2024-2025学年高中物理第十三章光2全反射课后练习含解析新人教版选修3-4

PAGE7-2全反射课后篇巩固提升基础巩固1.关于全反射,下列叙述正确的是()A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线特别弱B.光从光密介质射向光疏介质时,肯定会发生全反射现象C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象解析全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质和入射角大于等于临界角,二者缺一不行,故选项B、D错误,C正确;发生全反射时,折射光线全部消逝,只剩下反射光线,选项A错误。答案C2.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为1.5)()A.图乙、丙、丁 B.图乙、丁C.图乙、丙 D.图甲、丙解析题图甲、乙情景中,光由空气进入玻璃,由光疏介质进入光密介质,应有θ1>θ2,乙正确,甲错误;题图丙、丁情景中,光由玻璃进入空气中,sinC=1n=23答案B3.一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。下列说法正确的是()A.光从真空射入介质后,频率不变B.此介质的折射率等于2C.入射角大于45°时可能发生全反射现象D.入射角小于30°时可能发生全反射现象解析光的频率由光源确定,在传播过程中频率不变,选项A正确;由折射定律n=sinθ1sinθ答案AB4.如图所示,半径为R的半圆形透亮材料,折射率n=2.0。一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入,则下列说法正确的是()A.全部光线都能透过这种材料B.只有距圆心O两侧R2C.射出的光束会形成发散光束D.射出的光束会形成会聚光束解析平行光射究竟面时,光线与界面垂直,方向不变,接着射到球面时,距圆心D两侧R2范围内的光线入射角小于临界角C=arcsin1n答案BD5.三种透亮介质叠放在一起,且相互平行,一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后,射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面,发生折射,如图所示,设定光在这三种介质中的速率分别是v1、v2、v3,则它们的大小关系是()A.v1>v2>v3 B.v1>v3>v2C.v1<v2<v3 D.v2>v1>v3解析光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射,说明Ⅰ的折射率小于Ⅱ的折射率,即n1<n2;光射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面时发生了折射,而且折射角大于入射角,说明Ⅱ的折射率大于Ⅲ的折射率,即n2>n3;介质Ⅰ与Ⅲ相比较,介质Ⅰ的折射率小于介质Ⅲ的折射率,即有n1<n3,所以有n2>n3>n1,依据光在这三种介质中的速率公式v=cn得知,光速与折射率成反比,则v1>v3>v2答案B6.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1B.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真空中的1sin解析由临界角的计算式sinC=1n,得n=1sinC,选项A正确;将n=cv代入sinC=1n,得sinC=vc,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λ0,在介质中的波长为λ,由波长、频率、光速的关系得c=λ0f,v=λf,故sinC=vc=答案ABC7.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()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在界面Ⅰ,光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不会发生全反射现象,则A错误,C正确;在界面Ⅱ,光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但是,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,因此入射角总是小于临界角,也不会发生全反射现象,故B错误,D正确。答案CD8.(2024·重庆南开中学高考模拟)一半圆柱形透亮物体横截面如图所示,底面AOB镀银,O表示半圆截面的圆心,一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出。已知光线在M点的入射角为37°,∠MOA=60°,∠NOB=30°,求:(1)光线在M点的折射角;(2)透亮物体的折射率。解析(1)如图,透亮物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线,在M点处,光的入射角为i,折射角为r,∠OMQ=α,∠PNF=β,依据题意有α=30°由几何关系得,∠PNO=∠PQO=r,于是β+r=60°,且α+r=β得r=15°(2)依据折射率公式有sini=nsinr得n=35答案(1)15°(2)n=35实力提升1.关于光的全反射和光纤的应用,下列说法正确的是()A.光由不同介质射入真空或空气时临界角不同B.入射角大于临界角,不肯定发生全反射C.玻璃是光密介质D.光纤通信是光导纤维的唯一应用E.光导纤维的工作原理是光的全反射解析不同介质的折射率不同,所以光由不同的介质射入真空或空气时临界角不同,A项正确;入射角大于临界角,不肯定发生全反射,还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射,B项正确;光疏介质、光密介质是相对的,只有一种介质不能说是光疏介质还是光密介质,C项错误;光纤通信是光导纤维的主要应用,光导纤维还可应用到内窥镜、潜望镜等,D项错误;光导纤维的工作原理是光的全反射,E项正确。答案ABE2.一束细光束由真空沿着径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,发觉折射光线的强度随着θ的变更而变更,如图乙的图线所示,此透亮体的临界角为,折射率为。

解析由题图乙的图线可知,当θ小于等于30°时,入射角大于等于60°,折射光线的强度为零,所以此透亮体的临界角为60°,由临界角公式sinC=1n,解得n=2答案60°23.(2024·江苏卷)如图所示,某L形透亮材料的折射率n=2。现沿AB方向切去一角,AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气,求θ的最大值。解析要使光线不会射入空气,即发生全反射,设临界角为C,即有sinC=1由几何关系得C+θ=90°联立解得θ=60°。答案θ=60°4.有人在河中游泳,头部露出水面,在某一位置当他低头向水中视察时,看到河底有一静止物体跟他眼睛正好在同一竖直线上,这个人再向前游12m,正好不能望见此物体,求河深。水的折射率为解析如图所示,由题意知C为临界角,则sinC=1n从图可得sinC=121联立①②得3解得h≈10.6m。答案10.6m5.(2024·全国卷Ⅲ)如图,直角三角形ABC为一棱镜的横截面,∠A=90°,∠B=30°。一束光线平行于底边BC射到AB边上并进入棱镜,然后垂直于AC边射出。(1)求棱镜的折射率;(2)保持AB边上的入射点不变,渐渐减小入射角,直到BC边上恰好有光线射出。求此时AB边上入射角的正弦。解析(1)光路图及相关量如图所示。光束在AB边上折射,由折射定律得sinisin式中n是棱镜的折射率。由几何关系可知α+β=60°②由几何