2019-2020學(xué)年高中物理 課時(shí)分層作業(yè)12 全反射（含解析）新人教版選修3-4

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1、課時(shí)分層作業(yè)(十二) (限時(shí)40分鐘) [基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練] 1．下列說(shuō)法正確的是(　　) 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．光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)有可能不發(fā)生全反射 BDE　[因?yàn)樗恼凵渎蕿?.33，酒精的折射率為1.36，所以水對(duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)；由v＝可知，光在光密介質(zhì)中的速度較?。甝 2．如圖所示，ABCD是兩面平行的透明玻璃，AB面和CD面平行，它們是玻璃和空氣的界面，設(shè)為界面1和界面2.光線從界面

2、1射入玻璃磚，再?gòu)慕缑?射出，回到空氣中，如果改變光到達(dá)界面1時(shí)的入射角，則(　　) A．只要入射角足夠大，光線在界面1上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．只要入射角足夠大，光線在界面2上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 C．不管入射角多大，光線在界面1上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．不管入射角多大，光線在界面2上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 E．光線穿過(guò)玻璃磚后傳播方向不變，只發(fā)生側(cè)移 CDE　[在界面1，光由空氣進(jìn)入玻璃磚，是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不管入射角多大，都不能發(fā)生全反射現(xiàn)象；在界面2，光由玻璃磚進(jìn)入空氣，是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，由于界面1和界面2平行，光由界面1進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面2，在界

3、面2上的入射角等于在界面1上的折射角，因此入射角總是小于臨界角，也不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象．] 3.光從介質(zhì)1通過(guò)兩種介質(zhì)的交界面進(jìn)入介質(zhì)2的光路如圖所示．下列論述正確的是(　　) A．光在介質(zhì)1中的傳播速度較大 B．光在介質(zhì)2中的傳播速度較大 C．光從介質(zhì)1射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 D．光從介質(zhì)2射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 E．光從介質(zhì)2射向兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象 ACD　[光從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2的光路如題圖，入射角大于折射角，即從光疏介質(zhì)入射到光密介質(zhì)，所以光線在介質(zhì)1中傳播速度較大，A對(duì)，B錯(cuò)；光線從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)可能發(fā)

4、生全反射即從介質(zhì)2到介質(zhì)1，CD對(duì)，E錯(cuò)．] 4．下列現(xiàn)象中是由于全反射造成的是(　　) A．露珠在陽(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．在炎熱夏天的柏油馬路上，遠(yuǎn)處的路面顯得格外明亮 E．水杯盛水后，看上去杯子變淺 ACD　[] 5.如圖所示，一束光從空氣中射向折射率n＝的某種玻璃的表面，i表示入射角，則下列說(shuō)法中確的是(　　) A．當(dāng)i＞45°時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象 B．無(wú)論入射角是多大，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°的角度入射 D．當(dāng)入射角i＝arctan時(shí)，反射光線跟折射光線恰好垂直 E．當(dāng)入

5、射角i＝arctan時(shí)，反射光線跟折射光線恰好垂直 BCD　[當(dāng)入射光由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)時(shí)，無(wú)論入射角多大，都不會(huì)發(fā)生全反射，故A項(xiàng)錯(cuò)誤．由n＝＝，當(dāng)i＝90°時(shí)，r＝45°，故B項(xiàng)對(duì)．由＝，當(dāng)r＝30°時(shí)，i＝45°，C項(xiàng)對(duì)．由i＝arctan，得到tan i＝，設(shè)折射角為r，從而求出sin i＝cos r＝，cos i＝sin r＝，可知i＋r＝90°，反射光線跟折射光線恰好垂直，D項(xiàng)也對(duì)．] 6．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．在水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí)，看到的物體的像將比物體所處的實(shí)際位置高 B．光纖通信是一種現(xiàn)代通信手段，它是利用光的全反射原理來(lái)傳遞信息的 C．玻

6、璃杯裂縫處在光的照射下，看上去比周圍明顯亮，是由于光的全反射 D．海市蜃樓產(chǎn)生的原因是海面上方上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大 E．小孔成像是根據(jù)光的全反射 ABC　[由于光的折射，當(dāng)水中的潛水員斜向上看岸邊的物體時(shí)，看到的物體的像比物體的實(shí)際位置高，選項(xiàng)A正確；光纖通信是利用光的全反射原理來(lái)傳遞信息的，選項(xiàng)B正確；玻璃杯裂縫處在光的照射下，看上去比周圍明顯亮是由于光在裂縫處發(fā)生全反射造成的，選項(xiàng)C正確；海市蜃樓產(chǎn)生的原因是海面上方上層空氣的折射率比下層空氣的折射率小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；小孔成像是光的直線傳播，E錯(cuò)誤．] 7.自行車的尾燈采用了全反射棱鏡的原理，它雖然本身不發(fā)光，但在夜間

7、騎行時(shí)，從后面開來(lái)的汽車發(fā)出的強(qiáng)光照到尾燈后，會(huì)有較強(qiáng)的光被反射回去，使汽車司機(jī)注意到前面有自行車．尾燈的構(gòu)造如圖所示，則汽車燈光射過(guò)來(lái)，在尾燈的________(選填“左”或“右”)表面發(fā)生全反射． [答案]　左 8．一束光線從折射率為1.5的玻璃內(nèi)射向空氣，在界面上的入射角為45°.畫出光路圖． [解析]　因?yàn)椴ＡУ恼凵渎蕁＝1.5，設(shè)全反射的臨界角為C，則有sin C＝＝.而題中sin 45°＝ 所以45°＞C，故發(fā)生全反射． [答案]　 [能力提升練] 9.一玻璃磚橫截面如圖所示，其中ABC為直角三角形(AC邊未畫出)，AB為直角邊，∠ABC＝45°；ADC為一圓

8、弧，其圓心在BC邊的中點(diǎn)．此玻璃的折射率為1.5，P為一貼近玻璃磚放置的、與AB垂直的光屏．若一束寬度與AB邊長(zhǎng)度相等的平行光從AB邊垂直射入玻璃磚，則(　　) A．從BC邊折射出一束寬度與BC邊長(zhǎng)度相等的平行光 B．在BC面無(wú)光線射出 C．屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長(zhǎng)度 D．屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長(zhǎng)度 E．當(dāng)屏向遠(yuǎn)離玻璃磚的方向平行移動(dòng)時(shí)，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大 BCE　[因sin C＝＝，所以45°＞C，光在BC面上發(fā)生全反射，A選項(xiàng)錯(cuò)誤，B選項(xiàng)正確；光經(jīng)BC面全反射后垂直AC面由ADC進(jìn)入空氣，折射角大于入射角，故所有從曲面ADC射出的光線都向AD

9、C的中央方向偏折，如圖所示，屏上亮區(qū)寬度小于AC邊長(zhǎng)度，又AB邊與AC邊長(zhǎng)度相等，故C、E選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．] 10．(2019·全國(guó)卷Ⅲ)如圖所示，直角三角形ABC為一棱鏡的橫截面，∠A＝90°，∠B＝30°.一束光線平行于底邊BC射到AB邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于AC邊射出． (1)求棱鏡的折射率； (2)保持AB邊上的入射點(diǎn)不變，逐漸減小入射角，直到BC邊上恰好有光線射出．求此時(shí)AB邊上入射角的正弦． [解析]　 (1)光路圖及相關(guān)量如圖所示． 光束在AB邊上折射，由折射定律得 ＝n ① 式中n是棱鏡的折射率．由幾何關(guān)系可知 α＋β＝60° ② 由幾何關(guān)系

10、和反射定律得 β＝β′＝∠B ③ 聯(lián)立①②③式，并代入i＝60°得 n＝. ④ (2)設(shè)改變后的入射角為i′，折射角為α′，由折射定律得 ＝n ⑤ 依題意，光束在BC邊上的入射角為全反射的臨界角θC，且 sin θC＝ ⑥ 由幾何關(guān)系得 θC＝α′＋30° ⑦ 由④⑤⑥⑦式得入射角的正弦為 sin i′＝. ⑧ [答案]　(1)　(2) 11．半徑為R的半圓柱形玻璃，橫截面如圖所示，O為圓心，已知玻璃的折射率為，當(dāng)光由玻璃射向空氣時(shí)，發(fā)生全反射的臨界角為45°，一束與MN平面成45°角的平行光束射到玻璃的半圓柱面上，經(jīng)玻璃折射后，有部分光能從MN平面上射出，求能從MN

11、平面上射出的光束的寬度為多少． [解析]　如圖所示，進(jìn)入玻璃中的光線①垂直于半球面，沿半徑方向直達(dá)球心位置O，且入射角等于臨界角，恰好在O點(diǎn)發(fā)生全反射．光線①左側(cè)的光線(如光線②)經(jīng)球面折射后，射在MN上的入射角一定大于臨界角，在MN上發(fā)生全反射，不能射出．光線①右側(cè)的光線經(jīng)半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于臨界角，能從MN面上射出．最右邊射向半球面的光線③與球面相切，入射角i＝90°，由折射定律知sin r＝＝，則r＝45°.故光線③將垂直于MN射出．所以在MN面上射出的光束寬度應(yīng)是OE＝R sin r＝R. [答案]　R 12．一厚度為h的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r的圓形發(fā)光面．在玻璃板上表面放置一半徑為R 的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上．已知圓紙片恰好能完全遮擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線(不考慮反射)，求平板玻璃的折射率． [解析]　根據(jù)全反射規(guī)律，圓形發(fā)光面邊緣發(fā)出的光線射到玻璃板上表面時(shí)入射角為臨界角(如圖所示)設(shè)為θ，且sin θ＝. 根據(jù)幾何關(guān)系得： sin θ＝ 而L＝R－r 聯(lián)立以上各式，解得n＝. [答案]　 - 6 -