2024-2025学年高中物理第四章光2全反射课时作业含解析新人教版选择性必修第一册

PAGEPAGE6课时作业16全反射1．(多选)下列说法正确的是(BD)A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小2．在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水澄澈见底，近处湖面水下的景物(石块、砂砾等)都看得很清晰，而远处只看到对岸山峰和天空的倒影，水面下的景物则根本看不到，下列说法中正确的是(C)A．远处山峰的倒影特别清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射B．光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小C．远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见D．近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼中解析：远处山峰的倒影特别清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故A错误；光线由水射入空气，光的波速变大，频率不变，由波速公式v＝λf知波长变大，故B错误；远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故C正确；近处水面下景物的光线射到水面处，入射角较小，反射光较弱而折射光较强，射出水面而进入人眼睛中的能量较多，故D错误．3．(多选)如图所示，ABCD是两面平行的透亮玻璃砖，AB面和CD面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面Ⅰ和界面Ⅱ，光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，假如变更光到达界面Ⅰ时的入射角，则(CD)A．只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不行能发生全反射现象D．不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不行能发生全反射现象解析：发生全反射的条件必需是光从光密介质进入光疏介质，所以不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不行能发生全反射现象．故A错误，C正确；依据几何学问可知：光经过界面Ⅱ上的入射角与在界面Ⅰ上的折射角相等，依据光路可逆性可知：不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不行能发生全反射现象，故B错误，D正确．4．如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是(玻璃的折射率为1.5)(A)A．图乙、丁 B．图甲、丁C．图乙、丙 D．图甲、丙解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得C＝arcsineq\f(1,n)＝arcsineq\f(1,1.5)＝41°49′，入射角50°大于临界角，将发生全反射．5．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(图中虚线)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(C)A．r B．1.5rC．2r D．2.5r解析：如图所示，光线射到A或B时，入射角为60°，大于临界角(C＝arcsineq\f(1,n)＝42°)，发生全反射，由几何关系可知其次次到达界面的时候与界面垂直；同理，在AB之间射入的光线都发生全反射．O点为△ABC的重心，设FC＝x，则由几何关系得eq\f(x,x＋r)＝eq\f(2,3)，解得光斑半径x＝2r.故选项C正确．6．如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最终光线垂直BC射出．若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)答案：eq\f(1,sin22.5°)解析：首先画出光路图，如图所示．设光线射向CD面上时入射角为θ1，依据两次反射的入射角相等，结合光路图可得θ1＝θ2＝θ3＝θ4＝22.5°，又玻璃的折射率n＝eq\f(1,sinC)，当临界角C＝θ1＝22.5°时，折射率最小，故五棱镜折射率的最小值为n＝eq\f(1,sin22.5°).1．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，如图能正确描述其光路的是(A)解析：光沿圆心射向玻璃砖，传播方向不变，由玻璃砖射向空气，可以发生全反射或者同时发生反射和折射，依据折射定律和光路可逆，折射角应大于入射角，A项正确，C项错误，B项中不会发生全反射，B项错误；D项中的折射角应小于入射角，D项错误．2．折射率n＝eq\r(2)的直角玻璃三棱镜截面如图所示，一条光线从AB面入射，入射角为i(图中未标出)，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角θ＝60°.则(B)A．i＝45°，光在AC面上不发生全反射B．i＝45°，光在AC面上发生全反射C．i＝30°，光在AC面上不发生全反射D．i＝30°，光在AC面上发生全反射解析：由折射定律可知：n＝eq\f(sini,sin\f(π,2)－θ)解得：i＝45°，由sinC＝eq\f(1,n)可知，光线在AC面上发生全反射的临界角为C＝45°.由于ab在AC面上的入射角为60°，所以光线ab在AC面上发生了全反射，不能从AC面上折射出去．故选B.3．潜水员在水深为h的地方向水面观望时，发觉整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的圆形区域内，已知水的临界角为θ，则所视察到的圆形区域的半径为(A)A．htanθ B．hsinθC．h/tanθ D．h/sinθ解析：如图所示，最远处的景物进入眼睛的光线几乎是紧贴水面，其入射角接近90°，则折射角为θ.因此，人看到的景物呈现在人眼上方以O点为圆心、r为半径的水面区域内．由图可知r＝htanθ.故选项A正确．4．如图，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形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，进入棱镜后干脆射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为(A)A.eq\f(\r(6),2) B.eq\r(2)C.eq\f(3,2) D.eq\r(3)解析：依据折射率定义有，eq\f(sin∠1,sin∠2)＝n，sin∠3＝eq\f(1,n)，即eq\f(sin∠1,sin∠2)＝eq\f(1,sin∠3)，已知∠1＝45°，又∠2＋∠3＝90°，解得n＝eq\f(\r(6),2).选项A正确．5．如图是一个横截面为等腰直角三角形ABC的玻璃棱镜，其材料的折射率为n＝1.6，一细束单色光从AC边上靠近A端的某点以平行于AB的方向射向棱镜，该光束射入此棱镜后可能的结果是(C)A．干脆从AB边射出B．干脆从BC边射出且向顶点C偏折C．从BC边沿平行于AB的方向射出D．干脆从BC边射出且向AB边偏折解析：由sinC′＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,1.6)，得临界角C′＝arcsineq\f(1,1.6)<arcsineq\f(1,\r(2))，则C′<45°.设光线在AC边的折射角为r1，其入射角为i1＝45°，依据n＝eq\f(sini1,sinr1)得，r1＝arcsineq\f(\r(2),3.2)，由几何学问可知光线在AB边上的入射角i2＝45°＋r1，所以i2>C′，光线在AB边上发生了全反射．依据反射定律、几何学问得知，光线射到BC边的入射角等于AC边的折射角r1，由光路的可逆性可知，光线在BC边的折射角等于在AC边的入射角i1＝45°，依据几何学问可知出射光线与AB边平行，故选项C正确，A、B、D错误．6．(多选)华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，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(AD)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：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，故选项A正确，选项B错误；频率越大(波长越短)，折射率越大，依据v＝eq\f(c,n)，折射率大的在玻璃中传播的速度小，故选项C错误，D正确．7．一束细光束由真空沿着半径方向射入一块半圆柱形透亮体，如图甲所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，