高中物理 第十三章 2 全反射課后集訓(xùn) 新人教版選修3-41

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全反射 基礎(chǔ)過關(guān) 1.光在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生全反射，由此可以判定( ) A.光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì) B.光由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì) C.入射角小于臨界角 D.入射角等于或大于臨界角 答案：AD 2.相同顏色的兩束光A和B分別入射到兩種介質(zhì)的分界面MN上，如圖13-7-2所示。若光A在介質(zhì)Ⅰ中的傳播速度為vA=c,光B在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度為vB=,下列說法正確的是( ) 圖13-7-2 A.光束A一定發(fā)生全反射 B.光束B一定發(fā)生全反射 C.光束A、B都不能發(fā)生全反射 D.如將光束A的入射角再減小10，A依然能發(fā)生全反射 解析：由題意可知：Ⅰ為真空，Ⅱ的折射率為2，臨介角為30，所以A一定不會(huì)發(fā)生全反射，B恰好發(fā)生全反射。 答案：B 3.水中有一點(diǎn)光源，在水面上可以看到一個(gè)圓形亮斑。若亮斑面積在減小，則水中的光源( ) A.正在向上運(yùn)動(dòng) B.正在向下運(yùn)動(dòng) C.正在水平向右運(yùn)動(dòng) D.正在水平向左運(yùn)動(dòng) 答案：A 4.兩種透明介質(zhì)對(duì)真空的臨界角分別為C1、C2，且C1>C2，由此可知這兩種介質(zhì)的折射率n1、n2及光在這兩種介質(zhì)中的傳播速度v1、v2的大小關(guān)系是( ) A.n1>n2 v1>v2 B.n1>n2 v1v2 解析：由得n1v2 答案：D 5.一束光線由空氣射向折射率為2的某種介質(zhì)，下列說法正確的是( ) A.當(dāng)入射角大于45，一定發(fā)生全反射 B.無(wú)論入射角是多大，都不能發(fā)生全反射 C.無(wú)論入射角是多大，折射角都不會(huì)超過45 D.欲使折射角等于30，入射角應(yīng)為45 解析：因?yàn)楣饩€是由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，所以不會(huì)發(fā)生全反射。 由得n=且i=45時(shí)，r=30，入射角的最大值為90，此時(shí)對(duì)應(yīng)的折射角為45。 答案：BCD 6.以下哪些現(xiàn)象是由于光的全反射形成的( ) A.將空玻璃試管插入水中，看上去比充滿水的試管要亮得多 B.夜晚，湖面上映出了岸上的彩燈 C.夏天，海面上出現(xiàn)的海市蜃樓 D.在炎熱的夏天，向遠(yuǎn)處的柏油馬路看去，路面特別明亮光滑，像用水淋過一樣 答案：ACD 7.如圖13-7-3所示，光源發(fā)出的光經(jīng)狹縫進(jìn)入折射率為的半圓形玻璃磚M，當(dāng)M繞O點(diǎn)(圓心)緩慢地沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，光線OA跟法線之間的夾角γ逐漸_________，光線OA的強(qiáng)度逐漸________，角i與角γ的數(shù)量關(guān)系滿足的等式是________；光線OB與法線的夾角i′逐漸________，光線OB的強(qiáng)度逐漸________，角i與角i′的數(shù)量關(guān)系滿足的等式是________；當(dāng)角i=________時(shí)，光線OA恰好完全消失。此時(shí)發(fā)生了光的________現(xiàn)象。 圖13-7-3 答案：增大，減弱，sini=sinr, 增大，增強(qiáng)，i=i′ arcsin,全反射 8.一束平行光線在三種介質(zhì)形成的兩個(gè)界面上的反射、折射情況如圖13-7-4所示，圖中界面互相平行，如果光在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三種介質(zhì)中的傳播速度分別為v1、v2、v3，則v1、v2、v3的大小關(guān)系是________。 圖13-7-4 答案：v1>v3>v2 9.圖13-7-5是半徑為R的半圓柱形玻璃磚的示意圖。已知光線從a處射入玻璃磚后，在圓心O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射(a點(diǎn)在圓弧上，且為弧Mb的中點(diǎn))，則玻璃磚的折射率為多大？與aO平行的光線從頂點(diǎn)b處射入玻璃磚后，其折射光線與MN的交點(diǎn)距O點(diǎn)多遠(yuǎn)？ 圖13-7-5 解析：由光路圖可知： 臨界角∠c=∠1=45 所以折射率。 ∠2=∠1=45由=n得 sin∠3= ∴∠3=30 ∴OA=Rtg30=. 答案：. 綜合運(yùn)用 10.水中的空氣泡看上去比較亮，對(duì)這一現(xiàn)象有以下不同的解釋，其中正確的是( ) A.空氣泡對(duì)光線有會(huì)聚作用，因而較亮 B.空氣泡對(duì)光線有發(fā)散作用，因而較亮 C.從空氣泡到達(dá)水中的界面處的光一部分發(fā)生全反射，因而較亮 D.從水中到達(dá)空氣界面處的光一部分發(fā)生全反射，因而較亮 解析：根據(jù)全反射的條件知，當(dāng)光從水中到達(dá)空氣泡的界面處，若光的入射角大于臨界角就會(huì)發(fā)生全反射，因而水中的空氣泡看上去比較亮，故本題正確答案為選項(xiàng)D。 答案：D 11.光從水晶射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角是多大？ 解析：光從空氣射入水晶時(shí)入射角和折射角的關(guān)鍵是 根據(jù)光路可逆的道理，如果光從水晶射入空氣，上式中的r和i就分別代表入射角和折射角。全反射的臨界角指的是折射角的90時(shí)的入射角，所以上式中令i=90，這時(shí)的r就是臨界角C： 從表中查得n=1.55,所以sinC=0.645，于是得出光從水晶射向空氣時(shí)發(fā)生全反射的臨界角：C=41 答案：41 12.如圖13-7-6所示，一束光線射到透明介質(zhì)的A點(diǎn)，入射角為i,則( ) 圖13-7-6 A.當(dāng)i足夠大時(shí)，在A點(diǎn)將發(fā)生全反射 B.當(dāng)i足夠大時(shí)，光從球內(nèi)向外射出時(shí)將發(fā)生全反射 C.無(wú)論i多大，在A點(diǎn)都不會(huì)發(fā)生全反射 D.無(wú)論i多大，從球內(nèi)向外射出時(shí)，都不會(huì)發(fā)生全反射 解析：光線從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射，因?yàn)楣饩€在A點(diǎn)由空氣進(jìn)入介質(zhì)球時(shí)，肯定不能發(fā)生全反射。光線從介質(zhì)球向外射出的入射角i′是隨著i的增大而增大的，且i′的增大只是逐步接近臨界角，不可能大于臨界角。原因如下：在答圖13-8中，對(duì)于球上任意一點(diǎn)，球面法線一定過圓心O，設(shè)γ為光線從A點(diǎn)射入時(shí)的折射角，i′為從B點(diǎn)射出時(shí)的入射角，它們?yōu)榈妊切蔚膬傻捉?，因此有i′=γ,根據(jù)折射定律得：sinγ=,即隨著i的增大，r增大，但顯然γ不能大于臨界角C，故i′也不可能大于臨界角。即光線從B點(diǎn)射出時(shí)，也不可能發(fā)生全反射，在B點(diǎn)的反射光線射向D點(diǎn)時(shí)，也不會(huì)發(fā)生全反射?？梢?，答案為CD。 答圖13-8 答案：CD 拓展探究 13.已知水的折射率為,在水面下放一個(gè)強(qiáng)點(diǎn)光源S，則可在水面上看到一個(gè)圓形透光面。如果這個(gè)透光面的直徑D為4 m，求光源離水面的距離H。 圖13-7-7 解析：在水面上看到的圓形透光面，是水面下點(diǎn)光源發(fā)出的光穿過水面進(jìn)入空氣而形成的。如果水中點(diǎn)光源發(fā)出的光射向水面時(shí)，入射角大于等于臨界角，這些光線將發(fā)生全反射，則光不能穿過水面。如答圖13-9所示，點(diǎn)光源S發(fā)出的光線SA、SB到達(dá)水面時(shí)，恰好發(fā)生全反射，C是臨界角，在AB區(qū)域內(nèi)有光射入空氣。由幾何關(guān)系可知：tanC= 而所以 答圖13-9 答案：1.76 m 14.如圖13-7-8所示，一玻璃正方體放在空氣中，其折射率為1.50。一條光線從立方體的頂部斜射進(jìn)來，然后投射到它的一個(gè)側(cè)面。問： 圖13-7-8 (1)這條光線能否從側(cè)面射出？ (2)如果光線能從上述側(cè)面射出，那么玻璃材料的折射率應(yīng)滿足什么條件？ 解析：畫出光路答圖13-10 答圖13-10 (1)玻璃對(duì)空氣的臨界角為C=arcsin=arcsin=41.8 在玻璃體的上表面，光由空氣射向玻璃，所以，折射角γ總是小于臨界角(41.8)，在正方體側(cè)面的入射光的入射角β總是大于48.2，即大于臨界角，因此在側(cè)面發(fā)生全反射，光線不能射出。 (2)因?yàn)棣每偸切∮谂R界角C，光要從側(cè)面射出玻璃，則要求β也小于臨界角C，即：γ45,所以玻璃的折射率n滿足 =sinC>sin45= n< 答案：(1)不能 (2)n<