物理（教科版選修34）練習(xí)活頁作業(yè)（十四）光的全反射

活頁作業(yè)(十四)光的全反射知識(shí)點(diǎn)一全反射1．(多選)光從介質(zhì)a射向介質(zhì)b，如果要在a、b介質(zhì)的分界面上發(fā)生全反射，那么必須滿足的條件是()A．光在介質(zhì)a中的速度必須大于在介質(zhì)b中的速度B．a(chǎn)是光密介質(zhì)，b是光疏介質(zhì)C．光的入射角必須大于或等于臨界角D．必須是單色光解析：由v＝eq\f(c,n)可知，折射率大的在介質(zhì)中的傳播速度小，根據(jù)全反射的條件，則a是光密介質(zhì)、折射率大、在介質(zhì)中的傳播速度?。蔅、C兩項(xiàng)正確．答案：BC2．關(guān)于全反射，下列敘述中正確的是()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：由全反射定義知選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)全反射的條件知選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確．答案：C3．(2014·高考福建卷)如圖，一束光由空氣射向半圓柱體玻璃磚，O點(diǎn)為該玻璃磚截面的圓心，下圖能正確描述其光路的是()解析：光從玻璃磚射向空氣時(shí)，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射；如果入射角小于臨界角，則在界面處既有反射光線，又有折射光線，但折射角應(yīng)大于入射角，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．當(dāng)光從空氣射入玻璃磚時(shí)，在界面處既有反射光線，又有折射光線，且入射角大于折射角，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤．答案：A4．(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，下列說法正確的是()A．只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃磚B．只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線能通過玻璃磚C．通過圓心的光線將沿直線穿過不發(fā)生偏折D．圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在曲面發(fā)生全反射解析：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．其中通過圓心的光線將沿直線穿過玻璃磚，不發(fā)生偏折，入射角為零．圓心兩側(cè)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，且折射角一定大于入射角，所以一定會(huì)發(fā)生全反射，故選項(xiàng)B、C、D正確．答案：BCD5．(多選)如圖所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強(qiáng)度相同的光線均由空氣射入玻璃磚，到達(dá)玻璃磚的圓心位置．下列說法正確的是()A．假若三條光線中有一條在O點(diǎn)發(fā)生了全反射，那一定是aO光線B．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射C．假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射D．假若光線aO恰能發(fā)生全反射，則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大解析：本題考查全反射的條件及能量．三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會(huì)偏折．在直徑界面，光線aO的入射角最大，光線cO的入射角最小，它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，都有發(fā)生全反射的可能．如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是aO光線，因?yàn)樗娜肷浣亲畲?，所以A項(xiàng)對．假若光線bO能發(fā)生全反射，說明它的入射角等于或大于臨界角，光線aO的入射角更大，所以，光線aO一定能發(fā)生全反射，光線cO的入射角可能大于臨界角，也可能小于臨界角，因此，cO不一定能發(fā)生全反射，所以C項(xiàng)對，B項(xiàng)錯(cuò)．假若光線aO恰能發(fā)生全反射，光線bO和cO都不能發(fā)生全反射，但bO的入射角更接近于臨界角，所以光線bO的反射光線較光線cO的反射光線強(qiáng)，即bO的反射光線亮度較大，所以D項(xiàng)對．答案：ACD知識(shí)點(diǎn)二全反射的應(yīng)用6.如圖所示，一個(gè)透明玻璃球的折射率為eq\r(2)，一束足夠強(qiáng)的細(xì)光束在過球心的平面內(nèi)，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球與真空的交界面處發(fā)生多次反射和折射，從各個(gè)方向觀察玻璃球，能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)是()A．2 B．3C．4 D．5解析：sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，C＝45°；n＝eq\f(sin45°,sinθ)，θ＝30°.光路圖如圖所示．所以共有3條光線射出玻璃球．答案：B7.如圖所示為一直角三棱鏡的橫截面，棱鏡材料的折射率為2，∠A＝40°，∠C＝90°，當(dāng)入射光線以垂直于AB面的方向射入棱鏡時(shí)，則有光線()A．從AC面射出B．從CB面射出C．從AB面射出，且與AB面斜交D．從AB面射出，且與AB面垂直解析：由題意知，三棱鏡的臨界角滿足sinC＝eq\f(1,n)，解得C＝30°；由幾何關(guān)系知，光線在AC面的入射角為40°，在BC面的入射角為50°均發(fā)生全反射，可得，光線將從AB面垂直射出，故選項(xiàng)D正確．答案：D8．光線由某種介質(zhì)射向與空氣的分界面，當(dāng)入射角大于45°時(shí)折射光線消失，由此可斷定這種介質(zhì)的折射率是()A．n＝eq\f(\r(2),2) B．n＝eq\r(2)C．n＝eq\f(1,2) D．n＝2解析：入射角大于45°時(shí)折射光線消失，即這種介質(zhì)的臨界角C＝45°，所以n＝eq\f(1,sinC)＝eq\r(2)，故選項(xiàng)B正確．答案：B9．(多選)如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點(diǎn)，則()A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點(diǎn)發(fā)生全反射C．光從空氣進(jìn)入棱鏡，光速變小D．從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行解析：在E點(diǎn)作出法線可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為eq\r(3)，選項(xiàng)A正確；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由公式v＝eq\f(c,n)，可知選項(xiàng)C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：AC10.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐的軸線(圖中虛線)與桌面垂直，過軸線的截面為等邊三角形，如圖所示．有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合．已知玻璃的折射率為1.5，則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A．r B．1.5rC．2r D．2.5r解析：如圖所示，光線射到A或B時(shí)，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，而后由幾何關(guān)系得光線第二次到達(dá)界面的時(shí)候垂直射出．O點(diǎn)為△ABC的重心，設(shè)EC＝x，則由幾何關(guān)系得eq\f(x,x＋r)＝eq\f(2,3)，解得光斑半徑x＝2r.答案：C11.半徑為R的半圓柱形玻璃，橫截面如圖所示，O為圓心，已知玻璃的折射率為eq\r(2)，當(dāng)光由玻璃射向空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為45°，一束與MN平面成45°角的平行光束射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從MN平面上射出來，求能從MN射出的光束的寬度．解析：尋找特殊光線，如圖所示，進(jìn)入玻璃中的光線①垂直半球面，沿半徑方向直達(dá)球心位置O，且入射角等于臨界角，恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射；光線①左側(cè)的光線(如光線②)經(jīng)球面折射后，射在MN上的入射角一定大于臨界角，在MN上發(fā)生全反射，不能射出；光線①右側(cè)的光線經(jīng)半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于臨界角，能從MN面上射出；最右邊射向半球的光線③與球面相切，入射角i＝90°，由折射定律知：sinγ＝eq\f(sini,n)＝eq\f(\r(2),2)，則γ＝45°，故光線③將垂直MN射出，所以在MN面上射出的光束寬度應(yīng)為OE＝Rsinγ＝eq\f(\r(2),2)R.答案：eq\f(\r(2),2)R12．如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.(1)求介質(zhì)的折射率．(2)折射光線中恰好射到M點(diǎn)的光線________(選填“能”或“不能”)發(fā)生全反射．解析：(1)由題意畫出光路圖如圖所示，可得入射角i＝60°，折射角γ＝30°，由折射定律可得此介質(zhì)的折射率為n＝eq\f(si