第十三章-第2节-全反射-2020高中物理选修3-4训练课件

02全反射题型1全反射现象及发生条件刷基础1．[北京市海淀区2018校级期中]关于全反射及其应用的认识，下列说法正确的是()A．光纤通信利用了光的折射B．全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象C．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射D．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射

解析第2节全反射光纤通信利用了光的全反射现象，故A错误；发生全反射时，折射光线完全消失，故B错误；光只有从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角，才能发射全反射，光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射，故C错误，D正确．D刷基础2．[北京市西城区2019高二下期末]如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是()

ABCD解析第2节全反射A当光由空气射入半圆形玻璃砖并发生折射时，折射角应小于入射角，故A不可能，符合题意；当光由空气斜射入半圆形玻璃砖时，既有反射光线又有折射光线，折射角小于入射角是可能发生的，故B可能；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射光线又有折射光线是可能发生的，故C可能；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角，会发生全反射，这种情况是可能发生的，故D可能．刷基础3．[浙江温州中学2018高二下期中]如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则下列说法正确的是()A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大第2节全反射D解析光从光密介质(水)进入光疏介质(空气)，当入射角小于临界角时，不会发生全反射，只要在没有发生全反射的区域，上面或侧面都有光射出，射出的光进入人眼，人就能看见小球，故A、B错误；光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不会发生改变，则小球所发的光从水中进入空气后频率不变，故C错误；根据n＝可得v＝，由于水对光的折射率大于空气对光的折射率，则小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大，故D正确．刷基础4．[河北衡水中学2018高二下期中]夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的．景物反射的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，人们逆着光线看去就出现了蜃景．如图所示，下列说法正确的是()A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物解析第2节全反射C当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低，下层空气的折射率比上层的大．远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较低的上一层的入射角越来越大，当光线的入射角大于临界角时，就会发生全反射现象．在地面附近的观察者就可以观察到由空中射来的光线形成的虚像．这就是海市蜃楼的景象，故选C.刷基础5．[浙江十校联盟2018高三月考](多选)平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体，射向其圆弧面的光只有图中所示圆心角为θ的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)．已知当入射光为a光时，θ＝60°，当入射光为b光时，θ＝90°，则()A．该玻璃对a光的折射率为2B．该玻璃对b光的折射率为C．在玻璃中a光的速度比b光的速度大D．在玻璃中a光的速度比b光的速度小解析第2节全反射AD题型2n＝的简单应用刷基础6．[湖北部分重点中学2019高二下期中联考]如图所示，AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面(O为圆心)，折射率为.有一束平行光以45°的入射角射向柱体的OA平面，这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出，设反射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射，则圆柱体AB面上有光线射出的部分占AB表面的比例为()A．1∶4B．1∶3C．2∶3D．1∶2解析第2节全反射D刷基础解析第2节全反射7．[内蒙古包头九中2018高二下期末]自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是()A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射从题图甲中取一个凸起并作出一条光路如图所示．由图可知，每一部分相当于一块全反射棱镜，要想让后面的司机看到反射光，光只能从右面(直边)射入，在尾灯的左表面发生全反射，故选项C正确，A、B、D错误．C题型3全反射棱镜和光导纤维刷基础8．[天津市静海一中2018高二下期末](多选)华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通信之父”．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是()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．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越小解析第2节全反射光从光密介质射向光疏介质才能发生全反射，所以内芯的折射率比外套的大，选项A正确，B错误；频率越大(波长越短)，折射率越大，根据v＝，折射率越大的光在光纤中传播的速度越小，选项C错误，D正确.AD刷基础解析第2节全反射9．[湖北宜昌2018高二下月考]如图所示，MN是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中，当入射角为45°时，折射角为30°.以下说法正确的是()A．反射光线与折射光线的夹角为120°B．该液体对红光的折射率为C．该液体对红光的全反射临界角为45°D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面，折射角也为30°C题型4全反射与折射的综合应用刷基础10．[黑龙江牡丹江一中2019高二下期中](多选)如图所示是一玻璃球体，其球心为O，AB为水平直径．M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c，则()A．此玻璃的折射率为B．光在玻璃球体中的传播速率为cC．该玻璃球的临界角应小于45°D．若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射解析第2节全反射AC刷基础11．[江苏盐城2018高二下期中]某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是()A．单色光a的波长小于单色光b的波长B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间D．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是a光解析第2节全反射由题图知，a光的偏折程度小于b光，所以玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A错误；由v＝知，b光在玻璃砖中传播速度较小，则通过玻璃砖所需的时间较长，故B正确，C错误；由sinC＝知a光的临界角较大，b光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光，故D错误．B刷基础12．图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c.(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间．解析第2节全反射刷提升1．[河北石家庄辛集一中2019高二下月考]如图所示，将某种透明材质的三棱镜置于水中，△ABC为其截面，其中∠A＝∠B＝72°，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i射入三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则()A．该材质相对水是光密介质B．a单色光在该材质中的传播速度小于在水中的传播速度C．增大入射角i，光从AC界面出射时a光先消失D．减小入射角i，光从AC界面出射时b光先消失解析第2节全反射C由光路图可知，光线在水中的入射角小于在三棱镜中的折射角，可知该材质相对水是光疏介质，选项A错误；因水相对该材质是光密介质，则a单色光在该材质中的传播速度大于在水中的传播速度，选项B错误；a光在界面AB上的折射角大于b光，可知a光的折射率较大，根据sinC＝1/n可知，a光的临界角较小，则增大入射角i，a光在AB界面发生全反射，a光无法射到AC面上，所以光从AC界面出射时a光先消失，选项C正确，D错误．刷提升2．通电雾化玻璃是将液晶膜固化在两片玻璃之间，经过特殊工艺胶合一体成型的新型光电玻璃产品，被广泛应用于高档办公室、计算机机房、医疗机构、商业展示等领域，能够实现玻璃的通透性和保护隐私的双重要求．我们将其工作原理简化为如图所示的模型，在自然条件下，液晶层中的液晶分子无规则排列，玻璃呈乳白色，即不透明，像一块毛玻璃；通电以后，弥散分布的液晶分子迅速从无规则排列变为有规则排列，整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃．结合以上内容和所学知识，关于通电雾化玻璃，你认为下列叙述中比较合理的是()A．不通电时，入射光在液晶层发生了全反射，导致光线无法通过B．不通电时，入射光在液晶层发生折射，光线能够通过C．通电时，入射光在通过液晶层后方向发生了改变D．通电时，入射光在通过液晶层后按原来方向传播解析第2节全反射D根据题意，当不通电时，由于液晶分子排列不规则，则入射光在液晶层发生了漫反射，导致光线无法通过，选项A、B错误；通电时，液晶分子排列规则，整个液晶层相当于一块普通的透明玻璃，故入射光在通过液晶层后按原来方向传播，选项C错误，D正确．刷提升3．[浙江大学附属中学2019高三下月考](多选)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θ切割在θ1＜θ＜θ2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是()A．若θ>θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ>θ2，光线会从OQ边射出C．若θ<θ1，光线会在OP边发生全反射D．若θ1<45°<θ2且θ＝45°，最终的出射光线将平行于入射光线解析第2节全反射CD刷提升4．[浙江金华十校2018高二上期末]如图所示是一个柱体棱镜的横截面图，图中MN为1/4圆弧，点E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n＝5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线能从棱镜NM弧面射出的范围是()A．NE1B．NF1C．NG1D．NH1解析第2节全反射C由临界角公式得sinC＝1/n＝3/5，设圆弧的半径为R，RsinC＝3R/5，则如图所示，当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧面射出．当在NM弧面的入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线能从圆弧面NM射出的范围是NG1，故选C.刷提升5．公园的湖面上修建了一个伸向水面的观景平台，如图所示为其竖直截面图，水平湖底上的P点位于观景平台右侧边缘正下方，观景平台下表面距湖底的高度为H＝4m，在距观景平台右侧边缘正前方d＝4m处有垂直湖面足够大的宣传布幕．在P点左侧l＝3m处湖底上的Q点安装一单色光光源(可视为点光源)．已知水对该单色光的折射率n＝4/3，当水面与观景平台的下表面齐平时，只考虑在图中截面内传播的光，求：(1)该光源发出的光照射到布幕上的最高点距水面的高度h；(2)该光源发出的光能射出水面的最远位置距观景平台右侧的最远距离s.解析第2节全反射刷提升6．[安徽皖北协作区2019高三模拟]如图所示，某透明介质的截面由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆BOC组成，其中∠OAC＝53°.现让一组平行光由AB边上OD部分垂直射入介质．已知该介质的折射率为n＝，光在真空中的传播速度为c，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.(1)若让这组平行光均能从边出射，求这组平行光的最大宽度；(2)若OD＝0.6R，由D点入射的光线将途经AC边上E点，且AE＝0.65R，求该光线在介质中的传播时间．(结果可用根号表示)解析第2节全反射刷提升7．[重庆市綦江区2018高三月考]如图所示，在坐标系的第一象限内有一横截面为1/4圆周的柱状玻璃棱镜OPQ，OP＝OQ＝R，一束单色光垂直OP面射入棱镜，在OP面上的入射点为A，OA＝R/2，穿过棱镜后沿BD方向射出，出射光线交于x轴上D点，OD＝R，问：(1)该玻璃的折射率是多少？(2)将OP面上的该单色光至少向上平移多少，它将不能从PQ面直接折射出来？解析第2节全反射刷提升8．[安徽江南十校2019高三检测]为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示．一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O点的法线成θ角射入．CD为光学传感器，用以探测光的强度．从AB面反射回来的光强随θ角变化的情况如图乙所示．现在将这种新材料制成的一根光导纤维束并将其弯成半圆形，如图丙所示，暴露于空气中(假设空气中的折射率与真空相同)，