20182019学年鲁科版高中物理选修34 第4章 光的折射与全反射 单元测试

2019-2019学年鲁科版高中物理选修3-4 第4章 光的折射与全反射 单元测试一、单选题1.一束白光从顶角为的一边以比较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏 P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（ ）A.红光最先消失，紫光最后消失B.紫光最先消失，红光最后消失C.紫光最先消失，黄光最后消失D.红光最先消失，黄光最后消失2.如图所示，空气中在一折射率为 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则圆弧AB上有光透出部分的弧长为（ ）A.RB.RC.RD.R3.假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比()A.将提前B.将延后C.在某些地区将提前，在另一些地区将延后D.不变4.在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“尾灯”其实它不是灯它是用一种透明的塑料制成的，其截面如图所示夜间，从自行车后方来的汽车灯光照在“尾灯”上时，“尾灯”就变得十分明亮，以便引起汽车司机的注意从原理上讲它的功能是利用了 （ ）A.光的折射B.光的全反射C.光的折射和反射D.光的色散5.如图所示，MN是介质和介质的交界面，介质中的光源S发出的一束光照射在交界面的O点后分成两束光OA和OB ， 若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转至S1O的位置，则在旋转过程中下列说法正确的是（）A.光线OA逆时针旋转且逐渐减弱B.光线OB逆时针旋转且逐渐减弱C.光线OB逐渐减弱且可能消失D.介质可能是光疏介质6.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光的传播速度小于b光的传播速度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b首先消失二、多选题7.某同学做测定玻璃 折射率实验时，用他测得的多组入射角与折射角作出sin 1sin 2图象如图所示，若1为入射角，2为折射角，则下列判断中正确的是() A.光线是从空气射入玻璃中B.玻璃的折射率约为149C.玻璃的折射率为067D.光线是从玻璃射入空气的8.实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长的变化符合科西经验公式：n=A+ + ，其中A、B、C是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图，则（ ）A.屏上d处是紫光B.屏上d处的光在棱镜中传播速度最大C.屏上d处的光在棱镜中传播速度最小D.光经过三棱镜后发生色散原因是不同频率的光在同种介质中折射率不同9.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线、，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（ ）A.光束仍为复色光，光束、为单色光B.玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率C.改变角，光束、仍保持平行D.通过相同的双缝干涉装置，光束产生的条纹宽度大于光束的宽度三、填空题10.如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出（1）则该玻璃棒的折射率n=_（2）若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时_ (填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射四、解答题11.一个装盛某种液体的圆柱形铁桶，其中央纵截面是边长为a的正方形，如图16所示当桶内没有液体时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B当桶内液体的深度为桶高的 时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的C点，C、B两点相距 a，求该液体的折射率（最后结果可用根式表示）12.如图所示，某玻璃砖的截面由半圆和正三角形组成，半圆的直径为d，正三角形的边长也为d，一束单色光从AB边的中点D垂直于BC射入玻璃砖中，结果折射光线刚好通过半圆的圆心O，光在真空中的传播速度为c，求：光在玻璃砖中传播的时间（不考虑光的反射）.人射光线的方向不变，将光在AB面上的入射点下移，使折射光线刚好能照射到圆的底部，入射点沿AB移动的距离为多少？这时光束在圆的底部经玻璃砖折射后的折射角为多少？ 13.如图所示，一束截面为圆形（半径R=1m）的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区屏幕S至球心距离为D=（ +1）m，不考虑光的干涉和衍射，试问：若玻璃半球对紫色光的折射率为n= ，请你求出圆形亮区的半径；若将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？ 五、综合题14.如图所示，一个半径为R的 透明球体放置在水平面上，一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出，最后射到水平面上的C点，已知 ，该球体对蓝光的折射率为 ，求：（1）这束蓝光从球面射出时的出射角 ； 15.如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深h=4m，水池底部中心有一点光源A，其中一条光线斜射到水面上距A为l=5m的B点时，它的反射光线与折射光线恰好垂直（1）求水的折射率n； （2）用折射率n和水深h表示水面上被光源照亮部分的面积（圆周率用表示） 答案解析部分一、单选题1.【答案】B 【解析】【解答】作出白光的折射光路图，可看出，白光从AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面AC时的入射角较大，且因紫光折射率大， ，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射，且不从AC面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC面射出。【分析】由于白光是复色光，各种色光的折射率不同，紫光的折射率最大，偏折程度最大；入射角逐渐减小到零的过程中，导致光线射到棱镜右侧面的入射角增大，当入射角达到某光的临界角时该光将发生全反射，分析色光的临界角大小可得出最先发生全反射的光。2.【答案】A 【解析】【解答】解：光线在AO面折射时，根据折射定律有： =n= ，得：sinr=0.5，可得折射角为：r=30过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大根据临界角公式：sinC= ，得临界角为：C=45如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180（120+45）=15，所以A到D之间没有光线射出由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为 90（30+15）=45所以有光透出的部分的弧长为 R故选：A【分析】作出两条特殊光线，一是从O点沿半径方向进入玻璃柱体的光线，在AO面上折射后传播入方向不变，二是在AB面上发生全反射的光线，有光透出的部分在这两条光线之间，然后根据几何关系求解3.【答案】B 【解析】【解答】假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示，在地球上B点的人将在太阳到达A点时才能看到日出；而若地球表面有大气层，由于空气的折射率大于1，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到了日出但B处的人认为光是沿直线传播的，则认为太阳位于地平线上的A点，而此时太阳还在地平线以下，日出时间提前了，所以无大气层时日出时间将延后【分析】根据光发生折射时的光线偏折情况和光在均匀介质中沿直线传播来解答此题。4.【答案】B 【解析】【解答】解：从题图可以看出，自行车的尾灯是利用了全反射的原理，使光线发生了180偏折，故ACD错误，B正确故选：B【分析】当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于临界角时发生全反射，根据这个条件分析5.【答案】C 【解析】【解答】A、若保持入射点O不动，将入射光SO顺时针旋转时，入射角增大时，根据反射定律知反射光线OA逆时针旋转，且逐渐增强故A错误B、由折射定律知，折射光线与入射光线同向旋转，则知光线OB顺时针旋转且逐渐减弱，故B错误CD、由光路图知：入射角小于折射角，说明介质相对介质是光密介质，当入射角增大能发生全反射，故光线OB逐渐减弱且可能消失，故C正确，D错误故选：C【分析】当入射角增大时，反射光增强，折射光线与入射光线同向旋转根据入射角与折射角的大小，分析折射率的大小，判断能否发生全反射6.【答案】A 【解析】【解答】解：AC、光线a的偏折程度大，根据折射定律公式n= ，知玻璃砖对a光的折射率大，根据公式v= ，知光线a在玻璃中的传播速度小，故A正确、B错误；B、在真空中，a光与b光的传播速度相等，都是c，故B错误；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a光先发生全反射，首先消失，故D错误；故选：A【分析】根据折射定律判断折射率大小，根据v= 判断光在玻璃中的传播速度大小；根据全反射条件，分析哪束光先发生全反射二、多选题7.【答案】A,B 【解析】【解答】由 ，B正确，C错误；由于 ，故光线是从空气射入玻璃中，A正确，D错误 【分析】主要考查你对实验：测定玻璃的折射率等考点的理解8.【答案】A,C,D 【解析】【解答】解：A、白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（a、b、c、d）依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小故屏上a处为红光，屏上d处是紫光，k同时可知，屏上d处的光在棱镜中传播速度最小故AC正确，B错误；D、太阳光进入三棱镜后发生色散，是由于不同频率的光在同种介质中折射率不同故D正确故选：ACD【分析】太阳光是复色光，经过三棱镜后由于折射率不同，导致偏折程度不同9.【答案】A,C 【解析】【解答】解：A、两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束I是复色光而光束、由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束、为单色光故A正确B、由图知：光束的偏折程度大于比光束的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束的折射率大于光束的折射率，故B错误C、一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等所以由光路可逆可得出射光线平行改变角，光线，仍保持平行故C正确；D、光束的折射率大于光束，则光束的频率大于光束，光束的波长小于光束的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光产生的条纹间距比光的小故D错误故选：AC【分析】光束I是反射光线，而光束、是由于两种色光的折射率不同，导致出现光线偏折分离但根据光路可逆可知出射光线仍与入射光线平行由光束、的位置可确定其折射率的不同，从而判定光的波长大小，可确定双缝干涉条纹间距的大小三、填空题10.【答案】；能 【解析】【解答】（1）如图所示，单色光照射到EF弧面上时恰好发生全反射，由全反射的条件可知由折射定律得 联立式解得n （2）当入射光向N端移动时，光线在EF面上的入射角将增大，所以能产生全反射。【分析】根据几何关系确定出在EF弧面上的临界角，根据 求出玻璃的折射率当入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时，通过比较入射角与临界角的大小关系确定能否发生全反射。四、解答题11.【答案】解：当液体的深度为桶高的 时，光路如图所示：由几何关系，知：|OE|= a，|BC|= a，|CD|= a所以：|OC|= = a则得sin=sin45= ，sin= = 根据折射定律表达式该液体的析射率n为：n= = = 答：该液体的折射率为 【解析】【分析】首先画出光路图，再根据几何关系求出入射角和折射角正弦值，就可结合折射定律求出液体的折射率12.【答案】解：由几何关系可知，光在AB面上的入射角为60，折射角为30根据折射率公式有 由几何关系可知，光在玻璃砖中传播的路程s=d光在玻璃砖中传播的时间 由几何关系可知 求得 因此入射点沿AB移动的距离 由几何关系可知，光线在玻璃砖底部的入射角为30，根据光路可逆可知，光线在玻璃砖底部的折射角为60 【解析】【分析】（1）利用几何关系求出光的路程，再求出光在介质中的传播速度。（2）结合光的折射定律，利用几何关系求解即可。13.【答案】解：如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E，E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径设紫光临界角为C，由全反射的知识：sinC= 由几何知识可知： AB=RsinC= OB=RcosC=R BF=ABtanC= GF=D（OB+BF）=D 又 = 所以有：rm=GE= AB=D nR，代入数据得：rm=1m将题干中紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是紫色因为当平行光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率最大，临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光线与屏幕的交点最远故圆形亮区的最外侧是紫光答：圆形亮区的最大半径为1m屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是紫光 【解析】【分析】（1）光线沿直线从O点穿过玻璃，方向不变从A点射出玻璃砖的光线方向向右偏折，射到屏幕S上圆形亮区，作出光路图，由光的折射定律结合数学几何知识求出圆形亮区的半径（2）当光线从空气垂直射入半圆玻璃砖，