2022年高中物理第十三章光第2节全反射课后课时作业含解析新人教版选修3-.doc

第2节 全反射A组：合格性水平训练1(光密介质与光疏介质)(多项选择)以下说法正确的选项是()A因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C同一束光，在光密介质中的传播速度较大D同一束光，在光密介质中的传播速度较小答案BD解析因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质，A错误，B正确；由v可知，同一束光在光密介质中的传播速度较小，故C错误，D正确。2(全反射的条件)(多项选择)关于全反射，以下说法中正确的选项是()A发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线B光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象D水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面处发生了全反射答案CD解析全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质，故A、B错误，C正确；当光线经由水或玻璃射向气泡时，由于水和玻璃的折射率均大于空气的折射率，局部光线在界面处发生全反射，所以气泡会显得特别亮，D正确。3(临界角)光在某种介质中传播时的速度为1.5108 m/s，那么，光从此种介质射向空气并发生全反射的临界角应为()A60 B45 C30 D75答案C解析根据n，sinC，得sinC，解得C30，C正确。4(全反射的应用)如下图，自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理。它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。下面说法中正确的选项是()A汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左外表发生全反射B汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右外表发生全反射C汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左外表发生全反射D汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右外表发生全反射答案C解析汽车灯光应从右面射向自行车尾灯，光在尾灯内部左外表发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，防止事故的发生，A、B、D错误，C正确。5(全反射的应用)光导纤维的结构如下图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的选项是()A内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用答案A解析光导纤维是利用光从光密介质(内芯)射入光疏介质(外套)时发生全反射的现象来传递信息的，B、C、D错误，A正确。6(全反射的计算)为测量一块等腰直角三棱镜ABC的折射率，用一束光沿平行于BC边的方向射向AB边，如下图。光束进入棱镜后射到AC边时，刚好能发生全反射。该棱镜的折射率为()A. B. C. D.答案D解析作出光路图，如下图，根据题意和几何关系可知，i45，n，sinC，r90C，联立以上各式，可得n，A、B、C错误，D正确。7(全反射的计算)如下图，一束光从空气中垂直入射到折射率为的直角三棱镜。求从棱镜第一次射出的光线与原入射方向的偏转角度。答案30解析如下图，光线射到斜边时，i60设全反射的临界角为C，因为：sinC，sini，可得sinisinC，即iC，故光射到斜边上时发生全发射。由几何关系知，光反射到另一直角边时的入射角：i30设光从另一直角边射出时的折射角为r，那么由折射率的定义有，得：r60所以从棱镜第一次射出的光线与原入射方向的偏转角为：906030。8(色光的全反射)半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面如下图，O点为圆心，OO为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直。一束复色光沿半径方向与OO成30角射向O点，复色光包含折射率从n1到n2的光束，因而光屏上出现了彩色光带。(1)求彩色光带的宽度；(2)当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求角至少为多少时会出现这种现象。答案(1)R(2)45解析(1)由折射定律得n1，n2，代入数据，解得145，260。故彩色光带的宽度为Rtan45Rtan30R。(2)当所有光线均发生全反射时，光屏上的光带消失，反射光束将在PN上形成一个光点。当折射率为n1的单色光在玻璃外表上恰好发生全反射时，对应的值最小，因为sinC1，所以C145，故的最小值minC145。B组：等级性水平训练9(全反射的计算)在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴(右图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如下图。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。玻璃的折射率为1.5，那么光束在桌面上形成的光斑半径为()Ar B1.5r C2r D2.5r答案C解析因为n1.5，根据sinC可知临界角C60。由题意光束第一次射到圆锥侧面上的入射角为60，大于临界角，所以光路如下图，左侧光线在圆锥面A点发生全反射，在OAB中，r，AOB60，利用几何关系可求得r，在ABC中，ACB30，利用几何关系可求得3r，由此可知光束在桌面上形成的光斑半径为R2r，C正确。10(光的折射与全反射综合)(多项选择)如下图是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，ABD30，光在真空中的传播速度为c，那么()A此玻璃的折射率为B光线从B到D需用时C假设增大ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象D假设减小ABD，从AD段射出的光线均平行于AB答案AB解析由题图可知光线在D点的入射角为i30，折射角为r60，由折射率的定义得n，故n，A正确；光线在玻璃球中的传播速度为vc，由题图知BDR，所以光线从B到D需用时t，B正确；假设增大ABD，入射角增大，当光线射向DM段时，射向M点时入射角最大，为45，而临界角满足sinCsin45，即CC。光线在透明砖内会发生两次全反射，最后由G点射出，如图乙所示。由反射定律和几何关系得：OGOC10 cm，即光线从透明砖射出点的位置在O点右侧距离O点为10 cm处。12(光的折射与全反射的综合应用)一厚度均匀的圆形玻璃管内径为16 cm，外径为24 cm。一条光线从玻璃管壁中点入射，光线AB与竖直方向成60角，与直径MN在同一竖直面内，如下图。该玻璃的折射率为，真空中光速c3.0108 m/s。(1)光线经玻璃管内壁折射后从另一侧内壁下端射出玻璃管，求玻璃管的长度；(2)保持入射点不动，调整入射角。求光线AB在玻璃管内壁处恰好发生全反射时，光线在玻璃中传播的时间。(以上结果均保存两位有效数字)答案(1)0.30 m(2)1.5109 s解析(1)光在两个界面的入射角和折射角分别是1和2、3和4，如图1所示，其中160，根据折射定律得：n解得：245n由几何知识有：2390联立解得：460玻璃管的长度为：LD1tan4(216) cm0.30 m。(2)作光路图如图2所示，当光线AB在管内壁处恰发生全反射时，光线在玻璃管中通过的路程为x另有：sinC，v，xvt那么光线在玻璃中传播的时间为：t(18)1010 s1.5109 s。