2019版物理人教版选修3-4训练：第十三章 2- 全反射 WORD版含解析.docx

1、2.全反射基础巩固1关于全反射,下列说法正确的是()A.光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射B.光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射D.光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时有可能产生全反射解析：全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质,折射率大的介质相比于折射率小的介质是光密介质,同一种光在不同介质中传播,速度小说明这种介质是光密介质。答案：ACD2关于光的全反射和光纤的应用,下列说法正确的是()A.光由不同介质射入真空或空气时临界角不同B.玻璃是光密介质C.光纤通信是光导纤维的唯一应用D.光导纤维的工作原理是光的全反射解析：

2、不同介质的折射率不同,所以光由不同的介质射入真空或空气时临界角不同,A项正确;光疏介质、光密介质是相对的,只有一种介质不能说是光疏介质还是光密介质,B项错误;光纤通信是光导纤维的主要应用,光导纤维还可应用到内窥镜、潜望镜等,C项错误;光导纤维的工作原理是光的全反射,D项正确。答案：AD3如图所示,一束光从空气中射向折射率n=2的某种玻璃的表面,1表示入射角,则下列说法正确的是()A.当145时会发生全反射现象B.无论入射角是多大,折射角2都不会超过45C.欲使折射角2=30,应以1=45的角度入射D.当入射角1=arctan2时,反射光跟折射光恰好垂直解析：当入射光由光疏介质射入光密介质时,无

3、论入射角有多大,都不会发生全反射,故A项错误。由sin1sin2=n=2,当1=90时,2=45,故B项正确。由sin1sin2=2,当2=30时,1=45,C项正确。由1=arctan2,得到tan 1=2,设折射角为2,从而求出sin 1=cos 2=63,cos 1=sin 2=33,可知1+2=90,反射光线跟折射光线恰好垂直,D项正确。答案：BCD4很多公园的水池底部都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,光在水面发生的反射与折射现象(已知水对红光的折射率比对蓝光的小),下列光路图中可能正确的是()解析：红、蓝光都要发生反射,由题意红光的折射率较小,所以蓝光发生

4、全反射的临界角较红光小,蓝光发生全反射时,红光不一定发生,故C项正确。答案：C5如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角AOB=60,一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰好平行于OB。以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是()A.3,不能发生全反射 B.3,能发生全反射C.233,不能发生全反射D.233,能发生全反射解析：画出光路图,并根据几何关系标出角度,如图所示,由图可知,介质的折射率n=sin60sin30=3;因为sin 30=12C,所以光线在AC面发生全反射;光线到达BC面上的入射角i=30,由于iC

5、,所以有部分光线从BC面射出,还有部分光线经BC面反射到AC面上,此时入射角等于零度,光线垂直于AC面射出,D项正确。答案：D7一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体,如图甲所示,对其射出后的折射光线的强度进行记录,发现折射光线的强度随着的变化而变化,如图乙的图线所示,此透明体的临界角为,折射率为。解析：由题图乙的图线可知,当小于等于30,入射角大于等于60,折射光线的强度为零,所以此透明体的临界角为60,由临界角公式sin C=1n,解得 n=233。答案：602338右图是一个半径为R的半圆柱体透明物的截面图,其轴线OA水平。现用一细束单色光水平入射到距O点33R处的C点,此时透明

6、体左侧恰好不再有光线射出(不考虑透明体内的多次反射)。(1)求透明体对该单色光的折射率。(2)将细光束平移到距O点R2处,求出射光线与OA轴线的交点距O点的距离。解析：(1)如图所示,光束由C处水平射入,在B处发生全反射,OBC为临界角,由几何关系得sin C=33RR=33故n=1sinC=3。(2)如图所示,光束由D点水平射入,在E点发生折射,入射角为OED=,折射角为MEF=,由几何关系得sin =12RR=12,解得=30,由折射定律得n=sinsin=3,解得=60,由几何关系可知FOE=,OFE=-=,则出射光线与OA轴线的交点F与O点的距离为OF=2Rcos 30=3R。答案：(

7、1)3(2)3R能力提升1OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。由此可知()A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.a光的波长比b光的长D.a光的频率比b光的高解析：根据对称性可知:a、b分别在界面处入射角相等,由于a未发生全反射,说明a光对应的临界角大,根据sin C=1n,nanb,v=cn,棱镜内a光的传播速度比b光的大,根据c空=v介=f可得n=cv=空介,已知nab,fan2,t=Ln1ccosB.n1n2,t=Ln1csinD.n1n2,t=Ln1ccos答案：C4如图

8、所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为=30,E、F分别为边AB、BC的中点,则()A.该棱镜的折射率为3B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变短D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析：在E点作出法线可知入射角为60,折射角为30,折射率为3,A项正确;由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B项错误;由公式介=空气n,可知C项正确;三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折,不会与入射到E点的光束平行,故D项错误。答案：AC5一玻璃砖横截面如图所示,其中ABC为直角三角形(AC边未画出),

9、AB为直角边,ABC=45;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则()A.从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：作光路图可知平行光从AB边射入后方向不变,射到BC边上时,由临界角公式可得sin C=1n=11.5=23,得C=arcsin2345,故全部光线发生全反射,A项错误;BC边反射的光射向ADC弧形边后

10、,由于弧ADC对平行光有会聚作用,可知B项正确,C项错误;同时当屏向下移动时,屏上亮区将先变小后变大,所以D项也正确。答案：BD6打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射B.若2,光线会从OQ边射出C.若1,光线会从OP边射出D.若2,则光线在OP上不发生全反射,A、B项错误。答案：D7如图所示,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光从下方垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求:(1)从球面射出的光线对

11、应的入射光线到光轴距离的最大值;(2)距光轴R3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。解析：(1)如图所示,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角ic时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。i=ic设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有nsin ic=1由几何关系有sin i=lR联立式并利用题给条件,得l=23R。(2)设与光轴相距R3的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1,由折射定律有nsin i1=sin r1设折射光线与光轴的交点为C,在OBC中,由正弦定理有sinCR=sin(180-r1)OC由几何关系有C=r1-i1sin i1=13联立式及题给条件得OC=3(22+3)5R2.74R。答案：(1)23R(2)3(22+3)5R(或2.74R)