2024-2025學(xué)年高中物理分層訓(xùn)練十一全反射含解析新人教版選修3-4

PAGE7-分層訓(xùn)練(十一)全反射A組：基礎(chǔ)達標練1．(多選)下列說法正確的是()A．因為水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介質(zhì)B．因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小2．如圖表示光線從介質(zhì)2射入介質(zhì)1發(fā)生全反射的情景，下列說法正確的是()A．介質(zhì)1的折射率大于介質(zhì)2的折射率，臨界角小于θB．介質(zhì)1的折射率大于介質(zhì)2的折射率，臨界角大于θC．介質(zhì)2的折射率大于介質(zhì)1的折射率，臨界角不大于θD．介質(zhì)2的折射率大于介質(zhì)1的折射率，臨界角不小于θ3．(多選)夏天海面上，下層空氣的溫度比上層低．我們設(shè)想海面上的空氣是由折射率不同的很多水平氣層組成的，遠處的景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向，以致發(fā)生全反射．人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，如圖所示，則下列說法中正確的是()A．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小B．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物4．一束光從某介質(zhì)進入真空，方向如圖所示，則下列推斷中正確的是()A．該介質(zhì)的折射率是eq\f(\r(3),3)B．該介質(zhì)的折射率是eq\r(3)C．該介質(zhì)相對真空發(fā)生全反射的臨界角是45°D．光線從介質(zhì)射入真空的過程中，無論怎樣變更入射方向都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象5．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eq\r(2)，則這束光進入棱鏡后的光路圖應(yīng)為()6．如圖所示是兩個城市間的光纜中的一條光導(dǎo)纖維的一段．光纜總長為L，它的玻璃芯的折射率為n1，外層材料的折射率為n2.若光在空氣中的傳播速度近似為c，則對于光由它的一端射入經(jīng)多次全反射后從另一端射出的過程，下列推斷中正確的是()A．n1<n2，光通過光纜的時間等于eq\f(n1L,c)B．n1<n2，光通過光纜的時間大于eq\f(n1L,c)C．n1>n2，光通過光纜的時間等于eq\f(n1L,c)D．n1>n2，光通過光纜的時間大于eq\f(n1L,c)7．(多選)如圖所示，半徑為R的半圓形透亮材料，折射率n＝2.0.一束平行光從空氣以垂直于其底面的方向射入，則下列說法正確的是()A．全部光線都能透過這種材料B．只有距圓心O兩側(cè)eq\f(R,2)范圍內(nèi)的光才能通過C．射出的光束會形成發(fā)散光束D．射出的光束會形成會聚光束8．人的眼球可簡化為如圖所示的模型．折射率相同、半徑不同的兩個球體共軸．平行光束寬度為D，對稱地沿軸線方向射入半徑為R的小球，會聚在軸線上的P點．取球體的折射率為eq\r(2)，且D＝eq\r(2)R.求光線的會聚角α.(示意圖未按比例畫出)9.一束光波以45°的入射角，從AB面射入如圖所示的透亮三棱鏡中，棱鏡折射率n＝eq\r(2).試求光進入AB面的折射角，并在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路．B組：實力提升練10．(多選)如圖所示，ABDC是兩面平行的透亮玻璃，AB面和CD面平行，它們是玻璃和空氣的界面，設(shè)為界面1和界面2.光線從界面1射入玻璃磚，再從界面2射出，回到空氣中，假如變更光到達界面1時的入射角，則()A．只要入射角足夠大，光線在界面1上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象B．只要入射角足夠大，光線在界面2上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象C．不管入射角多大，光線在界面1上都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．光線穿過玻璃磚后傳播方向不變，只發(fā)生側(cè)移11.有一折射率為n的長方體玻璃磚ABCD，其四周是空氣，如右圖所示，當入射光線從它的AB面以入射角α射入時，(1)要使光線在BC面發(fā)生全反射，證明入射角應(yīng)滿意的條件是sinα≤eq\r(n2－1)(BC面足夠長)．(2)假如對于隨意入射角的光線都能產(chǎn)生全反射，則玻璃磚的折射率應(yīng)取何值？12．半徑為R的四分之一圓柱形透亮體，圓心為O，放置在一水平面上．一細束單色光從P點垂直于側(cè)面射入透亮體，從M點射出的光線照耀到水平面上的B點，已知OP＝eq\f(R,2)，測得O、B間的距離為eq\r(3)R，求：(1)透亮體材料的折射率．(2)若要使折射光線消逝，則入射點到O點的距離應(yīng)滿意什么條件？分層訓(xùn)練(十一)全反射1．解析：因為水的折射率小于酒精的折射率，所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)，B對；兩種介質(zhì)的折射率大小關(guān)系與密度大小關(guān)系無關(guān)，A錯；由v＝eq\f(c,n)可知，光在光密介質(zhì)中的速度較?。鸢福築D2．解析：產(chǎn)生全反射的條件是：一是光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)；二是入射角大于臨界角。由題知，光線從介質(zhì)2射入介質(zhì)1發(fā)生全反射，說明介質(zhì)2相對于介質(zhì)1是光密介質(zhì)，即介質(zhì)2的折射率大于介質(zhì)1的折射率，入射角大于等于臨界角，所以臨界角小于等于θ.故C正確．答案：C3．答案：AC4．解析：上面是介質(zhì)，下面是真空，入射角i＝30°，折射角r＝60°，則折射率n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，故選項A錯誤，選項B正確；sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(3),3)＜eq\f(\r(2),2)，則C＜45°，故選項C錯誤；發(fā)生全反射的條件是光由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，入射角大于臨界角，所以當入射角大于臨界角，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象，故選項D錯誤．答案：B5．解析：光線垂直AB面射入，在到達AC面上時入射角i＝60°，因光線的臨界角C滿意sinC＝eq\f(1,n)，C＝45°，i>C，所以光線在AC面發(fā)生全反射；光線到達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，此時入射角等于零度，光線垂直于AC面射出，D項正確．答案：D6．解析：光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，才可能發(fā)生全反射，故n1>n2；光在內(nèi)芯傳播的路程s＝eq\f(L,sinθ)，光在內(nèi)芯的傳播速度v＝eq\f(c,n1)，所以t＝eq\f(s,v)＝eq\f(n1L,c·sinθ)，故D正確．答案：D7．解析：平行光射究竟面時，光線與界面垂直，方向不變，接著射到球面時，距圓心O兩側(cè)eq\f(R,2)范圍內(nèi)的光線入射角小于臨界角C＝arcsineq\f(1,n)＝30°，發(fā)生折射形成會聚光束，范圍外的光線入射角大于或等于臨界角發(fā)生全反射．答案：BD8．解析：由幾何關(guān)系sini＝eq\f(D,2R)，解得i＝45°則由折射定律eq\f(sini,sinr)＝n，解得r＝30°且i＝r＋eq\f(α,2)，解得α＝30°.答案：30°9．解析：sinr＝eq\f(sini,n)＝eq\f(\r(2),2\r(2))＝eq\f(1,2)，r＝30°由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，得C＝45°.光在AC面發(fā)生全反射，并垂直BC面射出．答案：30°圖見解析10．解析：發(fā)生全反射的條件必需是光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大，光線在界面1上都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故A錯誤，C正確；依據(jù)幾何學(xué)問可知：光經(jīng)過界面2上的入射角與在界面1上的折射角相等，依據(jù)光路可逆性可知：不管入射角多大，光線在界面2上都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故B錯誤；依據(jù)光路可逆性可知：從1射向2時的入射角等于從2射向1的折射角，即入射光線和出射光線與玻璃磚的夾角相同，故光線穿過玻璃磚后傳播方向不變，只發(fā)生側(cè)移，D正確．答案：CD11.解析：(1)要使光線在BC面發(fā)生全反射(見圖)，首先應(yīng)滿意sinβ≥eq\f(1,n)，①式中β為光線射到BC面的入射角，由折射定律，有eq\f(sinα,sin90°－β)＝n，②將①②兩式聯(lián)立得sinα≤eq\r(n2－1).(2)假如對于隨意入射角的光線都能產(chǎn)生全反射，即0°≤α≤90°都能產(chǎn)生全反射，則只有當eq\r(n2－1)≥1才能滿意上述條件，故n≥eq\r(2).答案：見解析12．解析：(1)過M點作法線交于O點，如圖所示，在△OPM中，sinα＝eq\f(OP,OM)＝eq\f(1,2)解得α＝30°.過M點作OB的垂線交OB于N點，易得ON＝eq\f(\r(3),2)R則：NB＝OB－ON＝eq\f(\r(3),2)R在△NBM中，tanβ＝eq\f(MN,NB)＝eq\f(\r(3),3)聯(lián)立以上解得β＝30°由幾何關(guān)系可知θ＝60°透亮體的折射率：n＝eq\f(sinθ,