4.2全反射人教版(2019)高中物理選擇性必修一同步練習學校:___________姓名:___________班級:___________考號:___________注意事項: 1.答卷前,考生務必將自己的姓名、準考證號填寫在答題卡上。 2.回答選擇題時,選出每小題答案后,用鉛筆把答題卡對應題目的答案標號涂黑;如需改動,用橡皮擦干凈后,再選涂其他答案標號?;卮鸱沁x擇題時,將答案寫在答題卡上,寫在試卷上無效。 3.考試結束后,本試卷和答題卡一并交回。第I卷(選擇題)一、單選題(本大題共7小題,共28.0分)半圓形玻璃磚的橫截面如圖所示,為直徑,點為圓心在該截面內有、兩束單色可見光從空氣垂直于射入玻璃磚,兩入射點到的距離相等兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示,則、兩束光()A. 在同種均勻介質中傳播時,光的傳播速度較大 B. 以相同的入射角從空氣斜射入水中時,光的折射角大 C. 在真空中,光的波長小于光的波長 D. 讓光向端逐漸平移,最終將發(fā)生全反射 如圖是一個圓柱體棱鏡的截面圖,圖中、、、將半徑分成等份,虛線平行于半徑,邊可吸收到達其上的所有光線已知該棱鏡的折射率,若平行光束垂直入射并覆蓋,則光線()A. 不能從圓孤射出 B. 只能從圓孤射出 C. 能從圓孤射出 D. 能從圓孤射出光纖通信采用的光導纖維由內芯和外套組成,長為,其側截面如圖所示,一復色光以入射角從軸心射入光導纖維后分為、兩束單色光,兩單色光在內芯和外套界面多次全反射后從光導纖維另一端射出,已知內芯材料對光的折射率為,真空中的光速為。下列說法正確的是() A. 內芯材料對光的折射率小于 B. 在內芯中光傳播速度比光小 C. 若光恰好發(fā)生全反射,則在這段光纖中的傳播時間為 D. 當逐漸增大到時,開始有光從纖維側壁射出如圖所示,是一直角三棱鏡的橫截面,,。一細光束從邊上的點以與邊成角射入三棱鏡,長度為,長度為,三棱鏡的折射率為,光在真空中的傳播速度為,不考慮多次反射。下列說法正確的是()A. 光在三棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為 B. 光在面上一定發(fā)生全反射 C. 光在面上一定發(fā)生全反射 D. 光束在三棱鏡中傳播的時間為如圖,在某種液體內,有一軸截面為正三角形的薄壁透明圓錐罩,底面水平,罩內為空氣.發(fā)光點位于中點,發(fā)出的垂直于的光恰好不能射出液面.下列說法正確的是() A. 發(fā)出的光照射到界面時可能發(fā)生全反射 B. 液面上方能夠看到透明罩所有位置都被照亮 C. 液體的折射率為 D. 液體的折射率為、兩束單色光從水中射向空氣發(fā)生全反射時,光的臨界角大于光的臨界角,下列說法正確的是A. 以相同的入射角從空氣斜射入水中,光的折射角大 B. 分別通過同一雙縫干涉裝置,光形成的相鄰亮條紋間距大 C. 在水中,光的傳播速度較小 D. 通過同一玻璃三棱鏡,光的偏折程度大光導纖維技術在現(xiàn)代生產、生活與科技方面得以廣泛應用,如圖所示,一個質量均勻分布的有機玻璃圓柱的橫截面,,為圓上兩點,一束單色光沿方向射入,然后從點射出,已知,,真空中光速,,,則()A. 光在該有機玻璃中傳播速度為 B. 光在該有機玻璃中的折射率為 C. 光在該有機玻璃中發(fā)生全反射的臨界角為 D. 若將該材料做成長的光導纖維,此單色光在光導纖維中傳播的最短時間為二、多選題(本大題共4小題,共16.0分)一種“光開關”的“核心區(qū)”如圖虛框區(qū)域所示,其中、是兩個完全相同的截面為等腰直角三角形的棱鏡,直角邊與虛框平行,兩斜面平行,略拉開一小段距離,在兩棱鏡之間可充入不同介質以實現(xiàn)開關功能。單色光從的左側垂直于棱鏡表面射入,若能通過,則為“開”,否則為“關”,已知棱鏡對的折射率為,下列說法正確的是 A. 若不充入介質,則能實現(xiàn)“關”功能 B. 若充入的介質相對棱鏡是光疏介質,則有可能實現(xiàn)“開”功能 C. 若充入的介質相對棱鏡是光密介質,則有可能實現(xiàn)“關”功能 D. 單色光通過“光開關”后傳播方向一定改變一束由、兩種單色光組成的復色光從水中射入空氣中,并分成、兩束,下列關于、兩束單色光的說法正確的是A. 若水中入射光的入射角不斷增大,則光先發(fā)生全反射 B. 光的折射率比光的折射率小 C. 在真空中光的速度比光大 D. 在水中光的傳播速度比光的大 圖中Ⅰ、Ⅱ為兩塊大小相同材料不同的等腰直角三角形透明體,一細束紅光垂直于面射入,這束紅光的傳播情況如圖所示不考慮光在面上的反射光下列敘述正確的是() A. Ⅱ材料的折射率為 B. 材料Ⅰ相對于材料Ⅱ是光密介質 C. 這束紅光在材料Ⅰ中的傳播速率大于在材料Ⅱ中的速率 D. 若改用紫光仍從原位置垂直于面射入材料Ⅱ,則有可能沒有光線從面射出圖中Ⅰ、Ⅱ為兩塊大小相同材料不同的等腰直角三角形透明體,一細束紅光垂直于面射入,這束紅光的傳播情況如圖所示不考慮光在面上的反射光下列敘述正確的是() A. Ⅱ材料的折射率為 B. 材料Ⅰ相對于材料Ⅱ是光密介質 C. 這束紅光在材料Ⅰ中的傳播速率大于在材料Ⅱ中的速率 D. 若改用紫光仍從原位置垂直于面射入材料Ⅱ,則有可能沒有光線從面射出第II卷(非選擇題)三、實驗題(本大題共2小題,共18.0分)某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率。如圖甲所示,是圓心,是法線,、分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑。該同學測得多組入射角和折射角,做出圖象如圖乙所示。該玻璃磚的折射率,該玻璃磚的臨界角為。 在“測定玻璃的折射率”實驗中: 為了取得較好的實驗效果,下列操作正確的是______。 A.選擇的入射角應盡量小些 B.大頭針應垂直地插在紙面上 C.大頭針和及和之間的距離盡量小些 小紅同學在測量入射角和折射角時,由于沒有量角器,在完成了光路圖以后,她以點為圓心,為半徑畫圓,交延長線于點,過點和點作垂直法線的直線分別交于點和點,如圖甲所示,她測得,,則可求出玻璃的折射率______。 小明在畫界面時,不小心將兩界面、間距畫得比玻璃磚的寬度稍大些,如圖乙所示,則他測得的折射率______選填“偏大”“偏小”或“不變”。 小明又設想用下面的方法測量液體的折射率:取一個半徑為的圓形軟木塞,在它的圓心處垂直插上一枚大頭針,讓軟木塞浮在液面上,如圖丙所示。調整大頭針插入軟木塞的深度,使它露在外面的長度為,這時從液面上方的各個方向向液體中看,恰好看不到大頭針。利用測得的數(shù)據(jù)可求出液體的折射率______。 四、計算題(本大題共3小題,共30.0分)直角棱鏡的折射率,其橫截面積如圖所示,圖中,截面內一細束與邊平行的光線,從棱鏡邊上的點射入,經折射后射到邊上。 光線在邊上是否會發(fā)生全反射?說明理由; 不考慮多次反射,求從邊射出的光線與最初的入射光線夾角的正弦值。 如圖所示,是一直角梯形棱鏡的橫截面,位于截面所在平面內的一束光線由點垂直邊射入。已知棱鏡的折射率,,,。求: 光線第一次射出棱鏡時,出射光線的方向第一次的出射點距的距離。如圖所示,直角三角形是一玻璃磚的橫截面,。一束單色光從邊上的點射入玻璃磚,入射角為,,折射光恰好射到玻璃磚邊的中點,已知光在真空中的傳播速度為.求:(ⅰ)玻璃磚的折射率;(ⅱ)該光束從邊上的點射入玻璃磚到第一次射出玻璃磚所需的時間. 答案和解析1.【答案】【解析】【分析】 由兩種色光在光密介質上的入射角及折射與全反射的情況判斷其臨界角的大??;又由速度與折射率的關系得解;由折射率的大小判斷光的頻率大小及波長關系;由全反射的臨界條件判斷光發(fā)生全反射的情況。 本題主要考查光在介質中的傳播,熟悉全發(fā)射的條件,熟悉折射率與光的頻率、速度的關系是解題的關鍵,難度不大。 【解答】 光發(fā)生了全反射,光未發(fā)生全反射,可知光的臨界角小,根據(jù)知,光的折射率大,根據(jù)知,光在介質中的傳播速度小,光在介質中的傳播速度大,故A錯誤; B.根據(jù)折射定律可知,光的折射率大,當入射角相同時,光的折射角小,故B錯誤; C.光的折射率較小,則光的頻率較小,在真空中光的波長大于光的波長,故C錯誤; D.讓光向端逐漸平移,入射角增大,入射角大于或等于臨界角時將發(fā)生全反射,故D正確。 故選D。2.【答案】【解析】【分析】 由臨界角公式求出臨界角,確定光線射到圓弧的臨界入射點,當入射光線在臨界光路的右側時,入射角大于臨界角,將發(fā)生全反射,光線將從圓弧射出.當入射點在臨界入射點左側時,入射角小于臨界角,不發(fā)生全反射,光線將從圓弧面射出. 當光從介質射向界面時,要考慮光線在界面上是否發(fā)生全反射.本題比較容易. 【解答】 由臨界角公式得: 設圓弧的半徑為,,則當光線從點入射到圓弧面點時,恰好發(fā)生全反射.當入射點在的右側時,入射角大于臨界角,將發(fā)生全反射,光線將不能從圓弧射出.當入射點在的左側時,入射角小于臨界角,不發(fā)生全反射,光線將從圓弧面射出. 所以光線能從圓弧射出,而不能從圓孤射出.故C正確,ABD錯誤。 故選C。3.【答案】【解析】【分析】 根據(jù)折射定律可判斷內芯材料對光的折射率大于對的折射率;根據(jù)可判斷速度大小;根據(jù)幾何關系求得全反射時光傳播的時間;結合全反射公式與折射定律可求得臨界值。 解決本題本題的關鍵掌握發(fā)生全反射的條件,運用幾何知識分析入射角的大小,從而來理解光纖通信的原理。 【解答】 A.設折射角為,根據(jù)折射定律有: 由于光的折射角大于光的折射角,因此內芯材料對光的折射率大于對的折射率,故A錯誤; B.根據(jù)速度與折射率的關系有: 由于內芯對光的折射率小于對光的折射率,因此在內芯中光傳播速度比光大,故B錯誤; C.若光恰好發(fā)生全反射,則在這段光纖中的傳播時間為,故C錯誤; D.光線的臨界角為,如圖