第十三章-第2節(jié)-全反射-2020高中物理選修3-4訓(xùn)練課件

02全反射題型1全反射現(xiàn)象及發(fā)生條件刷基礎(chǔ)1．[北京市海淀區(qū)2018校級期中]關(guān)于全反射及其應(yīng)用的認識，下列說法正確的是()A．光纖通信利用了光的折射B．全反射是反射光線與折射光線重合的一種現(xiàn)象C．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，一定會發(fā)生全反射D．光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，不可能發(fā)生全反射

解析第2節(jié)全反射光纖通信利用了光的全反射現(xiàn)象，故A錯誤；發(fā)生全反射時，折射光線完全消失，故B錯誤；光只有從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角，才能發(fā)射全反射，光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，不可能發(fā)生全反射，故C錯誤，D正確．D刷基礎(chǔ)2．[北京市西城區(qū)2019高二下期末]如圖所示，將一個半圓形玻璃磚置于空氣中，當(dāng)一束單色光入射到玻璃磚的圓心O時，下列情況不可能發(fā)生的是()

ABCD解析第2節(jié)全反射A當(dāng)光由空氣射入半圓形玻璃磚并發(fā)生折射時，折射角應(yīng)小于入射角，故A不可能，符合題意；當(dāng)光由空氣斜射入半圓形玻璃磚時，既有反射光線又有折射光線，折射角小于入射角是可能發(fā)生的，故B可能；當(dāng)光由半圓形玻璃磚射入空氣時，若入射角小于臨界角，既有反射光線又有折射光線是可能發(fā)生的，故C可能；當(dāng)光由半圓形玻璃磚射入空氣時，若入射角大于等于臨界角，會發(fā)生全反射，這種情況是可能發(fā)生的，故D可能．刷基礎(chǔ)3．[浙江溫州中學(xué)2018高二下期中]如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則下列說法正確的是()A．小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大D．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大第2節(jié)全反射D解析光從光密介質(zhì)(水)進入光疏介質(zhì)(空氣)，當(dāng)入射角小于臨界角時，不會發(fā)生全反射，只要在沒有發(fā)生全反射的區(qū)域，上面或側(cè)面都有光射出，射出的光進入人眼，人就能看見小球，故A、B錯誤；光從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，光的頻率不會發(fā)生改變，則小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率不變，故C錯誤；根據(jù)n＝可得v＝，由于水對光的折射率大于空氣對光的折射率，則小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大，故D正確．刷基礎(chǔ)4．[河北衡水中學(xué)2018高二下期中]夏天，海面上的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．景物反射的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景．如圖所示，下列說法正確的是()A．蜃景是景物由于海平面對光的反射所成的像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是景物解析第2節(jié)全反射C當(dāng)大氣層比較平靜時，空氣的密度隨溫度的升高而減小，對光的折射率也隨之減小，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低，下層空氣的折射率比上層的大．遠處的景物反射的光線射向空中時，不斷被折射，射向折射率較低的上一層的入射角越來越大，當(dāng)光線的入射角大于臨界角時，就會發(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的光線形成的虛像．這就是海市蜃樓的景象，故選C.刷基礎(chǔ)5．[浙江十校聯(lián)盟2018高三月考](多選)平行單色光射向一橫截面為半圓形的玻璃柱體，射向其圓弧面的光只有圖中所示圓心角為θ的一段圓弧上有光射出(不考慮光在玻璃內(nèi)的多次反射)．已知當(dāng)入射光為a光時，θ＝60°，當(dāng)入射光為b光時，θ＝90°，則()A．該玻璃對a光的折射率為2B．該玻璃對b光的折射率為C．在玻璃中a光的速度比b光的速度大D．在玻璃中a光的速度比b光的速度小解析第2節(jié)全反射AD題型2n＝的簡單應(yīng)用刷基礎(chǔ)6．[湖北部分重點中學(xué)2019高二下期中聯(lián)考]如圖所示，AOB是由某種透明物質(zhì)制成的圓柱體橫截面(O為圓心)，折射率為.有一束平行光以45°的入射角射向柱體的OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出，設(shè)反射到OB面的光線全部被吸收，也不考慮OA面的反射，則圓柱體AB面上有光線射出的部分占AB表面的比例為()A．1∶4B．1∶3C．2∶3D．1∶2解析第2節(jié)全反射D刷基礎(chǔ)解析第2節(jié)全反射7．[內(nèi)蒙古包頭九中2018高二下期末]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．尾燈由透明介質(zhì)制成，其外形如圖甲所示，下列說法正確的是()A．汽車燈光從左面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射B．汽車燈光從左面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射C．汽車燈光從右面射過來，在尾燈的左表面發(fā)生全反射D．汽車燈光從右面射過來，在尾燈的右表面發(fā)生全反射從題圖甲中取一個凸起并作出一條光路如圖所示．由圖可知，每一部分相當(dāng)于一塊全反射棱鏡，要想讓后面的司機看到反射光，光只能從右面(直邊)射入，在尾燈的左表面發(fā)生全反射，故選項C正確，A、B、D錯誤．C題型3全反射棱鏡和光導(dǎo)纖維刷基礎(chǔ)8．[天津市靜海一中2018高二下期末](多選)華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎，他被譽為“光纖通信之父”．光纖通信中信號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)纖維的說法中正確的是()A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(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，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C．波長越短的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越小解析第2節(jié)全反射光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射，所以內(nèi)芯的折射率比外套的大，選項A正確，B錯誤；頻率越大(波長越短)，折射率越大，根據(jù)v＝，折射率越大的光在光纖中傳播的速度越小，選項C錯誤，D正確.AD刷基礎(chǔ)解析第2節(jié)全反射9．[湖北宜昌2018高二下月考]如圖所示，MN是空氣與某種液體的分界面，一束紅光由空氣射到分界面，一部分光被反射，一部分光進入液體中，當(dāng)入射角為45°時，折射角為30°.以下說法正確的是()A．反射光線與折射光線的夾角為120°B．該液體對紅光的折射率為C．該液體對紅光的全反射臨界角為45°D．當(dāng)紫光以同樣的入射角從空氣射到分界面，折射角也為30°C題型4全反射與折射的綜合應(yīng)用刷基礎(chǔ)10．[黑龍江牡丹江一中2019高二下期中](多選)如圖所示是一玻璃球體，其球心為O，AB為水平直徑．M點是玻璃球的最高點，來自B點的光線BD從D點射出，出射光線平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的傳播速度為c，則()A．此玻璃的折射率為B．光在玻璃球體中的傳播速率為cC．該玻璃球的臨界角應(yīng)小于45°D．若增大∠ABD，光線不可能在DM段發(fā)生全反射解析第2節(jié)全反射AC刷基礎(chǔ)11．[江蘇鹽城2018高二下期中]某物理興趣小組用實驗探究光的色散規(guī)律，他們將半圓形玻璃磚放在豎直面內(nèi)，在其左方豎直放置一個很大的光屏P，讓一復(fù)色光束SA射向玻璃磚的圓心O后，有兩束單色光a和b射向光屏P，如圖所示．他們根據(jù)實驗現(xiàn)象提出了以下四個猜想，你認為正確的是()A．單色光a的波長小于單色光b的波長B．在玻璃中單色光a的傳播速度大于單色光b的傳播速度C．單色光a通過玻璃磚所需的時間大于單色光b通過玻璃磚所需的時間D．當(dāng)光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，在光屏P上最早消失的是a光解析第2節(jié)全反射由題圖知，a光的偏折程度小于b光，所以玻璃對a光的折射率小于對b光的折射率，則a光的波長大于b光的波長，故A錯誤；由v＝知，b光在玻璃磚中傳播速度較小，則通過玻璃磚所需的時間較長，故B正確，C錯誤；由sinC＝知a光的臨界角較大，b光的臨界角較小，則當(dāng)光束SA繞圓心O逆時針轉(zhuǎn)動過程中，在光屏P上最早消失的是b光，故D錯誤．B刷基礎(chǔ)12．圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面．已知光在真空中的傳播速度為c.(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間．解析第2節(jié)全反射刷提升1．[河北石家莊辛集一中2019高二下月考]如圖所示，將某種透明材質(zhì)的三棱鏡置于水中，△ABC為其截面，其中∠A＝∠B＝72°，一束由a、b單色光組成的復(fù)色光從水中以角度i射入三棱鏡再從三棱鏡射出，光路如圖所示，則()A．該材質(zhì)相對水是光密介質(zhì)B．a(chǎn)單色光在該材質(zhì)中的傳播速度小于在水中的傳播速度C．增大入射角i，光從AC界面出射時a光先消失D．減小入射角i，光從AC界面出射時b光先消失解析第2節(jié)全反射C由光路圖可知，光線在水中的入射角小于在三棱鏡中的折射角，可知該材質(zhì)相對水是光疏介質(zhì)，選項A錯誤；因水相對該材質(zhì)是光密介質(zhì)，則a單色光在該材質(zhì)中的傳播速度大于在水中的傳播速度，選項B錯誤；a光在界面AB上的折射角大于b光，可知a光的折射率較大，根據(jù)sinC＝1/n可知，a光的臨界角較小，則增大入射角i，a光在AB界面發(fā)生全反射，a光無法射到AC面上，所以光從AC界面出射時a光先消失，選項C正確，D錯誤．刷提升2．通電霧化玻璃是將液晶膜固化在兩片玻璃之間，經(jīng)過特殊工藝膠合一體成型的新型光電玻璃產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于高檔辦公室、計算機機房、醫(yī)療機構(gòu)、商業(yè)展示等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃的通透性和保護隱私的雙重要求．我們將其工作原理簡化為如圖所示的模型，在自然條件下，液晶層中的液晶分子無規(guī)則排列，玻璃呈乳白色，即不透明，像一塊毛玻璃；通電以后，彌散分布的液晶分子迅速從無規(guī)則排列變?yōu)橛幸?guī)則排列，整個液晶層相當(dāng)于一塊普通的透明玻璃．結(jié)合以上內(nèi)容和所學(xué)知識，關(guān)于通電霧化玻璃，你認為下列敘述中比較合理的是()A．不通電時，入射光在液晶層發(fā)生了全反射，導(dǎo)致光線無法通過B．不通電時，入射光在液晶層發(fā)生折射，光線能夠通過C．通電時，入射光在通過液晶層后方向發(fā)生了改變D．通電時，入射光在通過液晶層后按原來方向傳播解析第2節(jié)全反射D根據(jù)題意，當(dāng)不通電時，由于液晶分子排列不規(guī)則，則入射光在液晶層發(fā)生了漫反射，導(dǎo)致光線無法通過，選項A、B錯誤；通電時，液晶分子排列規(guī)則，整個液晶層相當(dāng)于一塊普通的透明玻璃，故入射光在通過液晶層后按原來方向傳播，選項C錯誤，D正確．刷提升3．[浙江大學(xué)附屬中學(xué)2019高三下月考](多選)打磨某剖面如圖所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切割在θ1＜θ＜θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是()A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射B．若θ>θ2，光線會從OQ邊射出C．若θ<θ1，光線會在OP邊發(fā)生全反射D．若θ1<45°<θ2且θ＝45°，最終的出射光線將平行于入射光線解析第2節(jié)全反射CD刷提升4．[浙江金華十校2018高二上期末]如圖所示是一個柱體棱鏡的橫截面圖，圖中MN為1/4圓弧，點E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有光線．已知該棱鏡的折射率n＝5/3，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線能從棱鏡NM弧面射出的范圍是()A．NE1B．NF1C．NG1D．NH1解析第2節(jié)全反射C由臨界角公式得sinC＝1/n＝3/5，設(shè)圓弧的半徑為R，RsinC＝3R/5，則如圖所示，當(dāng)光線從G點入射到圓弧面G1點時，恰好發(fā)生全反射．當(dāng)入射點在G1的右側(cè)時，入射角大于臨界角，將發(fā)生全反射，光線將不能從圓弧面射出．當(dāng)在NM弧面的入射點在G1的左側(cè)時，入射角小于臨界角，不發(fā)生全反射，光線將從圓弧面射出，所以光線能從圓弧面NM射出的范圍是NG1，故選C.刷提升5．公園的湖面上修建了一個伸向水面的觀景平臺，如圖所示為其豎直截面圖，水平湖底上的P點位于觀景平臺右側(cè)邊緣正下方，觀景平臺下表面距湖底的高度為H＝4m，在距觀景平臺右側(cè)邊緣正前方d＝4m處有垂直湖面足夠大的宣傳布幕．在P點左側(cè)l＝3m處湖底上的Q點安裝一單色光光源(可視為點光源)．已知水對該單色光的折射率n＝4/3，當(dāng)水面與觀景平臺的下表面齊平時，只考慮在圖中截面內(nèi)傳播的光，求：(1)該光源發(fā)出的光照射到布幕上的最高點距水面的高度h；(2)該光源發(fā)出的光能射出水面的最遠位置距觀景平臺右側(cè)的最遠距離s.解析第2節(jié)全反射刷提升6．[安徽皖北協(xié)作區(qū)2019高三模擬]如圖所示，某透明介質(zhì)的截面由直角三角形AOC和圓心為O、半徑為R的四分之一圓BOC組成，其中∠OAC＝53°.現(xiàn)讓一組平行光由AB邊上OD部分垂直射入介質(zhì)．已知該介質(zhì)的折射率為n＝，光在真空中的傳播速度為c，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.(1)若讓這組平行光均能從邊出射，求這組平行光的最大寬度；(2)若OD＝0.6R，由D點入射的光線將途經(jīng)AC邊上E點，且AE＝0.65R，求該光線在介質(zhì)中的傳播時間．(結(jié)果可用根號表示)解析第2節(jié)全反射刷提升7．[重慶市綦江區(qū)2018高三月考]如圖所示，在坐標(biāo)系的第一象限內(nèi)有一橫截面為1/4圓周的柱狀玻璃棱鏡OPQ，OP＝OQ＝R，一束單色光垂直O(jiān)P面射入棱鏡，在OP面上的入射點為A，OA＝R/2，穿過棱鏡后沿BD方向射出，出射光線交于x軸上D點，OD＝R，問：(1)該玻璃的折射率是多少？(2)將OP面上的該單色光至少向上平移多少，它將不能從PQ面直接折射出來？解析第2節(jié)全反射刷提升8．[安徽江南十校2019高三檢測]為了研究某種透明新材料的光學(xué)性質(zhì)，將其壓制成半圓柱形，如圖甲所示．一束激光由真空沿半圓柱體的徑向與其底面過O點的法線成θ角射入．CD為光學(xué)傳感器，用以探測光的強度．從AB面反射回來的光強隨θ角變化的情況如圖乙所示．現(xiàn)在將這種新材料制成的一根光導(dǎo)纖維束并將其彎成半圓形，如圖丙所示，暴露于空氣中(假設(shè)空氣中的折射率與真空相同)，