新教材2024-2025學(xué)年高中物理第4章光2全反射分層作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊

全反射A級必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.關(guān)于全反射,下列敘述正確的是()A.發(fā)生全反射時仍有折射光線,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,肯定會發(fā)生全反射現(xiàn)象C.光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時,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,可能發(fā)生全反射現(xiàn)象2.光線由空氣透過半圓形玻璃磚,再射入空氣的光路圖中,正確的是(玻璃的折射率為1.5)()A.圖乙、丙、丁 B.圖乙、丁C.圖乙、丙 D.圖甲、丙3.如圖所示,自行車的尾燈采納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(qiáng)光照到尾燈后,會有較強(qiáng)的光被反射回去,使汽車司機(jī)留意到前面有自行車。下面說法正確的是()A.汽車燈光應(yīng)從左面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射B.汽車燈光應(yīng)從左面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射C.汽車燈光應(yīng)從右面射過來在尾燈的左表面發(fā)生全反射D.汽車燈光應(yīng)從右面射過來在尾燈的右表面發(fā)生全反射4.三種透亮介質(zhì)疊放在一起,且相互平行,一束光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射后,射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面,發(fā)生折射,如圖所示,設(shè)定光在這三種介質(zhì)中的速率分別是v1、v2、v3,則它們的大小關(guān)系是()A.v1>v2>v3 B.v1>v3>v2C.v1<v2<v3 D.v2>v1>v35.(多選)用如圖所示的裝置視察光的全反射現(xiàn)象,將半圓柱玻璃磚固定在量角器上,量角器的圓心O與半圓柱玻璃磚的圓心重合,半圓柱玻璃磚可繞圓心O旋轉(zhuǎn)。試驗時將只含有紅光和紫光的復(fù)色光PO,沿半徑方向從量角器30°的刻度線射入半圓柱玻璃磚,復(fù)色光PO被分成OA和OB兩光束,OA沿180°刻度線方向射出,OB沿150°刻度線方向射出。下列推斷正確的是()A.OB是復(fù)色光B.玻璃對紅光的折射率為2C.若半圓柱玻璃磚順時針旋轉(zhuǎn)α,OA消逝,OB順時針旋轉(zhuǎn)2αD.若半圓柱玻璃磚逆時針旋轉(zhuǎn)α,OA消逝,OB順時針旋轉(zhuǎn)2α6.如圖所示,一運(yùn)動員在澄澈的水池里沿直線以0.5m/s的速度游泳,已知水深為7m,不考慮水面波動對視線的影響。t=0時刻他看到自己正下方的水底有一小石塊,t=6s時他恰好看不到小石塊了(眼睛在水面之上),下列說法正確的是()A.6s后,運(yùn)動員會再次看到水底的小石塊B.水的折射率n=5C.水的折射率n=4D.水的折射率n=77.(2024全國乙卷)一細(xì)束單色光在三棱鏡ABC的側(cè)面AC上以大角度由D點(diǎn)入射(入射面在棱鏡的橫截面內(nèi)),入射角為i,經(jīng)折射后射至AB邊的E點(diǎn),如圖所示。漸漸減小i,E點(diǎn)向B點(diǎn)移動,當(dāng)sini=16時,恰好沒有光線從AB邊射出棱鏡,且lDE=lDAB級關(guān)鍵實(shí)力提升練8.(多選)如圖所示,S為位于泳池底部的一點(diǎn)光源,當(dāng)泳池注入部分水時,從泳池上方視察發(fā)覺,被光源照亮的水面為始終徑等于d的圓形區(qū)域,若想讓被照亮區(qū)域的面積增大,可實(shí)行的方法是()A.接著向泳池注水,增加水深B.放出部分池水,減小水深C.將水換成折射率比水大的某種液體D.將水換成折射率比水小的某種液體9.(多選)(2024江蘇連云港高二模擬)如圖所示,矩形abcd為一玻璃磚的橫截面,玻璃磚ab面鍍銀且足夠長。由單色光1、2組成的一細(xì)光束,在abcd平面內(nèi)從cd面上的O點(diǎn)以入射角i射入玻璃磚,該玻璃磚對單色光1、2的折射率分別為n1和n2,已知n1>n2,下列說法正確的是()A.單色光1、2從cd面射出玻璃磚后平行B.增大入射角i,單色光1在cd面先發(fā)生全反射C.單色光1在玻璃磚內(nèi)的路程大于單色光2D.單色光1在玻璃磚內(nèi)的路程小于單色光210.如圖所示,玻璃材料制成的一棱鏡的截面圖由14圓弧和矩形組成,一細(xì)光束從圓弧AB的中點(diǎn)E點(diǎn)沿半徑射入棱鏡后,恰好在圓心O點(diǎn)發(fā)生全反射,經(jīng)CD面反射,再從圓弧的F點(diǎn)射出,已知,OA=a,OD=24(1)出射光線與法線夾角的正弦值;(2)光在棱鏡中傳播的時間。11.如圖所示,一條長度為l=5.0m的光導(dǎo)纖維的內(nèi)芯用折射率為n的材料制成,外套的折射率可認(rèn)為與空氣的折射率相等且等于1。一細(xì)束激光從其左端的中心點(diǎn)以i角入射到光導(dǎo)纖維的端面上,并射入其中,設(shè)折射角為α,經(jīng)過一系列的全反射后從右端面射出。(1)若n=2,i=45°,則該激光在光導(dǎo)纖維中的速度v是多大?(2)若n=2,i=45°,則該激光在光導(dǎo)纖維中的傳輸時間是多少?(3)若要保證不管i取何值時,激光都不會從光導(dǎo)纖維的側(cè)面漏出,試求n的取值范圍。12.如圖所示,一半徑為R,高度也為R的圓柱形勻稱透亮體的底面中心處有一點(diǎn)光源S,在圓柱體的上表面有一點(diǎn)M,M離上表面中心O的距離d=33R,經(jīng)過M(1)求透亮體的折射率n;(2)從透亮體上表面視察,若要看不到光源,可用不透亮的黑紙覆蓋上表面,求黑紙的最小面積Smin。參考答案全反射1.C全反射發(fā)生的條件是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)和入射角大于等于臨界角,二者缺一不行,故選項B、D錯誤,C正確;發(fā)生全反射時,折射光線全部消逝,只剩下反射光線,選項A錯誤。2.B題圖甲、乙情景中,光由空氣進(jìn)入玻璃,由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì),應(yīng)有θ1>θ2,乙正確,甲錯誤;題圖丙、丁情景中,光由玻璃進(jìn)入空氣中,sinC=1n=233.C汽車燈光應(yīng)從右面射向自行車尾燈,光在尾燈內(nèi)部左表面發(fā)生全反射,使自行車后面的汽車司機(jī)發(fā)覺前面有自行車,避開事故的發(fā)生,A、B、D錯誤,C正確。4.B光在Ⅰ和Ⅱ兩介質(zhì)的界面上發(fā)生了全反射,說明Ⅰ的折射率小于Ⅱ的折射率,即n1<n2;光射向Ⅱ和Ⅲ兩介質(zhì)界面時發(fā)生了折射,而且折射角大于入射角,說明Ⅱ的折射率大于Ⅲ的折射率,即n2>n3;介質(zhì)Ⅰ與Ⅲ相比較,介質(zhì)Ⅰ的折射率小于介質(zhì)Ⅲ的折射率,即有n1<n3,所以有n2>n3>n1,依據(jù)光在這三種介質(zhì)中的速率公式v=cn得知,光速與折射率成反比,則v1>v3>v25.AC光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),一部分光反射,一部分光折射,則OB是反射的復(fù)色光,A正確;全反射的臨界角正弦值sinC=1n,紫光的折射率比紅光的折射率大,其臨界角小,紫光發(fā)生了全反射,紅光的臨界角為60°,紅光的折射率n=1sin60°=26.Ct=6s時恰好看不到小石塊,則知光線恰好發(fā)生了全反射,入射角等于臨界角C,6s后,入射角大于臨界角,光線仍發(fā)生全反射,所以不會看到小石塊,故A錯誤;t=6s時通過的位移為x=vt=0.5×6m=3m,依據(jù)全反射臨界角公式得sinC=1n,sinC=xh2+7.答案1.5解析因為當(dāng)sini=16時,恰好沒有光線從AB邊射出,可知此時間線在E點(diǎn)發(fā)生全反射,設(shè)臨界角為α,則sinα=由幾何關(guān)系可知,光線在D點(diǎn)的折射角為r=π2-2又有sini聯(lián)立可得n=1.5。8.AD設(shè)h為水的深度,水面上形成的光斑邊緣光線恰好未發(fā)生全反射,入射角等于臨界角C,依據(jù)幾何關(guān)系知tanC=d2h,接著向泳池注水,增加水深,臨界角C不變,d增大,被照亮區(qū)域的面積增大,故A正確;同理可知,放出部分池水,被照亮區(qū)域的面積減小,故B錯誤;依據(jù)sinC=1n可知,將水換成折射率比水大的某種液體,臨界角C減小,依據(jù)tanC=d9.AD作出光路圖如圖所示設(shè)單色光1、2在O點(diǎn)的折射角分別為r1、r2,依據(jù)折射定律得n1=sinisinr1,n2=sini依據(jù)光的反射定律和幾何學(xué)問可知,單色光1、2經(jīng)過ab面反射到cd面的入射角分別為r1、r2,由光路可逆性可知,從cd面射出的兩單色光線折射角均為i,兩出射光線平行,故A正確;因為光是從空氣進(jìn)入玻璃的,無論怎么變更入射角,都不能發(fā)生全反射,故B錯誤;設(shè)玻璃磚寬度為d,依據(jù)幾何關(guān)系得單色光在玻璃磚內(nèi)的路程s=2dcosr,因為r110.答案(1)2(2)(解析(1)作出光路圖如圖。依據(jù)幾何關(guān)系可知,臨界角為C=45°依據(jù)全反射定律得n=1OG=2OD=12sinα=OG依據(jù)折射定律得n=sinβsinα,解得sin(2)光在棱鏡中的傳播速度v=c由幾何學(xué)問得,光線傳播的長度為l=a+12a+3光在棱鏡中傳播的時間t=lv11.答案(1)2.1×108m/s(2)2.7×10-8s(3)n≥2解析(1)由n=cv可得v=2.1×108(2)由n=sinisinα和臨界角公式sinC=1n可知,光從左端面射入后的折射角α=30°,則側(cè)面的入射角為60°,大于臨界角C=45°。從而,t=lvcosα(3)設(shè)折射光線射向側(cè)面時的入射角為β,如圖所示。由折射定律:n=sini由幾何關(guān)系:α+β=90°,sinα=cosβ。由