高中物理人教版4第十三章光 優(yōu)質課獎

1．光纖通信是一種現代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質量的通信服務．目前，我國正在大力建設高質量的光纖通信網絡．下列說法正確的是()A．光纖通信利用光作為載體來傳遞信息B．光導纖維傳遞光信號是利用光的衍射原理C．光導纖維傳遞光信號是利用光的色散原理D．目前廣泛應用的光導纖維是一種非常細的特制玻璃絲解析：光纖是利用光的全反射現象而實現光作為載體的信息傳遞，光纖是內芯折射率大于外層表皮折射率的很細的玻璃絲．答案：AD2．下列現象中是由于全反射造成的是()A．露水珠在陽光下格外明亮B．直棒斜插入水中時，呈現彎折現象C．海市蜃樓D．在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯的側面，在水面上觀察水中的試管，看到試管特別明亮解析：露水珠在陽光下格外明亮屬于光的散射，直棒斜插入水中時呈現彎折現象屬于光的折射，所以選項A、B錯誤；海市蜃樓屬于全反射現象，所以選項C正確；由于空試管內為空氣，水中的試管在燈光照射下，光由玻璃射入空氣發(fā)生全反射現象，光線被反射回來，顯得特別明亮，所以選項D正確．答案：CD3．頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點射入一厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說法正確的是()A．單色光1的波長小于單色光2的波長B．在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C．單色光1通過玻璃板所需的時間小于單色光2通過玻璃板所需的時間D．單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角解析：本題考查光的色散、全反射現象、光速和折射率之間的關系等知識點．由圖知單色光1在界面折射時的偏折程度大，則單色光1的折射率大，因此單色光1的頻率大于單色光2的，那么單色光1的波長小于單色光2的，A項對；由n＝eq\f(c,v)知，折射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小，當單色光1、2垂直射入玻璃時，二者通過玻璃板的路程相等，此時單色光1通過玻璃板所需的時間大于單色光2的，B、C項都錯；由sinC＝eq\f(1,n)及單色光1的折射率大知，D項對．答案：AD4．已知介質對某單色光的臨界角為C，則()A．該介質對單色光的折射率等于eq\f(1,sinC)B．此單色光在該介質中的傳播速度等于c·sinC(c是光在真空中的傳播速度)C．此單色光在該介質中的傳播波長是在真空中波長的sinC倍D．此單色光在該介質中的頻率是在真空中的eq\f(1,sinC)倍解析：該題考查臨界角、折射率以及光速之間的關系．由臨界角的計算式sinC＝eq\f(1,n)，得n＝eq\f(1,sinC)，選項A正確；將n＝eq\f(c,v)代入sinC＝eq\f(1,n)，得sinC＝eq\f(v,c)，故v＝csinC，選項B正確；設該單色光的頻率為f，在真空中的波長為λ0，在介質中的波長為λ，由波長、頻率、光速的關系得c＝λ0f，v＝λf，故sinC＝eq\f(v,c)＝eq\f(λ,λ0)，λ＝λ0sinC，選項C正確；該單色光由真空傳入介質時，頻率不發(fā)生變化，選項D錯誤．答案：ABC5.如圖所示，介質Ⅰ的折射率為eq\r(2)，介質Ⅱ為空氣．下列說法正確的是()A．光線a、b都不能發(fā)生全反射B．光線a、b都能發(fā)生全反射C．光線a可發(fā)生全反射，光線b不會發(fā)生全反射D．光線a不會發(fā)生全反射，光線b可發(fā)生全反射解析：與介質Ⅱ相比，介質Ⅰ為光密介質，由于介質Ⅱ是空氣，根據發(fā)生全反射的條件可知，光線a可能發(fā)生全反射，光線b不可能發(fā)生全反射，B、D均錯誤；光線a發(fā)生全反射的臨界角滿足sinC＝eq\f(1,n1).解得C＝45°.由圖可知，光線a的入射角為60°＞C＝45°，光線a能發(fā)生全反射，因此A錯誤，C正確．答案：C6．如圖所示，一束平行光從真空射向一塊半圓形的玻璃磚，下列說法中正確的是()A．只有圓心兩側一定范圍內的光線不能通過玻璃磚B．只有圓心兩側一定范圍內的光線能通過玻璃磚C．通過圓心的光線將沿直線穿過不發(fā)生偏折D．圓心兩側一定范圍外的光線將在曲面發(fā)生全反射解析：垂直射向界面的光線不偏折，因而光束沿直線平行射到半圓面上．其中通過圓心的光線將沿直線穿過玻璃磚，不發(fā)生偏折，入射角為零．由中心向外的光線，在半圓面上進入真空時的入射角逐漸增大并趨近90°角，且折射角一定大于入射角，所以一定會發(fā)生全反射，故B、C、D正確．答案：BCD7.如圖，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為()\f(\r(6),2) \r(2)\f(3,2) \r(3)解析：作出幾何光路圖，如圖所示．由折射規(guī)律可得eq\f(sin45°,sinr)＝n，若光線在AC邊上的D點發(fā)生全反射，則sinβ＝eq\f(1,n)，由幾何關系又有r＝90°－β，結合以上三式可得n2＝eq\f(3,2)，即n＝eq\f(\r(6),2)，正確答案為A.答案：A8．為了研究一海龜的生活習性，在其背部安裝了強點光源，已知海水的折射率為eq\f(5,3)，水面平靜時觀測到水面圓形發(fā)光面半徑為6m，據此求出海龜離水面的深度．解析：由折射定律，設全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)由幾何關系知tanC＝eq\f(r,h)聯立解得h＝8答案：89．我國已建成了跨越太平洋海底的光纜通信網絡，它是利用載有信息的激光傳輸來實現光纖通信的．設光纜中有一根光導纖維總長為s，一激光脈沖信號從這根光纖的一端中點射入，在光纖的側壁恰好發(fā)生全反射，激光傳到另一端經歷的時間為t，已知光在真空中傳播速度為c，則這種光導纖維所用材料的折射率是多少？解析：激光在光纖中傳播的總路程s′＝eq\f(s,sinC)＝ns，在光纖中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，因t＝eq\f(s′,v)＝eq\f(n2s,c)，則n＝eq\r(\f(ct,s)).答案：eq\r(\f(ct,s))10．如圖所示，OO′是半圓柱形對稱面與紙面的交線．在圖內有兩束與OO′平行且到OO′距離相等的單色光A和B，從玻璃磚射出后相交于OO′下方的P點．由此可以得出的結論是()A．A光在玻璃磚中的速度比B光在玻璃磚中的速度小B．玻璃磚對A光的折射率比對B光的折射率小C．空氣中，A光的波長比B光的波長短D．B光的臨界角比A光的臨界角小解析：由光路圖可知，A、B的入射角相同，而從玻璃向空氣中折射時A的折射角大，所以由折射率公式知A光的折射率大，B錯誤；由n＝eq\f(c,v)知，折射率越大，在玻璃中的速度越小，則A的速度較小，A正確；由于A的頻率大于B的頻率，由公式c＝λf可以判斷C正確；結合臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，折射率越大，臨界角越小，A的臨界角小，所以D錯誤．答案：AC11．如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質的橫截面，圓心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質，經OA折射的光線恰平行于OB.(1)求介質的折射率．(2)