《2020年高中物理 第十三章 光 第2節(jié) 全反射課后課時(shí)作業(yè)（含解析）新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020年高中物理 第十三章 光 第2節(jié) 全反射課后課時(shí)作業(yè)（含解析）新人教版選修3-4（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié) 全反射 A組：合格性水平訓(xùn)練 1．(光密介質(zhì)與光疏介質(zhì))(多選)下列說(shuō)法正確的是(　　) A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏龋运枪饷芙橘|(zhì) B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)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 答案　BD 解析　因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)，A錯(cuò)誤，B正確；由v＝可知，同一束光在光密介質(zhì)中的傳播速度較小，故C錯(cuò)誤，D正確。 2．(全反射的條件)(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，只是折射光線非常弱

2、，因此可以認(rèn)為不存在折射光線而只有反射光線 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．光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，在界面處發(fā)生了全反射 答案　CD 解析　全反射發(fā)生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，發(fā)生全反射時(shí)全部光線均不進(jìn)入光疏介質(zhì)，故A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)光線經(jīng)由水或玻璃射向氣泡時(shí)，由于水和玻璃的折射率均大于空氣的折射率，部分光線在界面處發(fā)生全反射，所以氣泡會(huì)顯得特別亮，D正確。 3．(臨界角)光在某種介質(zhì)中傳播時(shí)的速度為1.5×108 m/s，那么

3、，光從此種介質(zhì)射向空氣并發(fā)生全反射的臨界角應(yīng)為(　　) A．60° B．45° C．30° D．75° 答案　C 解析　根據(jù)n＝，sinC＝，得sinC＝＝＝，解得C＝30°，C正確。 4．(全反射的應(yīng)用)如圖所示，自行車的尾燈采用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(shí)，從后面開(kāi)來(lái)的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車。下面說(shuō)法中正確的是(　　) A．汽車燈光應(yīng)從左面射過(guò)來(lái)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(guò)來(lái)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(guò)來(lái)在尾燈的左表面發(fā)生全反射 D．汽車燈光

4、應(yīng)從右面射過(guò)來(lái)在尾燈的右表面發(fā)生全反射 答案　C 解析　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)現(xiàn)前面有自行車，避免事故的發(fā)生，A、B、D錯(cuò)誤，C正確。 5．(全反射的應(yīng)用)光導(dǎo)纖維的結(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。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是(　　) A．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時(shí)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(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 C．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射 D．內(nèi)芯的折射率與外套的相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)

5、作用 答案　A 解析　光導(dǎo)纖維是利用光從光密介質(zhì)(內(nèi)芯)射入光疏介質(zhì)(外套)時(shí)發(fā)生全反射的現(xiàn)象來(lái)傳遞信息的，B、C、D錯(cuò)誤，A正確。 6．(全反射的計(jì)算)為測(cè)量一塊等腰直角三棱鏡△ABC的折射率，用一束光沿平行于BC邊的方向射向AB邊，如圖所示。光束進(jìn)入棱鏡后射到AC邊時(shí)，剛好能發(fā)生全反射。該棱鏡的折射率為(　　) A. B. C. D. 答案　D 解析　作出光路圖，如圖所示，根據(jù)題意和幾何關(guān)系可知，i＝45°，n＝，sinC＝，r＝90°－C，聯(lián)立以上各式，可得n＝，A、B、C錯(cuò)誤，D正確。 7．(全反射的計(jì)算)如圖所示，一束光從空氣中垂直入射到折射率為的直角三棱

6、鏡。求從棱鏡第一次射出的光線與原入射方向的偏轉(zhuǎn)角度。 答案　30° 解析　如圖所示，光線射到斜邊時(shí)，i＝60° 設(shè)全反射的臨界角為C，因?yàn)椋簊inC＝＝，sini＝，可得sini>sinC，即i＞C，故光射到斜邊上時(shí)發(fā)生全發(fā)射。 由幾何關(guān)系知，光反射到另一直角邊時(shí)的入射角： i′＝30° 設(shè)光從另一直角邊射出時(shí)的折射角為r，則由折射率的定義有 ＝，得：r＝60° 所以從棱鏡第一次射出的光線與原入射方向的偏轉(zhuǎn)角為：α＝90°－60°＝30°。 8．(色光的全反射)半徑為R的固定半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，O點(diǎn)為圓心，OO′為直徑MN的垂線，足夠大的光屏PQ緊靠在玻璃

7、磚的右側(cè)且與MN垂直。一束復(fù)色光沿半徑方向與OO′成θ＝30°角射向O點(diǎn)，已知復(fù)色光包含折射率從n1＝到n2＝的光束，因而光屏上出現(xiàn)了彩色光帶。 (1)求彩色光帶的寬度； (2)當(dāng)復(fù)色光入射角逐漸增大時(shí)，光屏上的彩色光帶將變成一個(gè)光點(diǎn)，求θ角至少為多少時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 答案　(1)R　(2)45° 解析　(1)由折射定律得n1＝，n2＝，代入數(shù)據(jù)，解得β1＝45°，β2＝60°。 故彩色光帶的寬度為Rtan45°－Rtan30°＝R。 (2)當(dāng)所有光線均發(fā)生全反射時(shí)，光屏上的光帶消失，反射光束將在PN上形成一個(gè)光點(diǎn)。當(dāng)折射率為n1的單色光在玻璃表面上恰好發(fā)生全反射時(shí)，對(duì)應(yīng)的θ

8、值最小，因?yàn)閟inC1＝＝，所以C1＝45°，故θ的最小值θmin＝C1＝45°。 B組：等級(jí)性水平訓(xùn)練 9．(全反射的計(jì)算)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(右圖中虛線)與桌面垂直，過(guò)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．1.5r C．2r D．2.5r 答案　C 解析　因?yàn)閚＝1.5，根據(jù)sinC＝可知臨界角C<60°。由題意光束第一次射到圓錐側(cè)面上的入射角為60°，大于臨界角，所以光路如圖所

9、示，左側(cè)光線在圓錐面A點(diǎn)發(fā)生全反射，在△OAB中，＝r，∠AOB＝60°，利用幾何關(guān)系可求得＝r，在△ABC中，∠ACB＝30°，利用幾何關(guān)系可求得＝3r，由此可知光束在桌面上形成的光斑半徑為R＝－＝2r，C正確。 10．(光的折射與全反射綜合)(多選)如圖所示是一玻璃球體，其半徑為R，O為球心，AB為水平直徑。M點(diǎn)是玻璃球的最高點(diǎn)，來(lái)自B點(diǎn)的光線BD從D點(diǎn)射出，出射光線平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的傳播速度為c，則(　　) A．此玻璃的折射率為 B．光線從B到D需用時(shí) C．若增大∠ABD，光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．若減小∠ABD，從AD段射出的光

10、線均平行于AB 答案　AB 解析　由題圖可知光線在D點(diǎn)的入射角為i＝30°，折射角為r＝60°，由折射率的定義得n＝，故n＝，A正確；光線在玻璃球中的傳播速度為v＝＝c，由題圖知BD＝R，所以光線從B到D需用時(shí)t＝＝，B正確；若增大∠ABD，入射角增大，當(dāng)光線射向DM段時(shí)，射向M點(diǎn)時(shí)入射角最大，為45°，而臨界角滿足sinC＝＝<＝sin45°，即C<45°，故光線可以在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；∠ABD＝i，由圖知∠DOA＝2i，只有當(dāng)r＝2i時(shí)，從AD段射出的光線才平行于AB，又因?yàn)椋?，解得i＝30°，即要使出射光線平行于AB，則入射角必為30°，即∠ABD必為30°，D錯(cuò)誤。

11、11．(光的折射與全反射的綜合應(yīng)用)一個(gè)由某種材料制成的半圓柱形透明磚，其橫截面是半徑R＝20 cm的半圓，AB為半圓的直徑，O為圓心，如圖所示。一束平行單色光垂直射向透明磚的下表面，若光線到達(dá)上表面后，能從該表面射出的入射光束在AB上的最大寬度為20 cm。 (1)求該透明材料的折射率； (2)一細(xì)束光線(與題中光線相同)在O點(diǎn)左側(cè)與O相距10 cm處垂直于AB從AB下方入射，求此光線從透明磚射出點(diǎn)的位置。 答案　(1)2　(2)光線從透明磚射出點(diǎn)的位置在O點(diǎn)右側(cè)到O點(diǎn)的距離為10 cm處 解析　(1)在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E點(diǎn)射入的光線進(jìn)入透明磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界

12、角C，則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從透明磚射出，如圖甲所示，由臨界角與折射率的關(guān)系有：sinC＝ 由幾何關(guān)系有：OE＝RsinC 由對(duì)稱性可知，能從上表面射出的入射光束在AB上的最大寬度為L(zhǎng)＝2OE，解得n＝2，C＝30°。 (2)設(shè)光線在O點(diǎn)左側(cè)距O點(diǎn)10 cm的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為α，由幾何關(guān)系得α＝45°>C。 光線在透明磚內(nèi)會(huì)發(fā)生兩次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖乙所示。由反射定律和幾何關(guān)系得：OG＝OC＝10 cm， 即光線從透明磚射出點(diǎn)的位置在O點(diǎn)右側(cè)距離O點(diǎn)為10 cm處。 12．(光的折射與全反射的綜合應(yīng)用)一厚度均勻的圓形玻璃管內(nèi)徑為16

13、 cm，外徑為24 cm。一條光線從玻璃管壁中點(diǎn)入射，光線AB與豎直方向成60°角，與直徑MN在同一豎直面內(nèi)，如圖所示。該玻璃的折射率為，真空中光速c＝3.0×108 m/s。 (1)光線經(jīng)玻璃管內(nèi)壁折射后從另一側(cè)內(nèi)壁下端射出玻璃管，求玻璃管的長(zhǎng)度； (2)保持入射點(diǎn)不動(dòng)，調(diào)整入射角。求光線AB在玻璃管內(nèi)壁處恰好發(fā)生全反射時(shí)，光線在玻璃中傳播的時(shí)間。(以上結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字) 答案　(1)0.30 m　(2)1.5×10－9 s 解析　(1)光在兩個(gè)界面的入射角和折射角分別是θ1和θ2、θ3和θ4，如圖1所示，其中θ1＝60°，根據(jù)折射定律得： n＝ 解得：θ2＝45° n＝ 由幾何知識(shí)有：θ2＋θ3＝90° 聯(lián)立解得：θ4＝60° 玻璃管的長(zhǎng)度為：L＝＋D1tanθ4 ＝(2＋16) cm≈0.30 m。 (2)作光路圖如圖2所示，當(dāng)光線AB在管內(nèi)壁處恰發(fā)生全反射時(shí)，光線在玻璃管中通過(guò)的路程為x＝ 另有：sinC＝，v＝，x＝vt 則光線在玻璃中傳播的時(shí)間為： t＝(1＋8)×10－10 s≈1.5×10－9 s。 - 8 -