高中物理 滚动检测三 光的折射和全反射 新人教版选修3-4

滚动检测(三)光的折射和全反射(时间：60分钟满分：100分)一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分)1．当光从光密介质射向光疏介质时 ()．A．反射光线的强度随入射角的增大而减小B．折射光线的强度随入射角的增大而减小C．当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零D．当入射角等于零时，反射光线的强度等于零解析反射光的能量随入射角增大而增多，折射光的能量随入射角的增大而减少，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零．答案BC2．光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是 ()．A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大C．光从空气射到分界面上，入射角足够小D．光从空气射到分界面上，入射角足够大解析光在两种介质的分界面上发生全反射的条件是：光从光密介质射到光疏介质，且入射角大于或等于临界角．答案B3．光在某种介质中的传播速度是1.5×108m/s，光从该介质射向空气时A．介质的临界角是30°B．大于或等于30°的所有角都是临界角C．入射角大于或等于30°时都能发生全反射D．临界角可能是60°解析由n＝eq\f(c,v)＝eq\f(3×108,1.5×108)＝2，sinC＝eq\f(1,n)知临界角C＝30°，所以A、C正确．答案AC4．某单色光从甲介质射入乙介质，入射角为30°，折射光线与反射光线之间的夹角为95°，那么 ()．A．乙介质是光疏介质B．光线在甲介质中的传播速度比在乙介质中快C．光线从甲介质进入乙介质可能发生全反射D．光线从乙介质进入甲介质可能发生全反射解析由题意知反射光线与折射光线的夹角为95°，则折射角为55°，而入射角为30°，则甲为光密介质，乙为光疏介质．据n＝eq\f(c,v)和n甲＞n乙可知，光线在介质中传播速度v甲＜v乙．根据发生全反射的条件知，光线从甲介质进入乙介质时可能发生全反射，所以A、C正确．答案AC5．在弯曲的情况下光导纤维仍然有效地传导光，这是利用了 ()．A．光的镜面反射 B．光的全反射C．光的漫反射 D．光的折射解析光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的分界面上发生全反射．答案B图16．“城市让生活更美好”是年上海世博会的口号，在该届世博会上，光纤通信网覆盖所有场馆，为各项活动提供了安全可靠的通信服务．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输．如图1所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，则下列说法中正确的是(图中所示的φ为全反射的临界角，其中sinφ＝eq\f(n2,n1))图1()．A．n1>n2，t＝eq\f(n1L,n2c) B．n1>n2，t＝eq\f(n\o\al(2,1)L,n2c)C．n1<n2，t＝eq\f(n1L,n2c) D．n1<n2，t＝eq\f(n\o\al(2,1)L,n2c)解析刚好发生全反射的条件是入射角等于临界角，注意光是在玻璃芯中传播的，而不是在空气中传播的．传播距离为x＝eq\f(L,sinφ)＝eq\f(n1L,n2)，传播速度为v＝eq\f(c,n1)，故传播时间为t＝eq\f(x,v)＝eq\f(\f(n1L,n2),\f(c,n1))＝eq\f(n\o\al(2,1)L,n2c).答案B7.图1如图2所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面．已知这种介质的折射率n＞2，则()．图1A．可能有光线垂直于AB边射出B．光线只能从BC边垂直射出C．光线只能从AC边垂直射出D．一定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出解析因n＞2，而sinC＝eq\f(1,n)，所以sinC＜eq\f(1,2)，即C＜30°，射到AB边的入射角i＝30°，发生了全反射．此光线反射后射到AC边的入射角i＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC边上射出．同理，射到BC边上的光线，经两次全反射后垂直AC射出．答案D8.图3有一束单色光从A穿过B再折向C，如图3所示，下面说法中正确的是 ()．图3A．介质B的折射率最大B．介质C的折射率最大C．光在介质B中的速度最大D．光在介质C中的速度最大解析由光路的可逆性，假设光分别由B进入A和C，根据折射率的物理意义知C的折射率比A的大，即nC＞nA＞nB，故B正确；利用n＝eq\f(c,v)可以判断出，光在B中传播速度最大，在C中传播速度最小，故C正确．答案BC9.图4 如图4所示为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°.一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜．已知棱镜材料的折射率n＝eq\r(2)，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线 ()．图4 A．从ab面射出B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交D．从bc面射出，且与bc面垂直解析由全反射条件，sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))，得C＝45°.由几何知识和反射定律、折射定律作出光路图如图所示，通过分析计算可以判断：光线在ab面发生全反射，在ac面不发生全反射，即既有折射光线，又有反射光线，且其反射光线垂直于bc面射出．答案BD10.图4如图5所示，一玻璃棱镜的横截面是等腰△abc，其中ac面是镀银的，现有一光线垂直于ab面入射，在棱镜内经过两次反射后垂直于bc面射出，则 ()．图4A．∠a＝30°，∠b＝75°B．∠a＝32°，∠b＝74°C．∠a＝34°，∠b＝73°D．∠a＝36°，∠b＝72°解析设∠a＝θ，∠b＝α，由几何关系可得：θ＋2α＝180°， ①2θ＝α. ②联立①②式得，θ＝36°，α＝72°.答案D二、非选择题(本题共3小题，共30分)11．(8分)(·江苏卷12)“测定玻璃的折射率”实验中，在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B，在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时，要使它________．图6所示是在白纸上留下的实验痕迹，其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边．根据该图可算得玻璃的折射率n＝________.(计算结果保留两位有效数字)”图6解析确定出射光线时应使D挡住C和A、B的像，作图如图所示，以O为圆心，OO′为半径作圆交AB于E点，根据n＝eq\f(sini,sinγ)得n＝eq\f(EF,O′P)，测量EF和O′P长度得n＝1.8.(1.6～1.9均正确、方法亦有多种)．答案挡住C及A、B的像1.8(1.6～1.9都算对)12．(10分)空中有一只小鸟，距水面3m，其正下方距水面4m深处的水中有一条鱼．已知水的折射率为eq\f(4,3)，则鸟看水中的鱼离它________m，鱼看天上的鸟离它________m.解析首先作出鸟看鱼的光路图，如右图所示．由于是在竖直方向上看，所以入射角很小，即图中的i和r均很小，故有tani＝sini，tanr＝sinr．由图可得：h1tanr＝h′tani，h′＝eq\f(h1tanr,tani)＝eq\f(h1sinr,sini)＝eq\f(h1,n)＝4m×eq\f(3,4)＝3m则鸟看水中的鱼离它：H1＝3m＋3m＝同理可得鱼看鸟时，h″＝nh2＝3m×eq\f(4,3)＝4m则H2＝4m＋4m＝答案6813．(12分)如图5所示，ABC是一个透明的薄壁容器，内装液体，当光垂直射向AC面时，光在AB面恰好发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，求液体的折射率及光在该液体中的传播速度多大？图7解析