2020屆高三物理一輪總復(fù)習(xí) （選修3-4）2.1 光的折射 全反射課時(shí)作業(yè) 新人教版

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1、光的折射　全反射 一、選擇題 1．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會(huì)看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠(yuǎn)處車、人的倒影．但當(dāng)你靠近“水面”時(shí)，它卻隨你靠近而后退．對(duì)此現(xiàn)象正確的解釋是(　　) A．出現(xiàn)的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺 C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射 D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射 【解析】　酷熱的夏天地面溫度高，地面附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠(yuǎn)處車、人反射的太陽光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射． 【答案】

2、　D 2．一條光線以40°的入射角從真空射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光線與反射光線的夾角可能是(　　) A．小于40° B．在50°～100°之間 C．在100°～140°之間 D．大于140° 【解析】　由＝n＞1，折射角θ2＜θ1＝40°，由反射定律得θ3＝θ1＝40°，如圖所示，故折射光線與反射光線的夾角φ＝180°－θ3－θ2＝140°－θ2，則100°＜φ＜140°. 【答案】　C 3．如圖所示，紅色細(xì)光束a射到折射率為的透明球表面，入射角為45°，在球的內(nèi)壁經(jīng)過一次反射后，從球面射出的光線為b，則入射光線a與出射光線b之間的夾角α為(

3、　　) A．30° B．45° C．60° D．75° 【解析】　由折射定律有＝，得折射角θ＝30°.畫出光路圖，由幾何關(guān)系知，夾角α＝30°，A正確． 【答案】　A 4．(2020·鄭州質(zhì)檢) 如圖所示，直角三棱鏡ABC的一個(gè)側(cè)面BC緊貼在平面鏡上，∠BAC＝β.從點(diǎn)光源S發(fā)出的一個(gè)細(xì)光束SO射到棱鏡的另一側(cè)面AC上，適當(dāng)調(diào)整入射光SO的方向．當(dāng)SO與AC成α角時(shí)，其折射光在鏡面發(fā)生一次反射，從AC面射出后恰好與SO重合，則此棱鏡的折射率為(　　) A. B. C. D. 【解析】　根據(jù)題意可知，光在AC上發(fā)生折射，入射角為－α，折射角為－β，根據(jù)折射定律可

4、得折射率n＝＝. 【答案】　A 5．(2020·鄭州測(cè)試)紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角到達(dá)某介質(zhì)和空氣的界面時(shí)，若黃光恰好發(fā)生全反射，則(　　) A．綠光一定能發(fā)生全反射 B．紅光一定能發(fā)生全反射 C．三種單色光相比，紅光在介質(zhì)中的傳播速率最小 D．紅光在介質(zhì)中的波長(zhǎng)比它在空氣中的波長(zhǎng)長(zhǎng) 【解析】　同一介質(zhì)對(duì)紅、黃、綠三種光的折射率依次增大，對(duì)應(yīng)的全反射臨界角依次減小，當(dāng)黃光恰好發(fā)生全反射時(shí)，綠光一定能發(fā)生全反射，紅光不發(fā)生全反射，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；由v＝＝λf易知，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤． 【答案】　A 6. (2020·嘉興測(cè)試)如圖是一段拉伸速度不均勻而形成的不合

5、格光纖產(chǎn)品，呈圓臺(tái)形．一單色光射到上邊界O點(diǎn)并射出光纖，進(jìn)入真空中時(shí)，入射角為30°，折射角為53°(sin53°＝0.8)，則(　　) A．此光纖的折射率為0.625 B．該單色光在光纖中的傳播速度為1.875×108 m/s C．減小單色光在O點(diǎn)的入射角可以提高光能傳輸效率 D．同一單色光在此光纖內(nèi)的全反射臨界角比在圓柱形光纖中大 【解析】　單色光的折射率為n＝＝1.6；光在介質(zhì)中的速度大小為v＝＝1.875×108 m/s；如果要提高光的傳輸效率，就要減小光的折射，應(yīng)增大單色光在O點(diǎn)的入射角；全反射臨界角由折射率和介質(zhì)決定，入射光和光纖材料不變，只是形狀發(fā)生改變時(shí)，全反射臨界角

6、保持不變．故只有選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 7. 現(xiàn)在高速公路上的標(biāo)志牌都用“回歸反光膜”制成．夜間行車時(shí)，它能把車燈射出的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目．這種“回歸反光膜”是用球體反射元件制成的，反光膜內(nèi)均勻分布著一層直徑為10 μm的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光線平行，如圖所示，那么第一次入射的入射角應(yīng)是(　　) A．15° B．30° C．45° D．60° 【解析】　通過“回歸反光膜”的光路圖可知入射角i是折射角r的2倍，即i＝2r，由折射定律，有n＝＝＝2cosr＝，得r＝30°，i＝2r＝60°，故選

7、項(xiàng)D正確． 【答案】　D 8. 在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點(diǎn)光源S，從S發(fā)出的光線SA以入射角θ入射到玻璃板上表面，經(jīng)過玻璃板后從下表面射出，如圖所示．若沿此光線傳播的光從光源至玻璃板上表面的傳播時(shí)間與光穿過玻璃板的傳播時(shí)間相等，則點(diǎn)光源S到玻璃板上表面的垂直距離l為(　　) A．dn2cosθ/ B．dn2sinθ/ C．dn2cosθ/ D．dn2sinθ/ 【解析】　設(shè)光線SA在玻璃板中的折射角為r，傳播速度為v，則由n＝知，光在玻璃板中傳播的速度v＝；由幾何關(guān)系有，光線從光源到玻璃板上表面?zhèn)鞑サ木嚯x為x1＝，傳播時(shí)間t1＝＝，其中c是真空中的光

8、速；光穿過玻璃板傳播的距離x2＝，傳播時(shí)間t2＝＝，由折射定律有：n＝①，由題意有：＝②，由三角函數(shù)關(guān)系有：cosr＝③，聯(lián)立①②③得：l＝. 【答案】　C 9. 如圖所示，折射率n＝的半圓形玻璃磚置于光屏MN的上方，其平面AB與MN的距離h＝10 cm.一束單色光沿圖示方向射向圓心O，經(jīng)玻璃磚后射到光屏上的O′點(diǎn)．現(xiàn)使玻璃磚繞圓心O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下列關(guān)于光屏上光點(diǎn)的移動(dòng)方向及距O′點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離的說法正確的是(　　) A．向右移動(dòng)，最遠(yuǎn)距離為10 cm B．向左移動(dòng)，最遠(yuǎn)距離為10 cm C．向右移動(dòng)，最遠(yuǎn)距離為10 cm D．向左移動(dòng)，最遠(yuǎn)距離為10 cm 【解析】　由s

9、inC＝＝知，臨界角C＝45°.當(dāng)玻璃磚繞圓心O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)45°時(shí)，單色光在AB界面發(fā)生全反射，將要發(fā)生全反射的瞬間，光屏上的光點(diǎn)距O′點(diǎn)的距離最遠(yuǎn)；由折射定律知光屏上光點(diǎn)向左移動(dòng)，由幾何關(guān)系知最遠(yuǎn)距離d＝h＝10 cm，故只有選項(xiàng)B正確． 【答案】　B 10．(2020·天津卷)中國(guó)古人對(duì)許多自然現(xiàn)象有深刻認(rèn)識(shí)，唐人張志和在《玄真子·濤之靈》中寫道：“雨色映日而為虹”．從物理學(xué)角度看，虹是太陽光經(jīng)過雨滴的兩次折射和一次反射形成的．如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，其中a、b是兩種不同頻率的單色光，則兩光(　　) A．在同種玻璃中傳播，a光的傳播速度一定大于b光 B．以相同角度斜射到同

10、一玻璃板透過平行表面后，b光側(cè)移量大 C．分別照射同一光電管，若b光能引起光電效應(yīng)，a光也一定能 D．以相同的入射角從水中射入空氣，在空氣中只能看到一種光時(shí)，一定是a光 【解析】　從圖中看出，經(jīng)同一雨滴折射后，a光偏折較明顯，說明a光的折射率較大，即na>nb.根據(jù)v＝，在同種玻璃中傳播時(shí)，a光的傳播速度小，A錯(cuò)誤．光線斜射到玻璃表面，折射光偏轉(zhuǎn)程度越大，偏移量越大，即a光側(cè)移量大，B錯(cuò)誤．折射率大的光，波長(zhǎng)較短，頻率較大，即a光頻率大于b光，若b光能引起某光電管的光電效應(yīng)，a光也一定能，C正確．根據(jù)sinC＝，折射率大的光線臨界角小，更容易發(fā)生全反射，不容易從水中折射進(jìn)入空氣，D錯(cuò)誤．

11、 【答案】　C 11. 如圖所示是一觀察太陽光譜簡(jiǎn)易裝置，一加滿清水的碗放在有陽光的地方，將平面鏡M斜放入水中，調(diào)整其傾斜角度，使太陽光經(jīng)水面折射再經(jīng)水中平面鏡反射，最后由水面折射回空氣射到室內(nèi)白墻上，即可觀察到太陽光譜的七色光帶．逐漸增大平面鏡的傾斜角度，各色光將陸續(xù)消失，則此七色光帶從上到下的排列順序以及最先消失的光分別是(　　) A．紅光→紫光，紅光 B．紫光→紅光，紅光 C．紅光→紫光，紫光 D．紫光→紅光，紫光 【解析】　根據(jù)折射定律作出光路圖可知，此七色光帶從上到下的排列順序是紅光→紫光；因?yàn)樽瞎獾恼凵渎蕁最大，根據(jù)公式sin C＝1/n可知，其從水中射向水平

12、面時(shí)發(fā)生全反射的臨界角最小，所以最先消失．綜上分析，正確選項(xiàng)為C. 【答案】　C 12．如圖所示，激光器固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上發(fā)出一細(xì)光束，轉(zhuǎn)臺(tái)在某液體中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束在豎直平面內(nèi)掃描，掃描一周的時(shí)間為T＝32 s．激光束轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示，該液體的折射率為.一個(gè)周期T內(nèi)在液面上方能觀察到激光束的時(shí)間是(　　) A．4 s B．8 s C．16 s D．32 s 【解析】　光從水射向空氣可能發(fā)生全反射，sin C＝，知全反射的臨界角C＝45°，入射角小于45°的光線能射出水面，由對(duì)稱性知，能射出水面的入射光的最小夾角θ＝90°，故時(shí)間t＝T＝8 s，B正確． 【答案】　B

13、 二、非選擇題 13．(2020·江蘇卷)人造樹脂是常用的眼鏡鏡片材料．如圖所示，光線射在一人造樹脂立方體上，經(jīng)折射后，射在桌面上的P點(diǎn)．已知光線的入射角為30°，OA＝5 cm，AB＝20 cm，BP＝12 cm，求該人造樹脂材料的折射率n. 【解析】　設(shè)折射角為r，由折射定律得sin30°＝nsinr 由幾何關(guān)系知sinr＝ 且OP＝ 代入數(shù)據(jù)解得n＝(或n≈1.5) 【答案】　(或1.5) 14．(2020·山東卷)半徑為R、介質(zhì)折射率為n的透明圓柱體， 過其軸線OO′的截面如圖所示．位于截面所在平面內(nèi)的一細(xì)束光線，以角i0由O點(diǎn)入射，折射光線由上邊界的A點(diǎn)射出．當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角減小至某一值時(shí)，折射光線在上邊界的B點(diǎn)恰好發(fā)生全反射．求A、B兩點(diǎn)間的距離． 【解析】　當(dāng)光線在O點(diǎn)的入射角為i0時(shí)，設(shè)折射角為r0，由折射定律得＝n① 設(shè)A點(diǎn)與左端面的距離為dA，由幾何關(guān)系得sinr0＝② 若折射光線恰好發(fā)生全反射，則在B點(diǎn)的入射角恰好為臨界角C，設(shè)B點(diǎn)與左端面的距離為dB，由折射定律得sinC＝③ 由幾何關(guān)系得sinC＝④ 設(shè)A、B兩點(diǎn)間的距離為d，可得d＝dB－dA⑤ 聯(lián)立①②③④⑤式得d＝R⑥ 【答案】　R