20182019学年粤教版高中物理选修23 第一章 光的折射 全反射与光纤技术 单元测试

2019-2019学年粤教版高中物理选修2-3 第一章 光的折射 全反射与光纤技术 单元测试一、单选题1.如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可的厚度相同，已知sin37=0.6，cos37=0.8.则（ ）A.如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106B.装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106C.装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小D.若要将视野扩大到180，需嵌入折射率大于或等于 的玻璃2.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体() A.比物体所处的实际位置高B.比物体所处的实际位置低C.跟物体所处的实际位置一样高D.以上三种情况都有可能3.如图所示，一束由a ， b两种频率不同的单色光组成的复色光从O点由空气射入厚度均匀玻璃砖，经玻璃砖的下表面反射后，分别从上表面的A、B两点射出，（不考虑玻璃砖上表面的反射情况），则（）A.a光的折射率比b光的折射率小B.在该玻璃中，a光的传播速度比b光的传播速度大C.若用b光照射某金属时能发生光电效应现象，则改用a光照射该金属时也一定能发生光电效应现象D.用a、b两种色光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的条纹间距较大4.下列说法中正确的是（ ） A.“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的折射和反射形成的B.互联网“光纤入户”工程中使用的光导纤维是利用光的衍射现象C.眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象D.通过门镜观察门外的景物时，利用了光的全反射现象5.彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的，形成示意图如图所示，一束白光L由左侧射入雨滴，a、b是白光射入雨滴后经过一次反射和两次折射后的光路图，其中两条出射光（a、b是单色光）下列关于a光与b光的说法中正确的是（ ）A.雨滴对a光的折射率大于对b光的折射率B.b光在雨滴中的传播速度小于a光在雨滴中的传播速度C.用同一双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光条纹间距大于b光条纹间距D.a光、b光在雨滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长6.如图所示，MM/是两种介质的界面，A是入射光线，B是反射光线，C是折射光线，O是入射光线的入射点，MN/是法线，i是入射角，r是折射角，且ir。则下列判断正确的是（）A.i逐渐增大时r也逐渐增大，有可能发生全反射现象B.i逐渐减小时r也逐渐减小，有可能发生全反射现象C.i逐渐增大时r将逐渐减小，有可能发生全反射现象D.i逐渐增大时r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象7.介质中光速为v1=c，介质中的光速为v2=c/2，临界角为30，如果光线a，b如图中所示射到、两介质的分界面上，那么正确的是 （ ）A.a，b均不能发生全反射B.a，b均能发生全反射C.a能发生全反射D.b能发生全反射二、多选题8.如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b两束光线则（ ） A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B.在真空中，a光的波长小于b光的波长C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距9.一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点此玻璃的折射率为1.5P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（ ）A.从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大10.如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心)，产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为 ，入射角为45(相应的折射角为24)，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15，如图中虚线所示，则 ()A.光束1转过15B.光束1转过30C.光束2转过的角度小于15D.光束2转过的角度大于15三、填空题11.如图所示，含有a、b两种单色光的一细光束，沿半径方向从真空射入横截面为半圆形的透明介质中a、b两种单色光从介质中射出时方向如图所示则a、b两种单色光在介质中的折射率n1：n2=_，两种单色光在介质中的速度v1：v2=_12.如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距 d，由此可得油的折射率n=_；光在油中传播的速度v=_m/s（结果可用根式表示） 13.光在某种介质中传播的速度为15108m/s ， 光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是C=_。 四、解答题14.一玻璃三棱柱竖直放在水平桌面上，其底面A1B1C1是边长a=12cm的等边三角形，柱高L=12cm现在底面的中心O处放置一点光源，不考虑三棱柱内的反射光，玻璃的折射率为 ，求三个侧面的发光的总面积五、综合题15.单色细光束射到一半径为R的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i=45该光束经折射进入球内后又经其内表面反射一次，再经球表面折射后射出已知真空中光速为c，入射光线与出射光线之间的夹角=30，如图所示（图上已画出入射光线和出射光线）（1）在图上画出光线在球内的路径和方向（简要说明画图步骤）； （2）求透明球的折射率和光在透明球中传播的时间 16.半径为R的半圆形玻璃砖截面如图所示，O点为圆心，光线a沿半径方向进入玻璃后恰好在O点发生全反射，光线b平行于光线a，从最高点进入玻璃后折射到MN上的D点，已知光线a与MN的夹角为60，求：（1）玻璃的折射率n为多少？ （2）OD的长度是多少？ 答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【解答】因 ，则 ，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为74，A不符合题意；装入玻璃后，根据折射定律： ， ，则 ，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106，B不符合题意；装入玻璃的折射率越大，则折射角越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，C不符合题意；若要将视野扩大到180，则=90，则 ，则需嵌入折射率大于或等于5/3的玻璃，D符合题意；故答案为：D.【分析】视角是射入人眼的两入射光线的夹角，根据题意分别作出两种情况光路图求出对应的视角。2.【答案】A 【解析】【解答】水中的潜水员斜向上看岸 边上的物体时，感觉比物体所处的实际位置高， 。 【分析】光发生折射现象是有条件的，只有光从一种介质斜射入另一种介质时，才能发生折射；光的折射光路是可逆的，一条光线从一种介质斜射入另一种介质时，发生折射后，逆着折射光线方向射入一条光线，会逆着原来入射光线反向射出。3.【答案】C 【解析】【解答】A、光路图如图所示，a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，故A不正确，B、根据v= ，所以a光的传播速度比b光的传播速度小故B错误C、由上分析可知，a光的折射率较大，则其频率高，若b光照射某金属时能发生光电效应现象，因b光的频率小于a光，则改用a光照射该金属时也一定能发生光电效应现象故C正确D、由于a光的频率大，则波长小，根据x= 知，那么通过同一双缝干涉装置，a光产生的条纹间距较小故D错误故选：C 【分析】作出光路图，根据光线的偏折程度比较两色光的折射率大小，从而比较出频率的大小和波长的大小，通过波长大小，结合双缝干涉条纹间距公式比较条纹间距的大小根据色光的频率大小判断能否发生光电效应4.【答案】A 【解析】【解答】解：A、“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的折射和反射形成的故A正确 B、用光导纤维束传送图象信息是利用光在纤维中不停地发生全反射进行传递信息故B错误 C、当光通过狭缝时，若缝的尺寸与光的波长相当，则会发生明显的衍射现象故C错误 D、门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象故D错误故选：A【分析】彩虹是太阳光经过雨滴的折射和反射形成的；用光导纤维束传送图象信息是利用光的全反射；眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹是光的衍射；门镜观察门外的景物时，利用了光的折射现象5.【答案】A 【解析】【解答】解：A、进入水滴时，a、b两种光的入射角相等，而折射角不等，光线a的折射角较小，根据折射率定义式n= ，得知光线a折射率较大，故A正确；B、根据光速与折射率关系v= ，得知光线a在雨滴中的传播速度较小，故B错误；C、折射率越大的光波长越短，即知a光的波长较短，根据干涉条纹间距公式x= ，知a光干涉条纹间距较小，故C错误；D、光速与折射率关系v= ，vc，=vT，周期不变，波速变小后波长变短，即a光、b光在雨滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要短，故D错误；故选：A【分析】可知玻璃砖对a光的偏折角大于对b光的偏折角，玻璃砖对a光的折射率大于对a光的折射率，a光的频率高，波长短，由v= 判断光在玻璃砖中的速度关系由临界角C的正弦sinC= 分析临界角的大小光的波长越长，波动性越强，越容易发生衍射现象6.【答案】D 【解析】【分析】光从一种介质进入另一种介质叫光的折射，当光照射在两种介质的界面上时，会发生光的反射要发生全反射，则必须光从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角。如图所示，A、入射角i逐渐增大时折射角r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象，因为它是光疏进入光密的故A错误；B、i逐渐减小时r也逐渐减小，也不可能发生全反射现象因为它是光疏进入光密的故B错误；C、i逐渐增大时r不会逐渐减小，也不可能发生全反射现象故C错误；D、入射角i逐渐增大时折射角r也逐渐增大，但不可能发生全反射现象故D正确；故选D。【点评】有光的折射时一定有光的反射，而有光的反射时不一定有光的折射。7.【答案】D 【解析】【分析】光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于等于临界角时会发生全反射。根据题意可知。介质二为光密介质，介质一为光疏介质，所以由二射向一才有可能发生全反射现象，故BC错。又因为介质中的光速为v2=c/2，所以光在介质二中的临界角满足：，故临界角为30，所以光束b可以发生全反射，故D正确。【点评】在两种透明介质的界面上，会同时发生折射和反射，反射光线与入射光线分居法线两侧且在同种介质中；折射光线与入射光线也是分居法线两侧，但在两种不同介质中。二、多选题8.【答案】A,B,D 【解析】【解答】AC、光线a的偏折程度大，根据折射定律公式n= ，光线a的折射率大；再根据公式v= ，光线a在玻璃中的传播速度小，故A正确，C错误；B、光线a的折射率大，说明光线a的频率高，根据c=f，光线a在真空中的波长较短，故B正确；D、若改变光束的入射方向使角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90，故先发生全反射，先消失，故D正确；E、光线a在真空中的波长较短，根据双缝干涉条纹间距公式 ，分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，故E错误；故选：ABD【分析】本题综合考查了光的折射、全反射和干涉，关键是记住几个公式：折射率定义公式n= 、光速公式v= 、双缝干涉条纹间距公式 ，基础题目9.【答案】B,D 【解析】【解答】解：A、材料的折射率n=1.5，临界角小于45，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射，所以没有光线从BC边射出，故A错误；B、材料的折射率n=1.5，临界角小于45，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来所以屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度，故B正确；C、材料的折射率n=1.5，临界角小于45，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来所以屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度，故C错误；D、材料的折射率n=1.5，临界角小于45，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来所以屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度，当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，一旦越过，折射光线的交点后，亮区渐渐变大故D正确；故选：BD【分析】材料的折射率n=1.5，临界角小于45，从AB面射入的所有光线在AC面上都发生全反射从AB面中间附近射入的光线到达圆弧ACD面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来10.【答案】B,C 【解析】【解答】转动前，光束1(反射光)与入射光线的夹角为 ，光束2(折射光)与入射光线间的夹角 。转动后，反射光线与入射光线的夹角 ，据折射定律， ，得 ，则折射光线与入射光线间的夹角为 。因为 ，故B、C项正确。【分析】光在界面上会发生反射和折射，由反射定律可确定反射光线的转过的角度；由折射定律可得出折射光线的方向。三、填空题11.【答案】：2；2： 【解析】【解答】解：设入射角为i根据折射定律得：n1= n2= 则 n1：n2=sin60：sin45= ：2；由公式v= 得：两种单色光在介质中的速度v1：v2=n2：n1=2： 故答案为： ：2；2： 【分析】根据折射定律求出折射率之比由公式v= 求光在介质中的速度之比12.【答案】；【解析】【解答】作出光路图sin= ，sin= = ，而油的折射率n= = ，光在油中的传播速度 【分析】只要某点发出的光或反射的光能进入观察者的眼睛，眼睛便能观察到该点桶内没装液体时，B点发出的光是沿直线到达A点的，C点发出的光也是沿直线传播的，无法通过A点，在A点的眼睛就看不到它装上半桶油后，C点发出的光将会折射到A点，如上图所示。13.【答案】30 【解析】【解答】因为 ，而且 ，所以 。【分析】由于光是从液体射向空气，所以折射定律公式中，折射率应该是折射角的正弦与入射角的正弦相比当恰好发生全反射时的入射角叫临界角。四、解答题14.【答案】解：因点光源在底面的中点，可知光源到三个侧面的距离相等，根据几何知识可知光源到三个侧面的距离为 a根据折射定律，sin C= = 求得临界角 C=45根据几何知识可求每个侧面的发光的面积为半径为 r= a的圆面积的一半所以三个侧面的发光面积为S= 答：三个侧面的发光的总面积为18cm2 【解