果條件允許,光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)也可能發(fā)生全反射C.發(fā)生全反射時(shí),折射光線完全消失,反射光的能量幾乎等于入射光的能量D.只有在入射角等于臨界角時(shí)才能發(fā)生全反射E.光在不均勻的大氣層中不沿直線傳播的原因是在兩介質(zhì)的分界面上發(fā)生了折射和全反射現(xiàn)象【解析】選A、C、E。發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),且入射角大于或等于臨界角,則A正確,B、D錯(cuò)誤;反射光的能量等于入射光的能量,則C正確;光在不均勻的大氣層中傳播時(shí)

2、在兩介質(zhì)的分界面上發(fā)生了折射和全反射現(xiàn)象,則E正確。2.(多選)光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時(shí),發(fā)生了全反射,則全反射發(fā)生在()A.折射率較小的介質(zhì)中B.折射率較大的介質(zhì)中C.光速較小的介質(zhì)中D.入射角小于臨界角的條件下【解題指南】解答本題要理解發(fā)生全反射的條件:(1)光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)。(2)入射角大于等于臨界角?！窘馕觥窟xB、C。光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射,全反射發(fā)生在折射率較大、光速較小的介質(zhì)中。3.如圖所示為光線由空氣進(jìn)入全反射玻璃棱鏡、再由棱鏡射入空氣的光路圖。指出哪種情況是可以發(fā)生的()1【解析】選A。光線垂直等腰直角三角形的某直角邊射入玻璃棱鏡時(shí),在斜邊發(fā)生全反

3、射,故A正確。4.(2018鄭州高二檢測(cè))光在某種介質(zhì)中傳播時(shí)的速度為1.5108m/s,那么,光從此種介質(zhì)射向空氣并發(fā)生全反射的臨界角應(yīng)為()A.60B.45C.30D.75【解析】選C。根據(jù)n=,sinC=,得sinC=,得C=30?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示的等腰直角三角形表示三棱鏡。光線垂直于一個(gè)面入射,在底面上發(fā)生全反射,由此看出棱鏡的折射率不可能是()A.1.7B.1.8C.1.5D.1.36【解析】選D。光線射向底邊的入射角為45,因?yàn)榘l(fā)生全反射,所以臨界角要小于或等于45,故n,D不可能,故正確答案為D。5.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分別為1.33、1.55、1.60和1.

4、63,如果光按下面幾種方式傳播,可能發(fā)生全反射的是()A.從水晶射入玻璃C.從玻璃射入水中B.從水射入二硫化碳D.從水射入水晶【解析】選C。本題考查發(fā)生全反射的條件,光只有從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射,從水晶射入玻璃、從水射入二硫化碳、從水射入水晶都是從光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì),都不可能發(fā)生全反射,故A、B、D錯(cuò)誤,從玻璃射入水中是從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),有可能發(fā)生全反射,故C正確。6.在完全透明的水下某處,放一點(diǎn)光源,在水面上可以看到一個(gè)圓形透光平面,如果圓形透光2平面的半徑勻速增大,那么光源()A.加速上升C.勻速上升B.加速下沉D.勻速下沉【解析】選D。如圖所示,在水面上看到透光平

5、面半徑為R。設(shè)光從水射入空氣發(fā)生全反射的臨界角為CsinC=,由幾何知識(shí)得sinC=由以上兩式得=得R=透光平面半徑與h成正比,R均勻增大,h也均勻增大,故D選項(xiàng)正確。7.(多選)(2018南陽(yáng)高二檢測(cè))華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng),他被譽(yù)為“光纖通訊之父”。光纖通訊中信號(hào)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)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法中正確的是()A.內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時(shí)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(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C.波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光在光纖中傳播的速度越大D.頻率越大的光在光纖中

6、傳播的速度越大【解析】選A、C。光導(dǎo)纖維利用光的全反射原理,內(nèi)芯的折射率比外套的大,光傳播時(shí)在3內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;波長(zhǎng)越長(zhǎng)的光,折射率越小,在光纖中傳播的速度越大,C項(xiàng)正確;頻率越大的光折射率越大,在光纖中傳播的速度越小,D項(xiàng)錯(cuò)誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段,它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)。目前,我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)。下列說(shuō)法正確的是()A.光纖通信利用光作為載體來(lái)傳遞信息B.光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的全反射原理C.光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理D.目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲【解析】

7、選A、B、D。光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲,當(dāng)光射入時(shí)滿足光的全反射條件,從而發(fā)生全反射,最終實(shí)現(xiàn)傳遞信息的目的,故A、B、D正確。8.一束光波以45的入射角,從AB面射入如圖所示的透明三棱鏡中,棱鏡折射率n=求光進(jìn)入AB面的折射角,并在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路。試【解析】sinr=,r=30由sinC=,得C=45。光在AC面發(fā)生全反射,并垂直BC面射出。答案:30圖見(jiàn)解析【總結(jié)提升】光的全反射問(wèn)題的一般分析思路(1)畫出恰好發(fā)生全反射的光路。(2)利用幾何知識(shí)分析線、角關(guān)系,找出臨界角。4(3)以剛好發(fā)生全反射的光線為比較對(duì)象來(lái)判斷光路是否發(fā)生全反射,從而畫出其他光線的光路圖。【能

8、力提升練】1.(多選)如圖所示,ABDC是兩面平行的透明玻璃,AB面和CD面平行,它們是玻璃和空氣的界面,設(shè)為界面1和界面2。光線從界面1射入玻璃,再?gòu)慕缑?射出,回到空氣中,如果改變光到達(dá)界面1時(shí)的入射角,則()A.只要入射角足夠大,光線在界面1上可能發(fā)生全反射B.只要入射角足夠大,光線在界面2上可能發(fā)生全反射C.不管入射角多大,光線在界面1上都不可能發(fā)生全反射D.不管入射角多大,光線在界面2上都不可能發(fā)生全反射【解題指南】解答本題需要注意以下兩點(diǎn):(1)光線發(fā)生兩次折射,無(wú)論入射角多大,第一次的折射角均小于臨界角。(2)發(fā)生全反射的條件?！窘馕觥窟xC、D。在界面1,光由空氣進(jìn)入玻璃,是由光

9、疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),不管入射角多大,都不能發(fā)生全反射現(xiàn)象;在界面2,光由玻璃進(jìn)入空氣,是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì),由于界面1和界面2平行,光由界面1進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面2,在界面2上的入射角等于在界面1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。故正確答案為C、D?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示,光液面?zhèn)鞲衅饔幸粋€(gè)像試管模樣的玻璃管,中央插一塊兩面反光的玻璃板,入射光線在玻璃管內(nèi)壁與反射光板之間來(lái)回發(fā)生反射,進(jìn)入到玻璃管底部,然后在另一側(cè)反射而出(與光纖原理相同)。當(dāng)透明液體的折射率大于管壁玻璃的折射率時(shí),就可以通過(guò)光液面?zhèn)鞲衅鞅O(jiān)測(cè)出射光的強(qiáng)弱來(lái)判定玻璃管是否被液體包住了,從而了解液面的高

10、度。以下說(shuō)法正確的是()5A.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度增強(qiáng)B.玻璃管被液體包住之后,出射光消失C.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度減弱D.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度不變【解析】選C。玻璃管被液體包住之前,由于玻璃管之外是光疏介質(zhì)空氣,光線發(fā)生全反射,沒(méi)有光線從玻璃管中射出。當(dāng)玻璃管被透明液體包住之后,如果液體的折射率大于玻璃的折射率,光線不再發(fā)生全反射,有一部分光線進(jìn)入液體,反射光的強(qiáng)度會(huì)減弱,故C項(xiàng)正確。2.三種透明媒質(zhì)疊放在一起,且相互平行,一束光在和兩媒質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后,射向和兩媒質(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

11、小關(guān)系是()A.v1v2v3C.v1v2v3v2D.v2v1v3【解析】選B。光在和兩媒質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射,說(shuō)明的折射率小于的折射率,即n1n3;媒質(zhì)與相比較,媒質(zhì)的折射率小于媒質(zhì)的折射率,即有n1n3n1,根據(jù)光在這三種媒質(zhì)中的速率公式v=得知,光速與折射率成反比,則v1v3v2,B正確?！疽族e(cuò)提醒】解答本題的兩個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)發(fā)生全反射的條件理解不清導(dǎo)致分不清哪是光密介質(zhì)、哪是光疏介質(zhì)。(2)速率公式v=記不清而出錯(cuò)。3.(多選)如圖所示,一束平行光從真空射向一塊半圓形的玻璃磚,下列說(shuō)法正確的是6()A.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過(guò)玻璃磚B.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線能通過(guò)玻璃

12、磚C.通過(guò)圓心的光線將沿直線穿過(guò)玻璃磚不發(fā)生偏折D.圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在曲面產(chǎn)生全反射【解析】選B、C、D。垂直射向界面的光線不偏折,因而光束沿直線平行射到半圓面上,其中通過(guò)圓心的光線將沿直線穿過(guò)不發(fā)生偏折,入射角為零。由中心向外的光線,在半圓面上進(jìn)入真空時(shí)的入射角逐漸增大并趨近90角,折射角一定大于入射角,所以一定會(huì)發(fā)生全反射。4.如圖,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上,半球的上表面水平,球面與桌面相切于A點(diǎn)。一細(xì)束單色光經(jīng)球心O從空氣中射入玻璃體內(nèi)(入射面即紙面),入射角為45,出射光線射在桌面上B點(diǎn)處。測(cè)得AB之間的距離為?，F(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移,求射入玻璃體的光線在球

13、面上恰好發(fā)生全反射時(shí),光束在上表面的入射點(diǎn)到O點(diǎn)的距離。不考慮光線在玻璃體內(nèi)的多次反射?！窘馕觥慨?dāng)光線經(jīng)球心O入射時(shí),光路圖如圖甲所示。設(shè)玻璃的折射率為n,由折射定律有n=式中,入射角i=45,為折射角。7OAB為直角三角形,因此sin=發(fā)生全反射時(shí),臨界角C滿足sinC=在玻璃體球面上光線恰好發(fā)生全反射時(shí),光路圖如圖乙所示。設(shè)此時(shí)光線入射點(diǎn)為E,折射光線射到玻璃體球面的D點(diǎn)。由題意有EDO=Ceqoac(,在)EDO內(nèi),根據(jù)正弦定理有=聯(lián)立以上各式并利用題給條件得:OE=R。答案:R【補(bǔ)償訓(xùn)練】一厚度為h的大平板玻璃水平放置,其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R的圓紙