2024-2025學(xué)年高中物理第四章光2全反射課時作業(yè)含解析新人教版選擇性必修第一冊

PAGEPAGE6課時作業(yè)16全反射1．(多選)下列說法正確的是(BD)A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎剩运畬凭珌碚f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．在高山湖泊邊拍攝的一張風(fēng)景照片，湖水澄澈見底，近處湖面水下的景物(石塊、砂礫等)都看得很清晰，而遠(yuǎn)處只看到對岸山峰和天空的倒影，水面下的景物則根本看不到，下列說法中正確的是(C)A．遠(yuǎn)處山峰的倒影特別清晰，是因?yàn)樯椒宓墓饩€在水面上發(fā)生了全反射B．光線由水射入空氣，光的波速變大，波長變小C．遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，可能發(fā)生了全反射，所以看不見D．近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光強(qiáng)而折射光弱，因此有較多的能量射出水面而進(jìn)入人眼中解析：遠(yuǎn)處山峰的倒影特別清晰，是因?yàn)樯椒宓墓饩€在水面上發(fā)生了反射，但不是全反射，因?yàn)槿瓷渲挥泄鈴墓饷芙橘|(zhì)射入光疏介質(zhì)時才可能發(fā)生，故A錯誤；光線由水射入空氣，光的波速變大，頻率不變，由波速公式v＝λf知波長變大，故B錯誤；遠(yuǎn)處水面下景物的光線射到水面處，入射角很大，當(dāng)入射角大于等于全反射臨界角時能發(fā)生全反射，光線不能射出水面，因而看不見，故C正確；近處水面下景物的光線射到水面處，入射角較小，反射光較弱而折射光較強(qiáng)，射出水面而進(jìn)入人眼睛中的能量較多，故D錯誤．3．(多選)如圖所示，ABCD是兩面平行的透亮玻璃磚，AB面和CD面平行，它們分別是玻璃和空氣的界面，設(shè)為界面Ⅰ和界面Ⅱ，光線從界面Ⅰ射入玻璃磚，再從界面Ⅱ射出，回到空氣中，假如變更光到達(dá)界面Ⅰ時的入射角，則(CD)A．只要入射角足夠大，光線在界面Ⅰ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Ⅱ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Ⅰ上都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．不管入射角多大，光線在界面Ⅱ上都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析：發(fā)生全反射的條件必需是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，所以不管入射角多大，光線在界面Ⅰ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Ⅱ上的入射角與在界面Ⅰ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Ⅱ上都不行能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故B錯誤，D正確．4．如圖所示，光線由空氣射入半圓形玻璃磚，或由玻璃磚射入空氣的光路圖中，正確的是(玻璃的折射率為1.5)(A)A．圖乙、丁 B．圖甲、丁C．圖乙、丙 D．圖甲、丙解析：光線由空氣進(jìn)入玻璃磚中時，入射角大于折射角，由玻璃磚射入空氣時，入射角小于折射角，由臨界角計(jì)算公式得C＝arcsineq\f(1,n)＝arcsineq\f(1,1.5)＝41°49′，入射角50°大于臨界角，將發(fā)生全反射．5．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(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(C)A．r B．1.5rC．2r D．2.5r解析：如圖所示，光線射到A或B時，入射角為60°，大于臨界角(C＝arcsineq\f(1,n)＝42°)，發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系可知其次次到達(dá)界面的時候與界面垂直；同理，在AB之間射入的光線都發(fā)生全反射．O點(diǎn)為△ABC的重心，設(shè)FC＝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.故選項(xiàng)C正確．6．如圖所示為單反照相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC，光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最終光線垂直BC射出．若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)答案：eq\f(1,sin22.5°)解析：首先畫出光路圖，如圖所示．設(shè)光線射向CD面上時入射角為θ1，依據(jù)兩次反射的入射角相等，結(jié)合光路圖可得θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝22.5°，又玻璃的折射率n＝eq\f(1,sinC)，當(dāng)臨界角C＝θ1＝22.5°時，折射率最小，故五棱鏡折射率的最小值為n＝eq\f(1,sin22.5°).1．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，如圖能正確描述其光路的是(A)解析：光沿圓心射向玻璃磚，傳播方向不變，由玻璃磚射向空氣，可以發(fā)生全反射或者同時發(fā)生反射和折射，依據(jù)折射定律和光路可逆，折射角應(yīng)大于入射角，A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯誤，B項(xiàng)中不會發(fā)生全反射，B項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)中的折射角應(yīng)小于入射角，D項(xiàng)錯誤．2．折射率n＝eq\r(2)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(B)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：由折射定律可知：n＝eq\f(sini,sin\f(π,2)－θ)解得：i＝45°，由sinC＝eq\f(1,n)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.3．潛水員在水深為h的地方向水面觀望時，發(fā)覺整個天空及遠(yuǎn)處地面的景物均呈現(xiàn)在水面處的圓形區(qū)域內(nèi)，已知水的臨界角為θ，則所視察到的圓形區(qū)域的半徑為(A)A．htanθ B．hsinθC．h/tanθ D．h/sinθ解析：如圖所示，最遠(yuǎn)處的景物進(jìn)入眼睛的光線幾乎是緊貼水面，其入射角接近90°，則折射角為θ.因此，人看到的景物呈現(xiàn)在人眼上方以O(shè)點(diǎn)為圓心、r為半徑的水面區(qū)域內(nèi)．由圖可知r＝htanθ.故選項(xiàng)A正確．4．如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角三角形ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后干脆射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為(A)A.eq\f(\r(6),2) B.eq\r(2)C.eq\f(3,2) D.eq\r(3)解析：依據(jù)折射率定義有，eq\f(sin∠1,sin∠2)＝n，sin∠3＝eq\f(1,n)，即eq\f(sin∠1,sin∠2)＝eq\f(1,sin∠3)，已知∠1＝45°，又∠2＋∠3＝90°，解得n＝eq\f(\r(6),2).選項(xiàng)A正確．5．如圖是一個橫截面為等腰直角三角形ABC的玻璃棱鏡，其材料的折射率為n＝1.6，一細(xì)束單色光從AC邊上靠近A端的某點(diǎn)以平行于AB的方向射向棱鏡，該光束射入此棱鏡后可能的結(jié)果是(C)A．干脆從AB邊射出B．干脆從BC邊射出且向頂點(diǎn)C偏折C．從BC邊沿平行于AB的方向射出D．干脆從BC邊射出且向AB邊偏折解析：由sinC′＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,1.6)，得臨界角C′＝arcsineq\f(1,1.6)<arcsineq\f(1,\r(2))，則C′<45°.設(shè)光線在AC邊的折射角為r1，其入射角為i1＝45°，依據(jù)n＝eq\f(sini1,sinr1)得，r1＝arcsineq\f(\r(2),3.2)，由幾何學(xué)問可知光線在AB邊上的入射角i2＝45°＋r1，所以i2>C′，光線在AB邊上發(fā)生了全反射．依據(jù)反射定律、幾何學(xué)問得知，光線射到BC邊的入射角等于AC邊的折射角r1，由光路的可逆性可知，光線在BC邊的折射角等于在AC邊的入射角i1＝45°，依據(jù)幾何學(xué)問可知出射光線與AB邊平行，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯誤．6．(多選)華裔科學(xué)家高錕獲得2009年諾貝爾物理獎，他被譽(yù)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(AD)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：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，故選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯誤；頻率越大(波長越短)，折射率越大，依據(jù)v＝eq\f(c,n)，折射率大的在玻璃中傳播的速度小，故選項(xiàng)C錯誤，D正確．7．一束細(xì)光束由真空沿著半徑方向射入一塊半圓柱形透亮體，如圖甲所示，對其射出后的折射光線的強(qiáng)度進(jìn)行記錄，