2012高中物理 13.7全反射7每课一练 新人教版选修3-4

用心 爱心 专心1 光的全反射 人教版选修光的全反射 人教版选修 3 43 4 一 选择题 1 光导纤维的结构如图 13 2 14 其内芯和外套材料不同 光在内芯中传播 以下关于 光导纤维的说法正确的是 图 13 2 14 A 内芯的折射率比外套的大 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B 内芯的折射率比外套的小 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C 内芯的折射率比外套的小 光传播时在内芯与外套的界面上发生折射 D 内芯的折射率与外套的相同 外套的材料有韧性 可以起保护作用 解析 选 A 光导纤维的内芯折射率大于外套的折射率 光在由内芯射向外套时 在其界面 处发生全反射 从而使光在内芯中传播 故 A 正确 2 已知某种介质的折射率n 在这种介质与空气的交界面MN上有光线入射 如图 2 13 2 15 所画的光路中 哪个是正确的 MN上部是空气 MN下部是介质 图 13 2 15 解析 选 C 首先判定是否发生全反射 sinC 临界角C 45 当光从光密介质射 1 n 1 2 向光疏介质且 1 C时发生全反射 故 A B 错 据 D 图知 入射角 2 30 折射角 1 60 n D 错误 sin 1 sin 232 再由折射定律n 知 只有 C 光路图是正确的 sin 1 sin 2 3 已知介质对某单色光的临界角为C 则 A 该介质对单色光的折射率等于 1 sinC B 此单色光在该介质中的传播速度等于c sinC c是光在真空中的传播速度 C 此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的 sinC倍 D 此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍 1 sinC 解析 选 ABC 由临界角的计算式 sinC 得n 选项 A 正确 将n 代入 sinC 1 n 1 sinC c v 得 sinC 故v csinC 选项 B 正确 设该单色光的频率为f 在真空中的波长为 1 n v c 0 在介质中的波长为 由波长 频率 光速的关系得c 0f v f 故 sinC 0sinC 选项 C 正确 该单色光由真空传入介质时 频率不发生变化 v c 0 选项 D 错误 4 如图 13 2 16 所示 一束平行光从真空射向一块半圆形玻璃砖 下列说法中正确的是 用心 爱心 专心2 图 13 2 16 A 只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖 B 只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖 C 通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折 D 圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射 解析 选 BCD 垂直射向界面的光线不偏折 因而光束沿直线平行射到半圆面上 其中通过 圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖 不发生偏折 入射角为零 由中心向外的光线 在半圆 面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近 90 角 折射角一定大于入射角 所以一定会发 生全反射 5 如图 13 2 17 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 图 13 2 17 A 该棱镜的折射率为 3 B 光在F点发生全反射 C 光从空气进入棱镜 波长变小 D 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 解析 选 AC 由几何关系可知 入射角 1 60 折射角 2 30 由折射定律n A 选项正确 在BC界面上 入射角为 30 临界角的正弦值为 sin 1 sin 2 3 2 1 23 sinC sin30 即C 30 所以在F点不会发生全反射 B 选项错误 光从空气进 1 n 3 3 入棱镜 频率f不变 波速v减小 所以 减小 C 选项正确 由上述计算结果 作出 v f 光路图 可知 D 选项错误 6 如图 13 2 18 所示 一束光从空气中射向折射率n 的某种玻璃的表面 i表示入射 2 角 则下列说法中不正确的是 图 13 2 18 A 当i 45 时会发生全反射现象 B 无论入射角是多大 折射角r都不会超过 45 C 欲使折射角r 30 应以i 45 的角度入射 D 当入射角i arctan时 反射光线跟折射光线恰好垂直 2 解析 选 A 当入射光由光疏介质射入光密介质时 无论入射角多大 都不会发生全反 射 故 A 错 由 n 当i 90 时 r 45 故 B 陈述对 由 当 sini sinr2 sini sinr2 r 30 时 i 45 C 陈述也对 由i arctan 得到 tani 设折射角为r 从而 22 用心 爱心 专心3 求出 sini cosr cosi sinr 可知i r 90 反射光线跟折射光线恰好垂直 6 3 3 3 D 陈述也对 7 如图 13 2 19 一个三棱镜的截面为等腰直角 ABC A为直角 此截面所在平面内 的光线沿平行于BC边的方向射到AB边 进入棱镜后直接射到AC边上 并刚好能发生全反 射 该棱镜材料的折射率为 图 13 2 19 A B 6 22 C D 3 23 解析 选 A 根据折射率定义有 sin 1 nsin 2 nsin 3 1 已知 1 45 又 2 3 90 解得 n 6 2 8 如图 13 2 20 所示 直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜的截面 且 A 30 在 整个AC面上有一束垂直于它的平行光线射入 已知透明介质的折射率n 2 则 图 13 2 20 A 可能有光线垂直于AB面射出 B 一定有光线垂直于BC面射出 C 一定有光线垂直于AC面射出 D 从AB面和BC面射出的光线可能相交 解析 选 BC 由 sinC 得 C 30 光路如图所示 射到AB面的光线入射角都为 1 n 1 2 30 发生全反射 故 A D 错 B C 对 9 在完全透明的水下某深处 放一点光源 在水面上可见到一个圆形的透光圆面 若透光 圆面的半径匀速增大 则光源正 A 加速上升 B 加速下降 C 匀速上升 D 匀速下降 解析 选 D 所形成的透光圆面是由于全反射造成的 如图所示 圆面的边缘处 是光发生全反射的位置 即i C 若光源向上移动 只能导致透光圆面越来越小 所以光源只能向下移动 如图所示 取时间t 则透光圆面半径的扩大量为x vt 由几何知识可得 h xcosC vtcosC 设这段时间内 光源下移的距离为L 由几何关系可知 L vtcotC h sinC 由上面的表达式可知 vcotC为定值 L与t成正比关系 满足匀速运动条件 所以 光源 用心 爱心 专心4 向下匀速运动 10 一玻璃砖横截面如图 13 2 21 所示 其中ABC为直角三角形 AC边未画出 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 图 13 2 21 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