2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析.doc

2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析基础过关1.光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，如图4-3-2所示，正确的是（玻璃的折射率为1.5）( )图4-3-2A.图乙、丙、丁 B.图甲、丁C.图乙、丙 D.图甲、丙解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得C=arcsin=arcsin=4149,入射角50大于临界角，将发生全反射，故正确答案是A.答案：A2.一束光从空气射向折射率为n=的某种玻璃的表面，如图4-3-3所示，i代表入射角，则( )图4-3-3A.当i45时，会发生全反射现象B.无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45C.欲使折射角r=30，应以i=45的角度入射D.当入射角i=tan-1时，反射光线跟入射光线恰好互相垂直答案：BC3.在完全透明的水下某处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，如果圆形透光平面的半径匀速增大，则光源在( )A.加速上升 B.加速下沉 C.匀速上升 D.匀速下沉答案：D4.如图4-3-4所示，光线从空气垂直射入棱镜界面的BC上，棱镜的折射率n=,这条光线离开棱镜时与界面的夹角为( )图4-3-4A.30 B.45 C.60 D.90解析：光路图如图4-3-5所示，此棱镜的临界角为C，则sinC=,C=45光线在AB面上发生全反射，又n=,sin=,=45.图4-3-5答案：B5.如图4-3-6所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是( )图4-3-6A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射答案：BCD6.关于全反射，下列说法中正确的是( )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.光线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，在界面发生全反射解析：全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于或等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质.答案：CD7.已知介质对某单色光的临界角为C，则( )A.该介质对单色光的折射率等于B.此单色光在该介质中的传播速度等于csinC（c是光在真空中的传播速度）C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍解析：由临界角的计算式sinC=得n=,选项A正确；将n=代入sinC=得sinC=,故v=c sinC,选项B正确；设该单色光的频率为f，在真空中的波长为0,在介质中的波长为,由波长、频率、光速的关系得c=0f,v=f,故sinC=,=0sinC,选项C正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D错误.答案：ABC综合运用8.如图4-3-7所示，ABCD是两面平行的透明玻璃砖，AB面和CD面平行，它们分别是玻璃和空气的界面，设为界面和界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，则( )图4-3-7A.只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全反射现象C.不管入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象解析：在界面光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不发生全反射现象，则选项C正确；在界面光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面和界面平行，光由界面进入玻璃后再达到界面，在界面上的入射角等于在界面上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D也正确，选项C、D正确.答案：CD9.一个半圆柱形玻璃体的截面如图4-3-8所示，其中O为圆心，aOb为平面acb为半圆柱面，玻璃的折射率n=.一束平行光与aOb面成45角照到平原上，将有部分光线经过两次折射后从半圆柱面acb射出，试画出能有光线射出的那部分区域，并证明这个区域是整个acb弧的一半.图4-3-8解析：能射出的那部分光线区域如图4-3-9所示.根据折射定律n=sini/sinr知图4-3-9sinr=sini/n=sin45/=,可见r=30,由全反射临界角sinC=知C=45,由图知对号典型光线有aOd=180-C+（90-r)=180-45+（90-30)=75,对号典型光线有bOe=180-C+（90+r)=180-45+（90+30)=15,可见射出区域为dOe所对应的圆弧.因dOe=180-aOd-bOe=180-75-15=90.10.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个半径为r的圆形发光面.为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？解析：根据题述，光路如图4-3-10所示，图中，S点为圆形发光面边缘上一点.由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就不能射出玻璃板了.图4-3-10图中r=dtanC=,而sinC=,则cosC=,所以r=.故应贴圆纸片的最小半径R=r+r=r+.答案：r+11.如图4-3-11所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n.光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？（设光在直空中的光速为c)图4-3-11解析：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象.要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小.光导纤维的临界角为C=arcsin.光在光导纤维中传播的路径为d=nL.光在光导纤维中传播的速度为v=.所需最长时间为tmax=.答案：12.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图4-3-12所示.该材料的折射率是多少.图4-3-12解析：如图4-3-13所示，根据折射定律：n= 图4-3-13由题意可知：sinC= 而C=90-r 由得cosr= 而cosr=代入得= 联立和得，n=.答案：13.已知水的折射率为，在水面下放一个强点光源S，则可在水面上看到一个圆形透光面.如果这个透光面的直径D为4 m，求光源离水面的距离H.解析：在水面上看到的圆形透光面，是水面下点光源发出的光穿过水面进入空气而形成的.如果水中点光源发出的光射向水面时，入射角大于等于临界角，这些光线将发生全反射，则光不能穿过水面.如图4-14所示，点光源S发出的光线SA、SB到达水面时，恰好发生全反射，C是临界角，在AB区域内有光射入空气.由几何关系可知：tanC=而sinC= 所以H=m=1.76 m答案：1.76 m附送：2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第四章第二节测定介质的折射率 Word版含解析基础过关1.测定玻璃的折射率时，为了减少实验误差，应该注意的是( )A.玻璃砖的宽度宜大些 B.入射角应尽量小些C.大头针应垂直地插在纸面上 D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些解析：该实验误差来源主要是折射角的测量值，为使折射角的测量值尽量准确，（1）要使入射角大些；（2）玻璃砖的宽度大些；（3）大头针的间距要大些；（4）大头针要竖直插，故A、C、D正确.答案：ACD2.某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00 cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O和O连线延长线于C点，过A点作法线NN的垂线，AB交NN于B点，过C点作法线NN的垂线CD交NN于D点，如图4-2-5所示，用刻度尺量得OB=8.00 cm,CD=4.00 cm,由此可得出玻璃的折射率n=_.图4-2-5解析：由光路图以及几何关系可知：n=1.5答案：1.53.测定玻璃砖折射率的实验如图4-2-6所示，在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线，它们分别是_、_、_，最后按正确的要求插上大头针P3、P4，由P3、P4的位置决定了光线_的方向，从而确定了折射光线_的方向.图4-2-6解析：首先画出直线aa代表玻璃砖的一个侧面，再画MM表示法线，画AO表示入射光线，根据光沿直线传播的经验，利用大头针P3P4确定出射光线，也就确定了出射光线的出射点O，画出OO直线为折射光线.答案：aa,MM,AO,OB,OO综合运用4.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图4-2-7所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果图4-2-7（1）在这四个图中肯定把针插错了的是_.（2）在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是_，计算玻璃的折射率的公式是_.解析：（1）垂直射入半圆柱玻璃砖平面的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不能与入射光线平行（除过圆心的光线），A错.（2）测量较准确的是图D，因B图的入射光线经过圆心，出射光线没有发生折射，C图的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小不易测量，会产生较大的误差，测量出入射角与折射角后，由折射定律求出折射率n=.答案：（1）A （2）D，n=5.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图4-2-8所示.图4-2-8（1）在本题的图上画出所需的光路.（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_、_，在图上标出它们.（3）计算折射率的公式是n=_.解析：（1）如图4-2-9所示画出通过P1、P2的入射光线交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O,则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线.图4-2-9（2）在所画的图上，标明入射角i和折射角r，并画出虚线部分.用量角器测量出i和r或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度.（3）n=或因为sini=,sinr=,则n=.答案：（1）见上图 （2）入射角i，折射角r （3)n=6.两个同学各设计一个数据记录表格，而且都已完成了计算，你认为谁的是对的？甲设计的表格是：次数isinirsinrnn1300.50020.90.3221.5521.5422450.70730.50.4611.5333600.86638.00.5621.541乙设计的表格是：次数123角平均值正弦值ni304560450.7071.568r20.930.538.029.80.451解析：由n=可知，n的测量值应为每次测量的入射角的正弦与折射角的正弦比值的平均值，而不是每次测量的入射角的平均值的正弦与折射角的平均值的正弦之比，故甲正确.答案：甲正确7.在测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面的两直线aa和bb后，不慎误将玻璃砖向上平移如图4-2-10中的虚线所示，若其他操作正确，测量得的折射率将_（填“偏大”“偏小”或“不变”）.图4-2-10解析：测定玻璃折射率的实验关键是找出入射光线在玻璃砖中的折射光线从而找出折射角.现在将其光路图作出后，进行比较，看一看由于玻璃砖向上的平移，是否影响到折射角大小的变化.如图4-2-11所示，由图可知，由于是平移，玻璃砖的界面与两直线aa和bb均平行，入射光的入射角在两平行线上的入射角相同，又由于aa和bb的距离与玻璃砖的厚度相同，从玻璃砖出射的光线的出射点和上表面的入射点连线就是在玻璃砖中的折射光线，由图4-2-11可知，尽管玻璃砖发生了平移，但是实际上的折射光线（图中的实线）和所作的折射光线（图中的虚线）是互相平行的，也就是说入射光线在玻璃砖中的折射角相同，入射角一定，折射角相同，故不影响实验结果，所以填“不变”.图4-2-11答案：不变8.某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，已得到一块平行玻璃（图中的MN-QP）的实验光路图.因未及时处理数据，过一段时间后拿出图一看，不知被谁在MN一侧多画了几道“光线”，如图4-2-12所示.请指出a、b、c、d中_线才是他实验中得到的光线.图4-2-12解析：根据折射定律，出射光线应与入射光线平行，且向左下方平移，故只有光线c才是实际中得到的入射光线.答案：C9.