高中物理人教版4第十三章光 優(yōu)質(zhì)課獎(jiǎng)

1．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)是利用光的衍射原理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．答案：AD2．下列現(xiàn)象中是由于全反射造成的是()A．露水珠在陽(yáng)光下格外明亮B．直棒斜插入水中時(shí)，呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象C．海市蜃樓D．在盛水的玻璃杯中放一空試管，用燈光照亮玻璃杯的側(cè)面，在水面上觀察水中的試管，看到試管特別明亮解析：露水珠在陽(yáng)光下格外明亮屬于光的散射，直棒斜插入水中時(shí)呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象屬于光的折射，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；海市蜃樓屬于全反射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)C正確；由于空試管內(nèi)為空氣，水中的試管在燈光照射下，光由玻璃射入空氣發(fā)生全反射現(xiàn)象，光線被反射回來(lái)，顯得特別明亮，所以選項(xiàng)D正確．答案：CD3．頻率不同的兩束單色光1和2以相同的入射角從同一點(diǎn)射入一厚玻璃板后，其光路如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的波長(zhǎng)B．在玻璃中單色光1的傳播速度大于單色光2的傳播速度C．單色光1通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間小于單色光2通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間D．單色光1從玻璃到空氣的全反射臨界角小于單色光2從玻璃到空氣的全反射臨界角解析：本題考查光的色散、全反射現(xiàn)象、光速和折射率之間的關(guān)系等知識(shí)點(diǎn)．由圖知單色光1在界面折射時(shí)的偏折程度大，則單色光1的折射率大，因此單色光1的頻率大于單色光2的，那么單色光1的波長(zhǎng)小于單色光2的，A項(xiàng)對(duì)；由n＝eq\f(c,v)知，折射率大的單色光1在玻璃中傳播速度小，當(dāng)單色光1、2垂直射入玻璃時(shí)，二者通過(guò)玻璃板的路程相等，此時(shí)單色光1通過(guò)玻璃板所需的時(shí)間大于單色光2的，B、C項(xiàng)都錯(cuò)；由sinC＝eq\f(1,n)及單色光1的折射率大知，D項(xiàng)對(duì)．答案：AD4．已知介質(zhì)對(duì)某單色光的臨界角為C，則()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c·sinC(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)倍解析：該題考查臨界角、折射率以及光速之間的關(guān)系．由臨界角的計(jì)算式sinC＝eq\f(1,n)，得n＝eq\f(1,sinC)，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，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、光速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，故sinC＝eq\f(v,c)＝eq\f(λ,λ0)，λ＝λ0sinC，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，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：ABC5.如圖所示，介質(zhì)Ⅰ的折射率為eq\r(2)，介質(zhì)Ⅱ?yàn)榭諝猓铝姓f(shuō)法正確的是()A．光線a、b都不能發(fā)生全反射B．光線a、b都能發(fā)生全反射C．光線a可發(fā)生全反射，光線b不會(huì)發(fā)生全反射D．光線a不會(huì)發(fā)生全反射，光線b可發(fā)生全反射解析：與介質(zhì)Ⅱ相比，介質(zhì)Ⅰ為光密介質(zhì)，由于介質(zhì)Ⅱ是空氣，根據(jù)發(fā)生全反射的條件可知，光線a可能發(fā)生全反射，光線b不可能發(fā)生全反射，B、D均錯(cuò)誤；光線a發(fā)生全反射的臨界角滿足sinC＝eq\f(1,n1).解得C＝45°.由圖可知，光線a的入射角為60°＞C＝45°，光線a能發(fā)生全反射，因此A錯(cuò)誤，C正確．答案：C6．如圖所示，一束平行光從真空射向一塊半圓形的玻璃磚，下列說(shuō)法中正確的是()A．只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過(guò)玻璃磚B．只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線能通過(guò)玻璃磚C．通過(guò)圓心的光線將沿直線穿過(guò)不發(fā)生偏折D．圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在曲面發(fā)生全反射解析：垂直射向界面的光線不偏折，因而光束沿直線平行射到半圓面上．其中通過(guò)圓心的光線將沿直線穿過(guò)玻璃磚，不發(fā)生偏折，入射角為零．由中心向外的光線，在半圓面上進(jìn)入真空時(shí)的入射角逐漸增大并趨近90°角，且折射角一定大于入射角，所以一定會(huì)發(fā)生全反射，故B、C、D正確．答案：BCD7.如圖，一個(gè)三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為()\f(\r(6),2) \r(2)\f(3,2) \r(3)解析：作出幾何光路圖，如圖所示．由折射規(guī)律可得eq\f(sin45°,sinr)＝n，若光線在AC邊上的D點(diǎn)發(fā)生全反射，則sinβ＝eq\f(1,n)，由幾何關(guān)系又有r＝90°－β，結(jié)合以上三式可得n2＝eq\f(3,2)，即n＝eq\f(\r(6),2)，正確答案為A.答案：A8．為了研究一海龜?shù)纳盍?xí)性，在其背部安裝了強(qiáng)點(diǎn)光源，已知海水的折射率為eq\f(5,3)，水面平靜時(shí)觀測(cè)到水面圓形發(fā)光面半徑為6m，據(jù)此求出海龜離水面的深度．解析：由折射定律，設(shè)全反射的臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)由幾何關(guān)系知tanC＝eq\f(r,h)聯(lián)立解得h＝8答案：89．我國(guó)已建成了跨越太平洋海底的光纜通信網(wǎng)絡(luò)，它是利用載有信息的激光傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)光纖通信的．設(shè)光纜中有一根光導(dǎo)纖維總長(zhǎng)為s，一激光脈沖信號(hào)從這根光纖的一端中點(diǎn)射入，在光纖的側(cè)壁恰好發(fā)生全反射，激光傳到另一端經(jīng)歷的時(shí)間為t，已知光在真空中傳播速度為c，則這種光導(dǎo)纖維所用材料的折射率是多少？解析：激光在光纖中傳播的總路程s′＝eq\f(s,sinC)＝ns，在光纖中的傳播速度v＝eq\f(c,n)，因t＝eq\f(s′,v)＝eq\f(n2s,c)，則n＝eq\r(\f(ct,s)).答案：eq\r(\f(ct,s))10．如圖所示，OO′是半圓柱形對(duì)稱面與紙面的交線．在圖內(nèi)有兩束與OO′平行且到OO′距離相等的單色光A和B，從玻璃磚射出后相交于OO′下方的P點(diǎn)．由此可以得出的結(jié)論是()A．A光在玻璃磚中的速度比B光在玻璃磚中的速度小B．玻璃磚對(duì)A光的折射率比對(duì)B光的折射率小C．空氣中，A光的波長(zhǎng)比B光的波長(zhǎng)短D．B光的臨界角比A光的臨界角小解析：由光路圖可知，A、B的入射角相同，而從玻璃向空氣中折射時(shí)A的折射角大，所以由折射率公式知A光的折射率大，B錯(cuò)誤；由n＝eq\f(c,v)知，折射率越大，在玻璃中的速度越小，則A的速度較小，A正確；由于A的頻率大于B的頻率，由公式c＝λf可以判斷C正確；結(jié)合臨界角公式sinC＝eq\f(1,n)，折射率越大，臨界角越小，A的臨界角小，所以D錯(cuò)誤．答案：AC11．如圖所示，扇形AOB為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，圓心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分線OM的單色光由OA射入介質(zhì)，經(jīng)OA折射的光線恰平行于OB.(1)求介質(zhì)的折射率．(2)