高三物理总复习一轮课时作业 光的全反射　光导纤维 新人教版.doc

新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业课时作业44光的全反射光导纤维时间：45分钟满分：100分一、选择题(8864)1空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图1所示方框内有两个折射率n1.5的玻璃全反射棱镜下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生图1所示效果的是() 图1解析：四个选项产生的光路效果如下图2所示：由上图可知选项b正确图2答案：b2光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务，目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络下列说法正确的是()a光纤通信是利用光作为载体来传递信息b光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理c光导纤维传递光信号是利用光的色散原理d目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝解析：光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝，直径只有几微米到一百微米之间，由内芯和外套组成，内芯的折射率大，其原理是光传播时在两个界面处发生全反射，故d对，b、c错光是一种电磁波，它像无线电波一样，作为一种载体来传递信息，a对答案：ad3如图3所示，一束白光通过玻璃棱镜发生色散现象，下列说法正确的是()图3a红光的偏折最大，紫光的偏折最小b红光的偏折最小，紫光的偏折最大c玻璃对红光的折射率比紫光大d玻璃对紫光的传播速度比红光大解析：求解本题，分清折射率的大小是关键，白光通过玻璃棱镜发生色散，是由于各种色光在玻璃中的折射率不同，对红光和紫光来说，玻璃对紫光的折射率大，紫光在玻璃中的偏折大，在玻璃中的传播速度小答案：b4如图4所示，放在空气中折射率为n的平行玻璃砖，上、下表面m和n平行，p、q两个侧面相互平行且与m、n垂直一束光射到表面m上(光束不与m平行)，则()图4a如果入射角大于临界角，光在表面m发生全反射b无论入射角多大，光在表面m都不会发生全反射c光可能在表面n发生全反射d由于m与n平行，光只要通过m就不可能在表面n发生全反射解析：如图5甲所示，光射到表面m的入射角为i(i90)，折射角为r，则sinrsinc.由于m、n相互平行，故表面n的入射角irc，也就是说光只要通过m就不可能在表面n发生全反射图5答案：bd5在完全透明的水下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形的透光圆面，若透光圆面的半径匀速增大，则光源正()a加速上升b加速下降c匀速上升 d匀速下降解析：所形成的透光圆面是由于全反射造成的，如图6甲所示，圆面的边缘处是光发生全反射的位置，即ic.图6若光源向上移动，只能导致透光圆面越来越小，所以光源只能向下移动如图6乙所示，取时间t，则透光圆面半径的扩大量为svt.由几何知识可得：hscoscvtcosc设这段时间内，光源下移的距离为l.由几何关系可知：lvtcotc由上面的表达式可知：vtcotc为定值，l与t成正比关系，满足匀速运动条件，所以，光源向下匀速运动答案：d6酷热的夏天，在平坦的柏油公路上，你会看到在一定的距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影但当你靠近“水面”时，它却随你的靠近而后退对此现象正确的解释是()a这是光在空气中沿直线传播而形成的b“水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉c太阳辐射地面，使地表空气温度升高，折射率大，发生全反射d太阳辐射地面，使地表空气温度升高，折射率小，发生全反射解析：可粗略地认为地表空气是由许多水平的气层组成，由于太阳辐射，越接近地表空气折射率越小，光线从上一气层进入下一气层时就要偏离法线方向，入射角逐渐增大，直至发生全反射，故d选项说法正确答案：d7.如图7所示，有一束平行于等边三棱镜截面abc的单色光从空气射向e点，并偏折到f点已知入射方向与边ab的夹角为30，e、f分别为边ab、bc的中点，则()图7a该棱镜的折射率为b光在f点发生全反射c光从空气进入棱镜，波长变小d从f点出射的光束与入射到e点的光束平行解析：本题考查折射率和全反射的有关知识，意在考查考生运用几何光学知识解决问题的能力由几何知识可知三角形ebf为等边三角形，故从e点入射的光线，入射角为60，折射角为30，由折射定律可知n，a正确；光射在f点时，入射角为30，故不发生全反射，折射角为60，bd错；光从空气中进入棱镜中，光速减小，而光的频率不变，所以光在棱镜中的波长变小，c正确答案：ac8.如图8所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为r，rr.现有一束单色光垂直于水平端面a射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面b射出设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则()图8an可能为 bn可能为2ct可能为 dt可能为解析：本题考查几何光学的基本原理折射定律和反射规律，意在考查考生的理解能力、推理能力和分析综合能力根据题意可画出光路图如图9所示，则两次全反射时的入射角均为45，所以全反射的临界角c45，折射率n，a、b项均正确；波在介质中的传播速度v，所以传播时间t，cd项均错误图9答案：ab二、计算题(31236)9.一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图10为过轴线的截面图，调整入射角，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射已知水的折射率为，求sin的值。图10解析：图11当光线在水面发生全反射时，有sinc当光线从左侧射入时，由折射定律n联立式，代入数据可得sin答案：10.如图12所示，ab为一长l30 km的光导纤维，一束光线从端面a射入，在侧面发生全反射，最后从b端面射出已知光导纤维的折射率n1.35，光线从纤维内侧面向外射出时，临界角的正弦值为0.9，设在侧面发生全反射的光线从a端传播到b端所需时间为t，求t的最小值和最大值图12解析：光线在光导纤维中传播的时间取决于光沿ab方向的分速度大小，这与入射角的大小有关设光在光导纤维中传播的速度为v，则当入射角10时，光在光导纤维中沿ab方向直线传播，此时时间最短，为：tmin，又v可得：tmin1.35104 s当入射角恰能使光线在光导纤维侧面发生全反射时，光在沿ab方向分速度最小，对应时间最长，为：tmzx1.5104 s答案：1.35104 s1.5104 s11.某种液体的折射率为，在其液面下有一可绕垂直纸面o轴匀速转动的平面镜oa，oa的初始位置与液面平行，如图13所示在液面与平面镜间充满自左向右的平行光线若在平面镜逆时针旋转一周的过程中，光线射入空气中的时间为2 s试问：图13(1)平面镜由初始位置转过多大角度时，光线开始进入空气？(2)平面镜转过角度在多大之间时光线能进入空气，并求其转动的角速度解析：(1)设临界角为c，则sinc，所以c