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(jué) C.太陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(guò)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(guò)“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(guò)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(guò)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(guò)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(shuō)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(yáng)光經(jīng)過(guò)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(guò)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(shuō)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(yáng)光譜簡(jiǎn)易裝置,一加滿清水的碗放在有陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(shù)脂是常用的眼鏡鏡片材料.如圖所示,光線射在一人造樹(shù)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(shù)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(guò)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

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