2020高中物理 第十三章 光 第2節(jié) 全反射練習(xí)（含解析）-4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE10-學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精全反射［A組素養(yǎng)達(dá)標(biāo)]1．（多選)關(guān)于全反射,下列說(shuō)法中正確的是()A．發(fā)生全反射時(shí),仍有折射光線，只是折射光線非常弱,因此可以認(rèn)為不存在折射光線而只有反射光線B．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射C．光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，不可能發(fā)生全反射D．水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別亮,是因?yàn)橐徊糠止鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí),在界面發(fā)生了全反射解析：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度后,折射光線完全消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象叫全反射，故A、B錯(cuò)誤，C正確；光從水或玻璃射向氣泡時(shí)，一部分光線在界面發(fā)生了全反射，即反射光增強(qiáng),透射光減弱，就使氣泡看起來(lái)特別亮，D正確．答案：CD2．（多選)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。63，如果光按以下幾種方式傳播，可能發(fā)生全反射的是（）A．從玻璃射入水晶 B．從水射入二硫化碳C．從玻璃射入水中 D．從水晶射入水解析：發(fā)生全反射的條件之一是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，光密介質(zhì)折射率較大，故A、C、D正確．答案：ACD3．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．下列情況可以發(fā)生的是()解析：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)生全反射，故A正確．答案：A4．夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低．可以設(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的．景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來(lái)越偏離原來(lái)的方向,人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，如圖所示．則下列說(shuō)法正確的是(）A．蜃景是景物由于海平面對(duì)光的反射所成的像B．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景,A是景物解析:當(dāng)大氣層比較平靜時(shí)，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對(duì)光的折射率也隨之減小，海面上空氣的溫度比空中低，空氣的折射率下層比上層大；遠(yuǎn)處的景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，不斷被折射,射向折射率較小的上一層的入射角越來(lái)越大，當(dāng)光線的入射角大到臨界角時(shí),就會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，在地面附近的觀察者就可以觀察到由空中射來(lái)的光線形成的虛像，這就是海市蜃樓的景象，故選C.答案：C5．（多選）一束光從空氣射向折射率為n＝eq\r（2)的某種玻璃的表面，如圖所示，i表示入射角,r表示折射角，則()A．當(dāng)i〉45°時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B．無(wú)論入射角i是多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45°C．欲使折射角r＝30°，光線應(yīng)以i＝45°的角度入射D．當(dāng)tani＝eq\r（2）時(shí)，反射光線跟入射光線恰好互相垂直解析：光從空氣(光疏介質(zhì))向玻璃（光密介質(zhì))中射入時(shí)，無(wú)論i多大，都不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象;當(dāng)i＝90°時(shí)，由n＝eq\f（sini,sinr)得sinr＝eq\f(sini，n)＝eq\f（\r（2），2），即r＝45°，當(dāng)i變小時(shí)，r變小，即r≤45°；當(dāng)r＝30°時(shí)，則sini＝nsinr＝eq\f（\r（2)，2），所以i＝45°；當(dāng)tani＝eq\r(2）時(shí)，由n＝eq\f（sini,sinr)＝eq\r(2）知,r＝90°－i，則此時(shí)反射光線與折射光線互相垂直．答案：BC6．如圖所示,一束單色光沿半圓柱形玻璃磚的半徑垂直ab面入射，有光線從ab面射出．以O(shè)點(diǎn)為圓心，將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)，恰好沒(méi)有光線從ab面射出，則該玻璃磚的折射率為()A。eq\f(1，sin\f(θ,2）） B。eq\f(1,sinθ)C。eq\f（1,sin2θ） D。eq\f(1,2sinθ）解析：玻璃磚轉(zhuǎn)過(guò)θ角，法線也轉(zhuǎn)過(guò)θ角．則光線的入射角為θ，此時(shí)恰好發(fā)生全反射,因而臨界角C＝θ.所以n＝eq\f(1，sinC）＝eq\f（1,sinθ）。答案:B7．一足夠深的水池內(nèi)盛有某種透明液體，液體的深度為H，在水池的底部中央放一點(diǎn)光源，其中一條光線以30°入射角射到液體與空氣的界面上，它的反射光線與折射光線的夾角為105°,如圖所示．求：(1）這種液體的折射率;(2)液體表面亮斑的面積．解析:（1）由于反射光線與折射光線的夾角為105°，入射角i＝30°，則折射角r＝45°，n＝eq\f（sinr,sini）＝eq\r（2）。（2)設(shè)亮斑的半徑為R,sinC＝eq\f（1，n)＝eq\f(\r（2）,2），C＝45°。所以亮斑的半徑R＝H，亮斑面積S＝πR2＝πH2。答案：（1)eq\r(2)(2）πH28．如圖所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心,AB為直徑．來(lái)自B點(diǎn)的光線BM在M點(diǎn)射出．出射光線平行于AB,另一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射．已知∠ABM＝30°,求:（1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距離．解析：（1)設(shè)光線BM在M點(diǎn)的入射角為i,折射角為r，由幾何知識(shí)知，i＝30°,r＝60°，根據(jù)折射定律得n＝eq\f（sinr，sini)＝eq\f(sin60°，sin30°)＝eq\r（3).(2）光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角C，則sin∠BNO＝eq\f(1,n），設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識(shí)可知d＝R·sin∠BNO＝eq\f（\r(3），3）R。答案：(1）eq\r(3）（2）eq\f（\r（3)，3）R［B組素養(yǎng)提升]9．如圖所示,一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊,進(jìn)入三棱鏡后直接射到AC邊上,并剛好能發(fā)生全反射．該三棱鏡材料的折射率為()A。eq\f(\r（6),2） B.eq\r（2）C.eq\f（3，2） D.eq\r(3）解析：設(shè)三棱鏡的折射率為n，光路圖如圖所示，由折射定律得n＝eq\f(sinθ1，sinθ2）又n＝eq\f(1，sinC)，θ1＝45°，θ2＋C＝90°聯(lián)立以上各式解得n＝eq\f（\r(6),2)，A對(duì)．答案：A10．(多選)如圖所示,空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R,R＝eq\r（2）r.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過(guò)兩次全反射就垂直于水平端面B射出．設(shè)透明柱體的折射率為n,光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t，若真空中的光速為c,則(）A．n可能為eq\r（3) B．n可能為2C．t可能為eq\f(2\r(2)r,c） D．t可能為eq\f(4。8r，c）解析：只經(jīng)過(guò)兩次全反射可知第一次入射角為45°，反射光路圖如圖所示．根據(jù)全反射可知臨界角C≤45°，再根據(jù)n＝eq\f(1,sinC)可知n≥eq\r(2）；光在透明柱體中運(yùn)動(dòng)路程為L(zhǎng)＝4r，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t＝eq\f(L,v)＝eq\f(4nr，c)，則t≥eq\f(4\r(2)r,c），C、D錯(cuò)誤，A、B正確．答案：AB11．用某種透明材料制成的一塊柱體形棱鏡的水平截面圖如圖所示,圓心為O,FD為eq\f（1，4）圓周．光線以入射角θ1＝60°射到棱鏡AB面，經(jīng)折射后,光線到達(dá)BF面上的O點(diǎn)并恰好不從BF面射出．(1)畫出光路圖；（2)求該棱鏡的折射率n和光線在棱鏡中傳播的速度大小v(光在真空中的傳播速度c＝3.0×108解析：（1）光路圖如圖所示．(2)設(shè)光線在AB面的折射角為θ2，折射光線與OD的夾角為C,則n＝eq\f（sinθ1，sinθ2）由題意可知，光線在BF面恰好發(fā)生全反射,則sinC＝eq\f（1,n)由圖可知，θ2＋C＝90°聯(lián)立以上各式解得n≈1.3eq\b\lc\(\rc\)（\a\vs4\al\co1(或\f（\r（7)，2）)）又n＝eq\f（c,v)，可解得v≈2.3×108m/seq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(或\f(6\r（7),7）×108m/s)）.答案:(1)圖見(jiàn)解析（2）1.3eq\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1（或\f(\r(7),2）））2.3×108m/s（或eq\f（6\r(7），7）×108m/s)[C組學(xué)霸沖刺］12．如圖，一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A＝30°，斜邊AB＝a.棱鏡材料的折射率為n＝eq\r（2）.在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45°的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡．畫出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原路返回的情況)．解析：設(shè)入射角為θ1，折射角為θ2,由折射定律得eq\f（sinθ1，sinθ2）＝n①由已知條件及①式得θ2＝30°②如果入射光線在法線的右側(cè)，光路圖如圖甲所示．設(shè)出射點(diǎn)為F,由幾何關(guān)系可得AF＝eq\f(3,8)a③即出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn)eq\f（3，8)a的位置．如果入射光線在法線的左側(cè),光路圖如圖乙