高中物理教科版4第四章光的折射 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)16第4章3光的全反射

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十六)(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下列事例哪些應(yīng)用了光的全反射現(xiàn)象()A．海市蜃樓B．用三棱鏡觀察太陽(yáng)光譜C．某些光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90°D．水中的魚看起來(lái)比實(shí)際的要淺E．多面體鉆石能夠閃閃發(fā)光【解析】海市蜃樓和光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90°是利用了光的全反射現(xiàn)象，故A、C項(xiàng)正確；用三棱鏡觀察太陽(yáng)光譜和水中的魚看起來(lái)比實(shí)際的要淺，都是光的折射現(xiàn)象，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤．多面體鉆石閃閃發(fā)光是因?yàn)槿瓷洮F(xiàn)象，E正確．【答案】ACE2．已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則下列說(shuō)法正確的是()A．該介質(zhì)對(duì)單色光的折射率等于eq\f(1,sinC)B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度等于csinC(c是光在真空中的傳播速度)C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長(zhǎng)是在真空中波長(zhǎng)的sinC倍D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的eq\f(1,sinC)倍E．此單色光從真空射向介質(zhì)，入射角大于C時(shí)一定發(fā)生全反射【解析】由臨界角的計(jì)算式sinC＝eq\f(1,n)得n＝eq\f(1,sinC)，故選項(xiàng)A正確；將n＝eq\f(c,v)代入sinC＝eq\f(1,n)得sinC＝eq\f(v,c)，故v＝csinC，故選項(xiàng)B正確；設(shè)該單色光的頻率為f，在真空中的波長(zhǎng)為λ0，在介質(zhì)中的波長(zhǎng)為λ，由波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，由sinC＝eq\f(v,c)＝eq\f(λ,λ0)得，λ＝λ0sinC，故選項(xiàng)C正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時(shí)，頻率不發(fā)生變化，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；此單色光從真空射向介質(zhì)不會(huì)發(fā)生全反射，E錯(cuò)誤．【答案】ABC3．一束光從空氣射向折射率為n＝eq\r(2)的某種玻璃的表面，如圖4-3-7所示，i代表入射角，則()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：18640031】圖4-3-7A．當(dāng)i＞45°時(shí)，會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象B．無(wú)論入射角i是多大，折射角r都不會(huì)超過(guò)45°C．欲使折射角r＝30°，應(yīng)以i＝45°的角入射D．當(dāng)入射角i＝arctaneq\r(2)時(shí)，反射光線跟折射光線恰好互相垂直E．當(dāng)光從玻璃射向空氣時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射【解析】由于光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，所以不會(huì)發(fā)生全反射，A項(xiàng)錯(cuò)，B對(duì)；由折射定律計(jì)算可知C、D兩項(xiàng)正確；光從玻璃射向空氣，入射角大于臨界角時(shí)才能發(fā)生全反射，E錯(cuò)誤．【答案】BCD4．下列說(shuō)法中正確的是()A．因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B．因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D．同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小E．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)相對(duì)于折射率來(lái)確定，與密度無(wú)關(guān)【解析】光在各種介質(zhì)中的傳播速度和介質(zhì)相對(duì)真空的折射率都是不同的．兩種介質(zhì)相比較光在其中傳播速度大，而折射率小的介質(zhì)叫光疏介質(zhì)；光在其中傳播速度小，而折射率大的介質(zhì)叫光密介質(zhì)．光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)與密度無(wú)關(guān)，A、C錯(cuò)誤，B、D、E正確．【答案】BDE5．關(guān)于全反射，下列說(shuō)法中正確的是()A．發(fā)生全反射時(shí)，仍有折射光線，只是折射光線非常弱，因此可以認(rèn)為不存在折射光線而只有反射光線B．光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，一定會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象C．光從光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)時(shí)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．水或玻璃中的氣泡看起來(lái)特別亮，就是因?yàn)楣鈴乃虿Ａ湎驓馀輹r(shí)，在界面發(fā)生全反射E．介質(zhì)的臨界角越小就越容易發(fā)生全反射【解析】全反射是當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于等于臨界角時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象，發(fā)生全反射時(shí)全部光線均不進(jìn)入光疏介質(zhì)．介質(zhì)的臨界角越小越容易發(fā)生全反射，A、B錯(cuò)誤，C、D、E正確．【答案】CDE6．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高質(zhì)量的通信服務(wù)．目前，我國(guó)正在大力建設(shè)高質(zhì)量的寬帶光纖通信網(wǎng)絡(luò)．下列說(shuō)法正確的是()A．光纖通信利用光作為載體來(lái)傳遞信息B．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光沿直線傳播的原理C．光導(dǎo)纖維傳遞光信號(hào)是利用光的色散原理D．目前廣泛應(yīng)用的光導(dǎo)纖維是一種非常細(xì)的特制玻璃絲E．光在光纖內(nèi)不斷地發(fā)生全反射，中途不會(huì)側(cè)漏【解析】光纖是利用光的全反射現(xiàn)象而實(shí)現(xiàn)光作為載體的信息傳遞，光纖是內(nèi)芯折射率大于外層表皮折射率的很細(xì)的玻璃絲．故A、D、E正確，B、C錯(cuò)誤．【答案】ADE7.如圖4-3-8所示，一束光線從空氣射入某介質(zhì)，入射光線與反射光線夾角為90°，折射光線與入射光線延長(zhǎng)線間夾角θ為15°，求：圖4-3-8(1)該介質(zhì)的折射率；(2)光在該介質(zhì)中傳播的速度；(3)當(dāng)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)的臨界角．【解析】(1)由反射定律可知α＝β，由于α＋β＝90°，故入射角α＝45°；由圖可知r＋θ＝α＝45°，由于θ＝15°，故折射角r＝30°，所以該介質(zhì)的折射率n＝eq\f(sinα,sinr)＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2).(2)由折射率與速度的關(guān)系n＝eq\f(c,v)得v＝eq\f(c,n)＝eq\f×108,\r(2))m/s＝×108m/s.(3)光從介質(zhì)射入空氣時(shí)臨界角的正弦值sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(2))＝eq\f(\r(2),2)，故臨界角C＝45°.【答案】(1)eq\r(2)(2)×108m/s(3)45°8.如圖4-3-9所示，AB為光導(dǎo)纖維，A、B之間距離為s，使一光脈沖信號(hào)從光導(dǎo)纖維中間入射，射入后在光導(dǎo)纖維與空氣的界面上恰好發(fā)生全反射，由A點(diǎn)傳輸?shù)紹點(diǎn)所用時(shí)間為t，求光導(dǎo)纖維所用材料的折射率n.圖4-3-9【解析】設(shè)介質(zhì)的折射率為n，則有sinα＝sinC＝eq\f(1,n) ①n＝eq\f(c,v) ②t＝eq\f(\f(s,sinα),v)＝eq\f(s,vsinα) ③由以上三式解得t＝eq\f(s,\f(c,n)·\f(1,n))＝eq\f(sn2,c)，所以n＝eq\r(\f(ct,s)).【答案】eq\r(\f(ct,s))[能力提升]9．△OMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面．a(chǎn)、b兩束可見(jiàn)單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面OM、ON上反射和折射的情況如圖4-3-10所示．由此可知()圖4-3-10A．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的小B．棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大C．a(chǎn)光的頻率比b光的高D．a(chǎn)光的波長(zhǎng)比b光的長(zhǎng)E．a(chǎn)光的臨界角大于b光的臨界角【解析】由題圖可知，a、b兩單色光以相同的入射角分別射向OM、ON兩界面，b光發(fā)生全反射，而a光發(fā)生折射，所以a光的折射率小于b光的折射率，因此a光的波長(zhǎng)比b光的波長(zhǎng)大，D正確；又v＝eq\f(c,n)，則在棱鏡內(nèi)a光的傳播速度比b光的大，B正確．由圖可知，a光的臨界角大于b光的臨界角，E正確．【答案】BDE10.如圖4-3-11所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝eq\r(2)r.現(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過(guò)兩次全反射就垂直于水平端面B射出．設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時(shí)間為t，若真空中的光速為c，則()圖4-3-11A．n可能為eq\r(3)B．n可能為2C．t可能為eq\f(2\r(2)r,c)D．t可能為eq\f,c)E．t可能為eq\f(4\r(2)r,c)【解析】根據(jù)題意可畫出光路圖如圖所示，則兩次全反射時(shí)的入射角均為45°，所以全反射的臨界角C≤45°，折射率n≥eq\f(1,sin45°)＝eq\r(2)，A、B均正確；光在介質(zhì)中的傳播速度v＝eq\f(c,n)≤eq\f(c,\r(2))，所以傳播時(shí)間t＝eq\f(x,v)≥eq\f(4\r(2)r,c)，C、D錯(cuò)誤，E正確．【答案】ABE11.如圖4-3-12所示為用某種透明材料制成的一塊柱形棱鏡的截面圖，圓弧CD為半徑為R的四分之一的圓周，圓心為O，光線從AB面上的某點(diǎn)入射，入射角θ1＝45°，它進(jìn)入棱鏡后恰好以臨界角射在BC面上的O點(diǎn)．圖4-3-12(1)畫出光線由AB面進(jìn)入棱鏡且從CD弧面射出的光路圖；(2)求該棱鏡的折射率n；(3)求光線在該棱鏡中傳播的速度大小v(已知光在空氣中的傳播速度c＝×108m/s)．【解析】(1)光路圖如圖所示．(2)光線在BC面上恰好發(fā)生全反射，入射角等于臨界角C，sinC＝eq\f(1,n)，cosC＝eq\f(\r(n2－1),n).光線在AB界面上發(fā)生折射，折射角θ2＝90°－C，由幾何關(guān)系得sinθ2＝cosC，由折射定律得n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，由以上幾式聯(lián)立解得n＝eq\f(\r(6),2).(3)光速v＝eq\f(c,n)＝eq\r(6)×108m/s.【答案】(1)見(jiàn)解析圖(2)eq\f(\r(6),2)(3)eq\r(6)×108m/s12.如圖4-3-13所示，AOB是由某種透明物質(zhì)制成的eq\f(1,4)圓柱體的橫截面(O為圓心)，其折射率為eq\r(2).今有一束平行光以45°的入射角射向柱體的OA平面，這些光線中有一部分不能從柱體的AB面上射出．設(shè)凡射到OB面的光線全部被吸收，也不考慮OA面的反射，求圓柱AB面上能射出光線的部分占AB表面的幾分之幾？圖4-3-13【解析】如圖所