【同步】高中物理人教版(2019)选择性必修1：第4章专题提升5光的折射和全反射分层作业课件

第四章专题提升5光的折射和全反射12345678910A级必备知识基础练1.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为(

)A.r

B.1.5r

C.2r

D.2.5rC12345678910解析

如图所示,玻璃的折射率为1.5,可得临界角小于45°。在CB面上,由于入射角等于零,所以折射角也是零,因此折射光线不发生偏折。在O点,由于入射角等于60°。所以会发生光的全反射,反射光线恰好垂直射出。因为ON等于r,故OA等于2r,由于∠MOA=∠AMO=30°,所以AM等于2r,故选C。123456789102.(多选)如图所示,这是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,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.光线从B到D需用时C.若增大∠ABD,光线不可能在DM段发生全反射现象D.若减小∠ABD,从AD段射出的光线均平行于ABAB12345678910123456789103.(2023湖北襄阳高二期末)如图所示,边长为a的立方体透明物质的EFGH面的正中心有一点光源,可向各个方向射出单色光,在ABCD面上有光射出的范围的面积为

a2(不考虑光在其他面上的反射),则这种透明物质对此单色光的折射率等于(

)A. B.2C.3 D.B12345678910123456789104.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折射的光线恰平行于OB。(1)求介质的折射率;(2)折射光线中恰好射到M点的光线

(选填“能”或“不能”)发生全反射。

12345678910答案

(1)

(2)不能

解析

(1)依题意画出光路图,如图甲所示。由几何知识可知,入射角i=60°,折射角r=30°,根据折射定律得

,代入数据解得n=。(2)如图乙所示,可知θ=30°,所以不能发生全反射。123456789105.如图所示为一半径为R的透明半球体过球心O的横截面,面上P点到直径MN间的垂直距离为d=R。一细光束沿PO方向从P点入射,经过面MON恰好发生全反射。若此光束沿平行MN方向从P点入射,从圆上Q点出射,光在真空中的传播速度为c,求:(1)透明半球体的折射率n;(2)沿MN方向从P点入射的光在透明半球体中的传播时间t。123456789101234567891012345678910B级关键能力提升练6.(多选)在光纤制造过程中,由于拉伸速度不均匀,会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体,而呈现圆台形状(如图所示)。已知此光纤长度为L,圆台对应底角为θ,折射率为n,真空中光速为c。现在光从下方垂直射入下台面,则下列说法正确的是(

)A.光从真空射入光纤,光子的频率不变B.光通过此光纤到达小截面的最短时间为C.从上方截面射出的光束一

定是平行光D.若满足sinθ>,则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出AD12345678910123456789107.(2023山东师范大学附中高二阶段练习)如图所示,圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上,光线从P点垂直界面入射后,恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射;当入射角θ=60°时,光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则(

)A.玻璃砖的折射率为1.5B.OP之间的距离为

RC.光在玻璃砖内的传播速度为

cD.光从玻璃到空气的临界角为30°C12345678910甲

乙12345678910123456789108.(2023广东广州高二期末)公园的湖面上有一伸向水面的混凝土观景平台,其竖直截面图如图所示,观景平台下表面恰好与水面相平,P点为观景平台右侧面在湖底的投影,湖底水平,水深H=4m,在距观景平台右侧面d=4m处有垂直湖面足够大的幕布,幕布下边缘刚好和水面接触。在P点左侧l=3m处的Q点装有一单色点光源,该光源发出的光最高能照射到幕布上距水面h=3m处。(1)求水对该单色光的折射率n;(2)若将该光源从Q点沿湖底向左移动,则移动多大距离时刚好没有光照到幕布上?12345678910解析

(1)点光源Q在距水面4

m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到幕布上,照射到幕布的光最高,如图甲所示,则甲

12345678910(2)刚好没有光照到幕布上时,光照射到水面时刚好发生全反射,如图乙所示

乙

123456789109.如图所示,半径为R的半球形玻璃砖放置在水平面上,折射率为n=,圆心为O点,半球形的最高点为Q点。在玻璃砖内紧贴底面的P点放置一点光源,P点距O点的距离为

R。已知sin37°=,cos37°=。(1)P点发出的光经过Q点折射射出,求出射角的正弦值sinθ;(2)P点沿垂直底面方向发出的光能否直接从玻璃砖球面射出?(3)若P点发出的光能从玻璃砖球面任意位置直接射出,P点距O点的距离L应满足什么条件?12345678910甲

12345678910(2)P点沿垂直底面方向发出的光的光路如图乙所示由几何关系可知θ1=45°,n=,C=37°可得θ1>C,P点沿垂直底面方向发出的光在界面处发生了全反射,不能直接从玻璃砖球面射出。(3)如图丙所示,若P点发出的光能从玻璃砖球面任意位置射出,则光线在砖内的入射角α的最大值小于临界角C由几何关系可知当β=90°,即sin

β=1时,sin

α有最大值,α最大,即若P点沿垂直底面方向发出的光能够直接射出,则其他任意位置均可直接射出,得L<Rsin

37°=R。乙

丙1234567891010.一艘赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m,尾部下端Q略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8m处有一浮标,如图所示。一潜水员在浮标前方s2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时,看到标记P