高中物理選修3-4光的折射和全反射

第I卷（選擇題）請點擊修改第I卷的文字說明評卷人得分一、選擇題（題型注釋）1.（單選）如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60°，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時與入射光線平行。此玻璃的折射率為（）A. B.1.5 C. D.22.如圖所示是一種折射率的棱鏡?，F(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB面上，入射角的大小i＝60°，求：（1）光在棱鏡中傳播的速率；（2）畫出此束光線進(jìn)入棱鏡后又射出棱鏡的光路圖，要求寫出簡要的分析過程。3.（多選）一束光從空氣射向折射率n=的某種玻璃的表面，則下列說法正確的是:（）A．當(dāng)入射角大于450時會發(fā)生全反射B．無論入射角多大，折射角都不會超過450C．入射角為450時，折射角為300D．當(dāng)入射角為arctan時，反射光線跟折射光線恰好垂直

第II卷（非選擇題）請點擊修改第II卷的文字說明評卷人得分二、填空題（題型注釋）4.直角玻璃三棱鏡的截面如圖所示，一條光線從AB面入射，ab為其折射光線，ab與AB面的夾角α=60°．已知這種玻璃的折射率n=SKIPIF1<0，則：①這條光線在AB面上的的入射角為；②圖中光線ab（填“能”或“不能”）從AC面折射出去．5.如圖所示，一個用透明材料制成的截面為直角三角形的三棱鏡ABC．現(xiàn)在有一束單色光從空氣中以θ=45°的入射角自直角邊AB射入，折射時的偏轉(zhuǎn)角為15°，然后光線射到AC面而剛好發(fā)生了全反射，則這種透明材料的折射率為________，全反射的臨界角為_________，角∠A=________.6.如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側(cè)透過棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像__________________，再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3________，P4________.記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45°.則該透光物質(zhì)的折射率n＝________，并在圖中畫出正確完整的光路圖．評卷人得分三、實驗題（題型注釋）

置進(jìn)入介質(zhì)．光線a在O點恰好發(fā)生全反射。光線b的入射角為α=15°．入射點為M，出射點為N．求：（光的速度c=3.0×108m/s） ①介質(zhì)的折射率。 ②光線b從M傳播到N的時間。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）15.有一頂角為直角的玻璃磚，放在空氣中，一光束斜射入玻璃磚的一個側(cè)面，如圖所示，然后投射到它的另一個側(cè)面．若該玻璃磚全反射臨界角為42°，問：①這束光線能否從另一側(cè)面射出？并說明理由②若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率應(yīng)滿足何條件？16.如圖所示，直角三棱鏡的折射率n＝eq\r(3)，∠A＝30°。一束與OB面成30°角的光線射向OB面，從AB面上的C點射出。若不考慮光在OB面上的反射，求能從C點射向空氣的光的方向。17.如圖所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知∠A＝60°，∠C＝90°，一束極細(xì)的光于AC的中點D垂直AC面入射，AD＝a，棱鏡的折射率為n＝eq\r(2)，求：①求此玻璃的臨界角；②光從棱鏡第一次射入空氣時的折射角；③光從進(jìn)入棱鏡到它第一次射入空氣所經(jīng)歷的時間(設(shè)光在真空中的傳播速度為c)。18.一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成。現(xiàn)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為。求出射角。19.如圖所示，一個半徑為R的eq\f(1,4)透明圓柱體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點沿水平方向射入圓柱體后經(jīng)B點射出，最后射到水平面上的C點。已知OA＝eq\f(R,2)，該圓柱體對藍(lán)光的折射率為eq\r(3)，則：①它從圓柱面射出時的出射角β為多大？②若換用一束紅光同樣從A點射向該圓柱體，則它從圓柱體射出后在水平面上形成的光點在C點的哪側(cè)？20.圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面。已知光在真空中的傳播速度為c.（1）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；（2）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠玫淖铋L時間。21.一棱鏡的截面為直角三角形ABC，∠A=30o，斜邊AB＝。棱鏡材料的折射率為。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45o的入射角從AC邊的中點M射入棱鏡射出的點的位置（不考慮光線沿原來路返回的情況）。（13分）22.（2）（10分）如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R=10cm，折射率為n=，直徑AB與屏幕垂直并接觸于B點．激光a以入射角i=30°射向半圓玻璃磚的圓心O，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)）畫出如圖光路圖23.如圖是一個透明圓柱介質(zhì)的橫截面，B、C為圓上兩點。一束單色光沿AB方向入射，從c點射出，已知∠ABO＝∠BOC=1200，真空中光速c=3×108m/s。求：

①光在介質(zhì)中的折射率n②光在介質(zhì)中傳播速度v24.如圖所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個直角三棱鏡組成．一束頻率為5.3×1014Hz的單色細(xì)光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角α＝60°.已知光在真空中的速度c＝3×108m/s，玻璃的折射率n＝1.5，求：(1)這束入射光線的入射角多大？(2)光在棱鏡中的波長是多大？(3)該束光線第一次從CD面出射時的折射角．(結(jié)果可用三角函數(shù)表示)25.半徑為R的玻璃半圓柱體,橫截面如圖所示,圓心為O,兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面,方向與底面垂直光線①的入射點A為圓柱面的頂點,光線②的入射點為B,∠AOB=60°,已知該玻璃對紅光的折射率n=求：(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點與O點的距離d；(2)若入射的是單色藍(lán)光,則距離d比上面求得的結(jié)果是大是小?26.如圖所示,直角三棱鏡ABC的折射率為,棱鏡的角B為300,今有一束平行于BC邊從斜邊D點入射的單色光，在BC上某點E發(fā)生全反射后,從AC邊上F點射出.已知BC邊的長度為2d,BD的長度為d,光在真空中的傳播速度為C.要求:作出光在三棱鏡中的光路圖;求發(fā)生全反射的點E與B點的距離;求光在三棱鏡中傳播的時間.27.如圖所示，等腰直角三角形ABC為一個三棱鏡的截面，折射率為n（n>1.5），直角邊AB的長為a．一束很細(xì)的單色光從AB中點垂直入射，光在真空中的傳播速度為c．①在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路圖；②求該單色光通過三棱鏡的時間為多少？評卷人得分五、簡答題（題型注釋）

評卷人得分六、作圖題（題型注釋）28.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1.4，畫出這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖（要求必須有計算步驟）評卷人得分七、辨析題（題型注釋）

評卷人得分八、估算題（題型注釋）

評卷人得分九、判斷題（題型注釋）

評卷人得分十、證明題（題型注釋）

試卷答案1.C

據(jù)題意，由于岀射光線和入射光線平行，則光線AB和光線BC關(guān)于法線B0對稱，則法線與岀射光線和入射光線平行，所以∠ABO=30°，則折射角r=∠OAB=30°，據(jù)折射定律有：n=sin60°/sin30°=，所以C選項正確。2.3.BCD4.①45°(2分)②不能5.6.讓P2的像擋住(1分)擋住P1、P2的像(1分)擋住P3以及P1、P2的像(1分)eq\r(2)(2分)見解析圖(2分)7.8.9.設(shè)光線在玻璃球中的折射角為θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝解得：θ＝30°由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為L＝2Rcosθ＝R光在玻璃的速度為v＝c/n＝/2c光線在玻璃球中的傳播時間t＝L/v＝R/c.10.設(shè)光線在玻璃球中的折射角為θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝解得：θ＝30°由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為L＝2Rcosθ＝R光在玻璃的速度為v＝c/n＝/2c光線在玻璃球中的傳播時間t＝L/v＝R/c.11.光路圖如圖所示（2分）設(shè)折射光線與AB的交點為D設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得：（1分）解得（1分）由幾何關(guān)系可知，在D點的入射角（1分）設(shè)全發(fā)射的臨界角為，則（1分）解得（1分）因此，光在D點全反射。設(shè)光線的出射點為E，由幾何關(guān)系得：（1分）解得：（1分）即出射點在BC邊上離B點的位置。12.13.①設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為、，，（1分）同理＜所以紫光在成發(fā)生全反射，而紅光在面一部分折射，一部分反射，（1分）且由幾何關(guān)系可知，反射光線與垂直，所以在處產(chǎn)生的亮斑為紅色，在處產(chǎn)生的亮斑為紅色與紫色的混合色（2分）②畫出如圖光路圖，（1分）設(shè)折射角為，兩個光斑分別為、，根據(jù)折射定律求得……（2分）由幾何知識可得：解得cm……（1分）由幾何知識可得為等腰直角三角形，解得=12cm所以cm．……（2分）14.15.16.解：設(shè)臨界角為C，則，即由折射定律，所以1分，所以光在AO面上發(fā)生全反射。1分ⅰ．光線在AB面折射，1分1分解得1分ⅱ．光線在AB面折射，垂直射向AO面，再次反射，之后光在AB面再次折射，有1分由對稱性1分綜上所述：有兩束光從AB面射出，分別為與AB面成30°角向右，與AB面成30°角斜向左上方，如圖所示。17.解析：(1)設(shè)玻璃對空氣的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，C＝45°.(2)如圖所示，i1＝60°，因i1>45°，發(fā)生全反射．i2＝i1－30°＝30°<C，由折射定律有：eq\f(sinr,sini2)＝eq\r(2)，所以r＝45°.(3)棱鏡中光速v＝eq\f(c,n)＝eq\f(c,\r(2))，所求時間：t＝eq\r(3)eq\f(a,v)＋eq\f(a,vcos30°)＝eq\f(5\r(2)a,\r(3)c).18.19.下圖是民國時期非常流行的一款國產(chǎn)歐式女鞋廣告，據(jù)此分析，國產(chǎn)“歐式”女鞋流行的原因是：A．西方文明的沖擊B．辛亥革命后社會習(xí)俗的變化

C．民族工業(yè)的發(fā)展D．“抵制洋貨、愛用國貨”運(yùn)動的推動20.（1）sini≤(2)Tmax=Ln2/c21.22.設(shè)折射角為r，根據(jù)折射定律 解得 由幾何知識得，ΔOPQ為直角三角形，所以兩個光斑 PQ之間的距離 解得兩個光斑．求兩個光斑之間的距離L．23.m/s 24.(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為θ1、θ2，θ2＝30°根據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)得sinθ1＝nsinθ2＝1.5×sin30°＝0.75，θ1＝arcsin0.75. （2分）(2)根據(jù)n＝eq\f(c,v)得v＝eq\f(c,n)＝eq\f(3×108,1.5)m/s＝2×108m/s，（1分）根據(jù)v＝λf得λ＝eq\f(v,f)＝eq\f(2×108,5.3×1014)m≈3.77×10－7m.（1分）(3)光路如圖所示，光線ab在AB面的入射角為45°，設(shè)玻璃的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,1.5)≈0.67sin45°＞0.67，因此光線ab在AB面會發(fā)生全反射（2分）光線在CD面的入射角θ2′＝θ