高中物理3-4課時訓練13全反射 含解析

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精課時訓練13全反射題組一光密介質和光疏介質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C.同一束光,在光密介質中的傳播速度較大D.同一束光,在光密介質中的傳播速度較小解析：因為水的折射率為1.33，酒精的折射率為1.36，所以水對酒精來說是光疏介質;由v=可知,光在光密介質中的速度較小。答案:BD2。關于全反射，下列所述中正確的是（）A。發(fā)生全反射時仍有折射光線，只是折射光線非常弱，因此可認為不存在折射光線，而只有反射光線B。光從光密介質射向光疏介質時有可能不發(fā)生全反射現象C。光從光密介質射向光疏介質時一定產生全反射現象D。光從光疏介質射向光密介質時有可能發(fā)生全反射現象解析：發(fā)生全反射現象必須同時滿足兩個條件：一是光由光密介質射向光疏介質；二是入射角大于或等于臨界角。兩個條件缺一不可。故正確答案為B。答案:B題組二全反射3.（多選)如圖所示,ABCD是兩面平行的透明玻璃磚,AB面和CD面平行,它們分別是玻璃和空氣的界面，設為界面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，如果改變光到達界面Ⅰ時的入射角，則（)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)生全反射現象C.不管入射角多大，光線在界面Ⅰ上都不可能發(fā)生全反射現象D。不管入射角多大,光線在界面Ⅱ上都不可能發(fā)生全反射現象解析：在界面Ⅰ光由空氣進入玻璃磚,是由光疏介質進入光密介質，不管入射角多大，都不能發(fā)生全反射現象，則選項C正確；在界面Ⅱ光由玻璃進入空氣，是由光密介質進入光疏介質，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ進入玻璃后再達到界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,因此入射角總是小于臨界角，也不會發(fā)生全反射現象,選項D正確。答案：CD4.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.圖乙、丁 B。圖甲、丁C。圖乙、丙 D.圖甲、丙解析：光線由空氣進入玻璃磚中時，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，由臨界角計算公式得C=arcsin=arcsin=41°49'，入射角50°大于臨界角，將發(fā)生全反射。答案:A題組三全反射的應用5。在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，其頂點恰好與桌面接觸，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(）A.r B.1.5r C.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=arcsin=42°)，發(fā)生全反射,由幾何關系可知第二次到達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點為△ABC的重心,設FC=x，則由幾何關系得,解得光斑半徑x=2r。故選項C正確。答案：C6。右圖為單反照相機取景器的示意圖,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，最后光線垂直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？(計算結果可用三角函數表示)解析:首先畫出光路圖，如圖所示.設光線射向CD面上時入射角為θ1，根據兩次反射的入射角相等，結合光路圖可得θ1=θ2=θ3=θ4=22.5°,又玻璃的折射率n=，當臨界角C=θ1=22.5°時，折射率最小,故五棱鏡折射率的最小值為n=。答案:(建議用時：30分鐘)1。如下各圖畫的是光由空氣進入全反射（等腰直角）玻璃棱鏡，再由棱鏡射入空氣中的光路圖。其中正確的光路圖是()解析：光由空氣進入玻璃，入射角為0°時,折射光線不改變方向,光由玻璃射向棱鏡的斜邊玻璃與空氣界面時，發(fā)生全反射現象,光線在直角邊射出時不改變方向.答案：A2.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。則該棱鏡材料的折射率為（)A。 B。 C. D。解析：如圖所示,根據折射率定義有，sin∠1=nsin∠2,nsin∠3=1，已知∠1=45°，∠2+∠3=90°,解得n=.答案：A3.(多選)已知介質對某單色光的臨界角為C，則 (）A.該介質對這種單色光的折射率等于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與在真空中波長的比值為sinCD。此單色光在該介質中的頻率是在真空中的倍解析：由臨界角的計算式sinC=得n=，選項A正確;將n=代入sinC=得sinC=,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=，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：ABC4。（多選）如圖所示,半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強度相同的光線均由空氣射入玻璃磚,到達玻璃磚的圓心位置。下列說法正確的是（)A.假若三條光線中有一條在O點發(fā)生了全反射，那一定是aO光線B。假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線cO一定能發(fā)生全反射C。假若光線bO能發(fā)生全反射，那么光線aO一定能發(fā)生全反射D。假若光線aO恰能發(fā)生全反射,則光線bO的反射光線比光線cO的反射光線的亮度大解析:本題考查全反射的條件及能量。三條入射光線沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會偏折.在直徑界面,光線aO的入射角最大，光線cO的入射角最小，它們都是從光密介質射向光疏介質，都有發(fā)生全反射的可能。如果只有一條光線發(fā)生了全反射，那一定是aO光線，因為它的入射角最大,所以A項對。假若光線bO能發(fā)生全反射,說明它的入射角等于或大于臨界角,光線aO的入射角更大，所以,光線aO一定能發(fā)生全反射，光線cO的入射角可能大于臨界角,也可能小于臨界角,因此,cO不一定能發(fā)生全反射。所以C項對,B項錯。假若光線aO恰能發(fā)生全反射，光線bO和cO都不能發(fā)生全反射,但bO的入射角更接近于臨界角,所以光線bO的反射光線較光線cO的反射光線強,即bO的反射光線亮度較大,所以D項對,本題答案選A、C、D.答案:ACD5.（多選)酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上你會看到在一定距離之外,地面顯得格外明亮,仿佛是一片水面,似乎還能看到遠處車、人的倒影.但當你靠近“水面”時，它也隨著你的靠近而后退。對此現象正確的解釋是(）A。出現的是“海市蜃樓”,是由于光的折射造成的B.“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產生的幻覺C。太陽輻射到地面，使地表溫度升高,折射率大,發(fā)生全反射D。太陽輻射到地面,使地表溫度升高,折射率小,發(fā)生全反射解析：酷熱的夏天地面溫度高,地表附近空氣的密度小,空氣的折射率下小上大,遠處車、人反射的太陽光由光密介質射入光疏介質發(fā)生全反射。答案:AD6。(多選）右圖為一直角棱鏡的橫截面,∠BAC=90°,∠ABC=60°.一平行細光束從O點沿垂直于BC面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n=,若不考慮入射光線在BC面上的反射光，則有光線（)A.從AB面射出B.從AC面射出C。從BC面射出,且與BC面斜交D。從BC面射出，且與BC面垂直解析：由n=知，sinC=,故臨界角為45°，當光由BC面射入,到AB界面上時,由幾何關系知入射角為60°,所以必發(fā)生全反射，反射至AC界面時入射角為30°,所以光既從AC面出射，又反射，從AC面反射的光剛好垂直BC面出射.所以有光線從AC面和BC面射出，且從BC面射出的光線與BC面垂直,選項B、D正確。答案：BD7。(多選)如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點,已知入射方向與邊AB的夾角為θ=30°,E、F分別為邊AB、BC的中點，則（)A。該棱鏡的折射率為B.光在F點發(fā)生全反射C.光從空氣進入棱鏡，波長變小D.從F點出射的光束與入射到E點的光束平行解析：在E點作出法線可知入射角為60°,折射角為30°,折射率為,A對；由光路的可逆性可知,在BC邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射,B錯;由公式λ介=,可知C對;三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折,不會與入射到E點的光束平行，故D錯。答案：AC8.在完全透明的水下某深處,放一點光源，在水面上可見到一個圓形透光平面,如果透光圓面的半徑正在勻速增大，如圖所示,則光源正在 （)A。勻加速上升 B。勻加速下沉C.勻速上升 D。勻速下沉解析：因為發(fā)生全反射，所以圓形透光半徑r=dtanC，因為r是勻速變大,所以d也是勻速變大的，故光源是在勻速下沉,所以選項D正確。答案:D9.如圖所示,直角玻璃棱鏡中∠A=70°,入射光線垂直于AC面,求光線從棱鏡第一次射入空氣時的折射角，并作光路圖.已知玻璃的折射率為.解析:光從玻璃射入空氣的臨界角為45°。作光路圖如圖所示。第一次射到AB面上時，入射角∠1=70°,發(fā)生全反射；再射到BC面上,這時入射角∠2=50°,大于臨界角,發(fā)生全反射;再射到AB面上時，入射角∠3=30°,發(fā)生折射,根據，可知折射角∠4=45°。答案:第一次射入空氣時的折射角為45°,光路圖見解析圖。10。一玻璃立方體中心有一點狀光源。今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜,以致從光源發(fā)出的光線只經過一次折射不能透出立方體。已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值。解析：如圖,考慮從玻璃立方體中心O點發(fā)出的一條光線，假設它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射.根據折射定律有nsinθ=sinα ①式中，n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。現假設A點是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點。由題意，在A點剛好發(fā)生全反射,