2024-2025學(xué)年高中物理第13章光2全反射課時(shí)練習(xí)含解析新人教版選修3-4

PAGE10-全反射(40分鐘100分)一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分)1.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,只是折射光線特別弱B.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),肯定會(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】選C。發(fā)生全反射時(shí)折射光線的能量為零,折射光線消逝,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;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,二者缺一不行,所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。故選C?！炯庸逃?xùn)練】(多選)下述現(xiàn)象哪些是由于全反射造成的 ()A.露水珠或噴泉的水珠,在陽(yáng)光照射下特別光明B.直棒斜插入水中時(shí)呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象C.口渴的沙漠旅行者,往往會(huì)看到前方有一潭晶瑩的池水,當(dāng)他們喜不自勝地奔向那潭池水時(shí),池水卻總是可望而不行及D.在盛水的玻璃杯中放一空試管,用燈光照亮玻璃杯側(cè)面,在水面上視察水中的試管,看到試管壁特殊光明【解析】選A、D。露水珠或噴泉的水珠,在陽(yáng)光照射下在部分位置發(fā)生全反射,所以特別光明,故A正確;直棒斜插入水中時(shí)呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象是由于光的折射,故B不正確;口渴的沙漠旅行者,往往會(huì)看到前方有一潭晶瑩的池水,是折射的現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;盛水的玻璃杯中放一空試管,用燈光照亮玻璃杯側(cè)面,在水面上視察水中的試管,看到試管壁特殊光明,是由于發(fā)生了全反射,故D正確。2.(2024·南寧高二檢測(cè))如圖所示,置于空氣中的厚玻璃磚,AB、CD分別是玻璃磚的上、下表面,且AB∥CD。光線經(jīng)AB表面射向玻璃磚,折射光線射到CD表面時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.不行能發(fā)生全反射B.有可能發(fā)生全反射C.只要入射角i足夠大就能發(fā)生全反射D.不知玻璃折射率,無(wú)法推斷【解析】選A。臨界角等于光從真空射入介質(zhì)折射時(shí)最大的折射角,由圖看出,入射光線在AB面上的折射角肯定小于臨界角,由題AB∥CD,折射光線射到CD表面時(shí)入射角與AB面上的折射角相等,所以入射角肯定小于臨界角,所以折射光線射到CD表面時(shí)肯定不會(huì)發(fā)生全反射。故選A。3.有一束波長(zhǎng)為6×10-7m的單色光從空氣射入某種透亮介質(zhì),入射角為45°,折射角為30°,則下列說(shuō)法正確的是 ()A.介質(zhì)的折射率是B.這束光在介質(zhì)中傳播的速度是1.5×108m/sC.這束光的頻率是5×1014HzD.這束光發(fā)生全反射的臨界角是30°【解析】選C。該介質(zhì)的折射率為n==,A錯(cuò)誤;光在介質(zhì)中傳播的速度是v==m/s=×108m/s,該束光的頻率為f==Hz=5×1014Hz,B錯(cuò)誤,C正確;因?yàn)閟inC==,該束光的全反射臨界角為45°,D錯(cuò)誤?！炯庸逃?xùn)練】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.B.C.D.【解析】選B。由圖可知,當(dāng)將玻璃磚緩慢轉(zhuǎn)過(guò)θ角時(shí)入射角也是θ,故sinC=sinθ=,所以n=,故選項(xiàng)B正確。4.如圖所示,光液面?zhèn)鞲衅饔幸粋€(gè)像試管模樣的玻璃管,中心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)透亮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,從而了解液面的高度。以下說(shuō)法正確的是 ()A.玻璃管被液體包住之后,出射光強(qiáng)度增加B.玻璃管被液體包住之后,出射光消逝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)玻璃管被透亮液體包住之后,假如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。5.折射率n=的直角玻璃三棱鏡截面如圖所示,一條光線從AB面入射,入射角為i(圖中未標(biāo)出),ab為其折射光線,ab與AB面的夾角θ=60°。則()A.i=45°,光在AC面上不發(fā)生全反射B.i=45°,光在AC面上發(fā)生全反射C.i=30°,光在AC面上不發(fā)生全反射D.i=30°,光在AC面上發(fā)生全反射【解析】選B。由折射定律可知:n=解得:i=45°由sinC=可知,光線在AC面上發(fā)生全反射的臨界角為C=45°。由于ab在AC面上的入射角為60°,所以光線ab在AC面上發(fā)生了全反射,不能從AC面上折射出去。故選B。6.如圖所示,一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上,已知棱鏡材料的折射率為1.4,則這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖應(yīng)為 ()【解析】選D。光線垂直AB面射入,在到達(dá)AC面上時(shí)入射角i=60°,因光線的臨界角C滿(mǎn)意sinC=,C=45°,i>C,所以光線在AC面發(fā)生全反射;光線到達(dá)BC面上的入射角i′=30°,由于i′<C,所以有部分光線從BC面射出,還有部分光線經(jīng)BC面反射到AC面上,此時(shí)入射角等于零度,光線垂直于AC面射出,D項(xiàng)正確。7.如圖所示,一個(gè)透亮玻璃球的折射率為,一束足夠強(qiáng)的細(xì)光束在過(guò)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)方向視察玻璃球,能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)是()A.2B.3C.4D.5【解析】選B。sinC==,C=45°;n=,θ=30°。光路圖如圖所示。所以從玻璃球內(nèi)射出的光線共3條。二、非選擇題(14分)8.一個(gè)半徑為r的薄軟木圓片,在它的圓心處插入一枚大頭針。讓它們浮在水面上,如圖所示。調(diào)整大頭針露出的長(zhǎng)度,直至從水面上方的各個(gè)方向向水中看,都恰好看不到大頭針,這是因?yàn)榘l(fā)生了全反射現(xiàn)象。若此時(shí)木片下方大頭針的長(zhǎng)度為h,求水的折射率。【解析】由題意作出光路圖如圖所示,這時(shí)入射角等于臨界角,由幾何關(guān)系可得sinC=,又sinC=由以上兩式解得水的折射率為n=。答案:9.(15分)(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,只是折射光線特別弱,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),肯定會(huì)發(fā)生全反射C.光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí),不肯定會(huì)發(fā)生全反射D.光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),不行能發(fā)生全反射E.水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特殊亮,是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)在界面發(fā)生了全反射(2)由于激光是亮度高、平行度好、單色性好的相干光,所以光導(dǎo)纖維中用激光作為高速傳輸信息的載體。要使射到粗細(xì)勻稱(chēng)的圓形光導(dǎo)纖維一個(gè)端面上的激光束都能從另一個(gè)端面射出,而不會(huì)從側(cè)壁“泄漏”出來(lái),光導(dǎo)纖維所用材料的折射率至少應(yīng)為多少?(假設(shè)光纖外套折射率與空氣相同)【解析】(1)選C、D、E。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,折射光線完全消逝,只剩下反射光線的現(xiàn)象叫全反射,故A錯(cuò);光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)入射角必需大于等于臨界角才能發(fā)生全反射,故B錯(cuò),C對(duì);光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí),不行能發(fā)生全反射,故D對(duì);當(dāng)光從水或玻璃射向氣泡時(shí),在界面上發(fā)生了全反射,使氣泡看起來(lái)特殊亮,選項(xiàng)E對(duì)。(2)設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維前端的入射角為θ1,折射角為θ2,折射光線射向側(cè)面時(shí)的入射角為θ3,如圖所示。由折射定律n=由幾何關(guān)系θ2+θ3=90°,則sinθ2=cosθ3由全反射臨界角公式sinθ3=,故cosθ3=要保證從端面射入的任何光線都能發(fā)生全反射,應(yīng)有θ1=90°,sinθ1=1,故n====,解得n=。答案:(1)C、D、E(2)10.(15分)(1)(多選)關(guān)于光的全反射和光纖的應(yīng)用,下列說(shuō)法正確的是()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,不肯定發(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(2)一湖面上有一伸向水面的混凝土觀景臺(tái),如圖所示是截面圖,觀景臺(tái)下表面恰好和水面相平,A為觀景臺(tái)右側(cè)面在湖底的投影,水深h=4m,在距觀景臺(tái)右側(cè)面x=4m處有一可沿豎直方向上下移動(dòng)的單色點(diǎn)光源S,點(diǎn)光源S可從距水面高3m處下移到接近水面,在移動(dòng)過(guò)程中,觀景臺(tái)水下被照亮的最遠(yuǎn)距離為AC,最近距離為AB,若AB=3m,求:①水的折射率n;②光能照亮的最遠(yuǎn)距離AC(結(jié)果可以保留根式)?！窘馕觥?1)選A、B、E。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,不肯定發(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(shuō)是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì),C項(xiàng)錯(cuò);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);光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射,E項(xiàng)正確。(2)①點(diǎn)光源S在距水面高3m處發(fā)出的光在觀景臺(tái)右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí),被照亮的距離為最近距離AB,此時(shí)sinθ1===sinθ2===由于n=,所以水的折射率n=。②點(diǎn)光源S接近水面時(shí),光在觀景臺(tái)右側(cè)面與水面交接處折射到水里時(shí),被照亮的距離為最近距離AC,此時(shí),入射角為90°,折射角為臨界角C則n==,可得sinC=而sinC=,則=m。答案:(1)A、B、E(2)①②m【加固訓(xùn)練】如圖是一個(gè)半徑為R的半球形透亮物體的截面圖,其軸線OA水平?，F(xiàn)用一細(xì)束單色光水平入射到距O點(diǎn)R處的C點(diǎn),此時(shí)透亮體左側(cè)恰好不再有光線射出。(1)求透亮體對(duì)該單色光的折射率。(2)將細(xì)光束平移到距O點(diǎn)處,求出射光線與OA軸線的交點(diǎn)距O點(diǎn)的距離?！窘馕觥?1)如圖所示,光束由C處水平射入,在B處發(fā)生全反射,∠OBC為臨界角由幾何關(guān)系得:sinC==故:n==(2)如圖所示,光束由D點(diǎn)水平射入,在E點(diǎn)發(fā)生折射,入射角為∠OED=α,折射角為∠MEF=β,由幾何關(guān)系得:sinα==,解得:α=30°,由折射定律得:n==,解得:β=60°,由幾何關(guān)系可知:∠FOE=α,∠OFE=β-α