2024-2025學年高中物理第十三章光2全反射課時作業(yè)含解析新人教版選修3-4

PAGEPAGE7全反射限時45分鐘總分100分一、單選題(每小題6分，共30分)1．關于全反射及其應用的相識，下列說法正確的是(D)A．發(fā)生全反射時，仍有折射光線，只是折射光線特別弱，因此可以認為不存在折射光線而只有反射光線B．全反射是反射光線與折射光線重合的一種現(xiàn)象C．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，肯定會發(fā)生全反射D．光線從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時，不行能發(fā)生全反射E．光纖通信是利用了光的折射原理解析：發(fā)生全反射時，折射光線消逝，A錯，同理B錯；由發(fā)生全反射的條件可知C錯，D對；光纖通信是利用了光的全反射原理，E錯．2.一束光線穿過介質(zhì)1、2、3時，光路如圖所示，則(C)A．介質(zhì)1的折射率最大B．介質(zhì)2是光密介質(zhì)C．光在介質(zhì)2中的速度最大D．當入射角由45°漸漸增大時，在2、3分界面上可能發(fā)生全反射解析：由圖可知，光從介質(zhì)1射入介質(zhì)2中折射角大于入射角，則n1＞n2.光從介質(zhì)2射入介質(zhì)3中折射角小于入射角，則n2＜n3，據(jù)光的可逆性知，光從2射向1或從2射向3時，若入射角相等，從折射角上可推斷n3＞n1，所以有n3＞n1＞n2，即介質(zhì)3折射率最大，故A錯誤．由對A的分析可知，相對來說，2是光疏介質(zhì)，故B錯誤；依據(jù)公式：v＝eq\f(c,n)，因2的折射率最小，所以光在介質(zhì)2中的傳播速度最大，故C正確；當入射角由45°漸漸增大時，光從2到3是從光疏介質(zhì)到光密介質(zhì)，全反射只有光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時才能發(fā)生，所以在此界面上不會發(fā)生全反射，故D錯誤．3.如圖所示，一個透亮玻璃球的折射率為eq\r(2)，一束足夠強的細光束在過球心的平面內(nèi)，以45°入射角由真空射入玻璃球后，在玻璃球與真空的交界面處發(fā)生多次反射和折射，從各個方向視察玻璃球，能看到從玻璃球內(nèi)射出的光線的條數(shù)是(B)A．2 B．3C．4 D．5解析：設第一個入射點為A，入射角i＝45°，依據(jù)n＝sini/sinr，n＝eq\r(2)，解得r＝30°，光路圖如圖所示．所以，從各個方向視察玻璃球，能看到3條從玻璃球內(nèi)射出的光線．4.空氣中兩條光線a和b從方框左側(cè)入射，分別從方框下方和上方射出，其框外光線如圖所示．方框內(nèi)有兩個折射率n＝1.5的玻璃全反射棱鏡．選項圖給出了兩棱鏡四種放置方式的示意圖，其中能產(chǎn)生圖示效果的是(B)解析：畫出入射光線與出射光線反向延長線的交點即為發(fā)生全反射的位置，畫上全反射棱鏡，如圖所示，則可知B項正確．5．夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低，我們設想海面上的空氣是由折射率不同的很多水平氣層組成，遠處的景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來方向，以致發(fā)生全反射，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，如圖所示，下列說法正確的是(A)A．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要小B．海面上，上層空氣的折射率比下層空氣的折射率要大C．蜃景不遵從光的折射定律D．B是蜃景，A是景物解析：海面上，下層空氣的溫度比上層空氣溫度低，因此下層空氣的折射率較大．入射光線從下層射向上層時，折射角比入射角大，這樣在更上層的入射中入射角漸漸增大，據(jù)折射定律知最終會發(fā)生全反射現(xiàn)象．二、多選題(每小題8分，共40分)6.一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示．下列說法中正確的是(AB)A．光從真空射入介質(zhì)后，頻率不變B．此介質(zhì)的折射率等于eq\r(2)C．入射角大于45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．入射角小于30°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象解析：光的頻率由光源確定，在傳播過程中頻率不變，選項A正確；由折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2)，選項B正確；發(fā)生全反射的臨界角C＝arcsineq\f(1,n)＝45°，只有當光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)且入射角大于或等于臨界角時才會發(fā)生全反射現(xiàn)象，所以選項C、D錯誤．7．兩束不同頻率的平行單色光a、b分別由水射入空氣發(fā)生如圖所示的折射現(xiàn)象(α<β)，下列說法正確的是(BC)A．隨著a、b入射角度的漸漸增加，a先發(fā)生全反射B．水對a的折射率比水對b的折射率小C．a(chǎn)、b在水中的傳播速度va>vbD．a(chǎn)、b入射角為0°時，沒有光線射入空氣中解析：折射率n＝eq\f(sini,sinr)，i為光在空氣中傳播路途與法線的夾角，α<β，故na<nb，B正確．全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)，故Ca>Cb，即b先發(fā)生全反射，A錯．由n＝eq\f(c,v)(c為光在真空中的速度)可知，va>vb，C正確．入射角為0°時間線幾乎全部進入空氣中，故D錯．8．透亮的水面上有一圓形荷葉，葉梗直立在水中，緊靠葉梗有一條小魚，在岸上的人恰能看到小魚，則(BC)A．當小魚潛深點時，人就看不見它了B．當小魚潛深點時，人照樣能望見它C．當小魚上浮點時，人就看不見它了D．當小魚上浮點時，人照樣能望見它解析：小魚潛深一點后，來自小魚的光線的入射角變小，光線能折射出水面，人能看到魚，同理，魚上浮一點，入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，人就看不見它了，所以，B、C正確，A、D錯誤．9.如圖所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的勻稱透亮柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝eq\r(2)r.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透亮柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出．設透亮柱體的折射率為n，光在透亮柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為c，則(AB)A．n可能為eq\r(3) B．n可能為2C．t可能為eq\f(2\r(2)r,c) D．t可能為eq\f(4.8r,c)解析：只經(jīng)過兩次全反射可知第一次入射角為45°，反射光路圖如圖所示．依據(jù)全反射可知臨界角C≤45°，再依據(jù)n＝eq\f(1,sinC)可知n≥eq\r(2)；光在透亮柱體中運動路程為L＝4r，運動時間為t＝L/v＝4nr/c，則t≥4eq\r(2)r/c，C、D均錯．10.如圖所示為半圓形的玻璃磚，C為AB的中點．a(chǎn)、b兩束不同頻率的單色可見細光束垂直AB邊從空氣射入玻璃磚，且兩束光在AB面上的入射點到C點的距離相等，兩束光折射后相交于圖中的P點，以下推斷正確的是(BC)A．在真空中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度B．若a、b兩束光從同一介質(zhì)射入真空中，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角C．在真空中，a光的波長大于b光的波長D．a(chǎn)光通過玻璃磚的時間大于b光通過玻璃磚的時間解析：全部色光在真空中的傳播速度相同，都為3×108m/s，故A錯誤；由題圖分析可知，玻璃磚對b光的折射率大于對a光的折射率，由sinC＝eq\f(1,n)分析得知，a光發(fā)生全反射的臨界角大于b光發(fā)生全反射的臨界角，故B正確．b光的折射率大，頻率高，由c＝λf得知，在真空中，a光的波長大于b光的波長，故C正確．由v＝eq\f(c,n)得知，a光在玻璃磚中的速度大，且a在玻璃磚中通過的路程短，所以a光通過玻璃磚的時間短，故D錯誤．三、非選擇題(共30分)11．(14分)有人在河中游泳，頭部露出水面，在某一位置當他低頭向水中視察時，看到河底有一靜止物體跟他眼睛正好在同一豎直線上，這個人再向前游12m，正好不能望見此物體，求河深．(水的折射率為eq\f(4,3))答案：10.6m解析：如圖所示，由題意知C為臨界角，則sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)①從圖可得sinC＝eq\f(12,\r(122＋h2))②聯(lián)立①②得：eq\f(3,4)＝eq\f(12,\r(122＋h2))，解得h≈10.6m.12.(16分)如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OO′表示光軸(過球心O與半球底面垂直的直線)．已知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光線能從球面射出(不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線)．求：(1)從球面射出的光線對應的入射光線與光軸距離的最大值；(2)距光軸eq\f(R,3)的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離．答案：(1)eq\f(2,3)R(2)2.74R解析：(1)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i，當i等于全反射臨界角ic時，對應入射光線到光軸的距離最大，設最大距離為l.i＝ic①設n是玻璃的折射率，由全反射臨界角的定義有nsinic＝1②由幾何關系有sini＝eq\f(l,R)③聯(lián)立①②③式并利用題給條件，得l＝eq\f(2,3)R.④(2)設與光軸相距eq\f(R,3)的光線在