学鲁科版选修34 4.2全反射 作业（2）.docx

2017-2018学年度鲁科版选修3-4 4.2全反射 作业（2）1一束光线从折射率为的玻璃射向空气，入射角为下列四幅光路图中正确的是（ ）a. b. c. d. 2一束复色光以入射角从玻璃界面射向空气时分成、三束光，如图所示，则（ ）a. 用同一装置做光的双缝干涉实验时， 光相邻的干涉条纹间距最大b. 在玻璃中光速度最大c. 发生全反射时光的临界角比光大d. 若逐渐增大入射角， 光将首先返回玻璃中3如图所示，一束复色光从长方体玻璃砖上表面射入玻璃，穿过玻璃砖后从侧表面射出变为a、b两束单色光，以下说法正确的是a. 玻璃对a光的折射率较大b. 从玻璃射入空气发生全反射时a光临界角大c. 若经同一装置做双缝干涉实验，b光的条纹间距大d. 若照射同一光电管都能发生光电效应，a光照射时逸出的光电子最大初动能大4如图所示，只含黄光和紫光的复色光束，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱内，被分成两光束， 和沿如图所示的方向射出，则：（ ）a. 为黄色， 为紫色b. 为紫色， 为黄色c. 为黄色， 为复色d. 为紫色， 为复色5某种色光在传播过程中，下面说法正确的是（ ）a. 当它的频率不发生改变时，一定是在同一种介质中传播b. 当它的速度由小变大时，一定是从光疏介质进入光密介质c. 当它的速度由小变大时，一定是从密度大的介质射向密度小的介质d. 当它的波长由长变短时，一定是从光疏介质进入光密介质6一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（ ）a. 介质1的折射率最大b. 介质2是光密介质c. 光在介质2中的速度最大d. 当入射角由45逐渐增大时，在2、3分界面上可能发生全反射7如图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中e、f、g、h将半径om分成5等份，虚线ee1、ff1、gg1、hh1平行于半径on，on边可吸收到达其上的所有光线已知该棱镜的折射率n=，若平行光束垂直入射并覆盖om，则光线a. 只能从圆孤nf1射出b. 只能从圆孤ng1射出c. 可能从圆孤g1h1射出d. 可能从圆孤h1m射出8一束由两种频率不同的单色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束，如图所示，则a、b两束光 a. 垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长b. 从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的大c. 分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻亮条纹间距小d. 若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大9如图所示，一束由红光和紫光组成的复色光沿po方向垂直于ab边射人玻璃三棱镜后，在界面ac上的o处分成两東光线沿和方向射出，则下列说法正确的是（ ）a. 为紫光, 为红光b. 为红光, 为红紫复色光c. 为紫光, 为红紫复色光d. 为红光, 为紫光10每年夏季，我国多地会出现日晕现象。日晕是当日光通过卷层云时，受到冰晶的折射或反射形成的。图甲所示为一束太阳光射到六角形冰晶时的光路图，a、b为其折射出的光线中的两种单色光。下列说法正确的是a. 在冰晶中，b光的传播速度小b. 通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距大c. 从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角小d. 照射同一光电管时，a光使其逸出的光电子最大初动能大11长度为20cm柱状透明工艺品由折射率为的材料构成，其横截面aob形状如图所示，侧边ao、bo边长均为3cm，夹角为，底边ab为半径为r的一段圆弧，其对应的圆心角也为。单色平行光束沿与oa面成角的方向斜向下射向整个oa侧面，折射进入该柱状介质内，求：光线射到oa面时折射角的大小；从下部观察，ab所在底面透光的面积(二次反射光线很微弱，忽略不计)。12如图所示是一透明物体的横截面，横截面为等腰三角形abc，边长ab长为a，底面ac镀有反射膜。今有一条光线垂直ab边从中点入射，进入透明物体后直接射到底面ac上，并恰好发生全反射，（已知光在真空中的传播速度为c）求：透明物体的折射率和光在透明物体内的传播时间；若光线从ab面沿平行于底面的方向射向透明物体，求光线最终离开透明物体时的出射角。13如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知a60，c90，一束极细的单色光从ab面的d点入射，入射角为i = 45，bdl，ab = 4l，光线恰射到bc的中点，光在真空中的传播速度为c。求：（1）玻璃的折射率n ；（2）光从进入棱镜到它第一次射出棱镜所经历的时间t。14有人在河面上游泳，头部露出水面，见河底有一物体，与他的眼睛在同一竖直线上，当他缓慢地再前进4m到达a点时，物体忽然不见了，巳知水的折射率为4/3，不计眼睛与河面间的高度（结果可以保留根式或分数），求：物体距河面的距离从物体发出的光传播到a点所用的时间。15一公园的湖面上修建了一个伸向水面的观景平台，如图所示为其竖直截面图，水平湖底上的p点位于观景平台右侧边缘正下方，观景平台下表面距湖底的高度为h=4m，在距观景平台右侧边缘正前方d=4m处有垂直湖面足够大的宣传布幕在p点左侧l=3m处湖底上的q点安装有一单色光光源（可视为点光源）已知水对该单色光的折射率n=43，当水面与观景平台的下表面齐平时，只考虑在图中截面内传播的光，求：该光源发出的光照射到布幕上的最高点距水面的高度h；该光源发出的光能射出水面的最远位置距观景平台右侧的最远距离s试卷第5页，总5页本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。参考答案1a【解析】光从玻璃进入空气可能发生全反射，根据全反射临界角公式可计算出，临界角小于入射角，所以发生全反射，a正确【答案】d【解析】试题分析：由图看出三束光的入射角i相同，a光的折射角最小，c光的折射角最大，根据折射定律分析折射率大小关系，从而判断出频率关系和波长关系由临界角公式，分析临界角的大小根据分析干涉条纹间距的大小由光线图可知，折射率，由得，三种光在玻璃中的传播速度： ，根据可得a光的临界角最大， 光的临界角最小；若逐渐增大入射角， 光发生全反射，即光将首先全部返回玻璃中，bc错误d正确；折射率越大，频率越大，根据可知，根据可得光的干涉条纹间距最大，a错误3b【解析】试题分析：根据光的偏折程度比较出光的折射率大小，从而得出光子频率的大小，通过比较出光波的波长大小，根据比较出经同一装置做双缝干涉实验条纹间距大小，根据比较逸出的光电子最大初动能大小如图所示，b光的偏折程度大于a光的偏折程度，知b光的折射率大于a光的折射率，即，a错误；根据可知折射率越大，全反射角越小，b正确；根据知，b光的频率大，则b光的波长小于a光的波长。根据公式可知a光的条纹间距大，c错误；根据可知频率越大，逸出的光电子的最大初动能越大，故b光照射时逸出的光电子最大初动能大，d错误4d【解析】在同一种介质中，对紫光的折射率大于对黄光的折射率，故在黄光能够发生全反射时，两种光都能够发生全反射，所以正确的情况是黄光的入射角恰好等于临界角，而紫光的入射角已经大于临界角，d正确故选d5d【解析】光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以光在不同介质中传播时频率不变，可以知道频率不发生改变时，光不一定是在同一种介质中传播，故a错误当它的速度由小变大时，由知， 变大， 变小，则一定是从光密介质进入光疏介质，故b错误当它的速度由小变大时，一定是从光密介质进入光疏介质，而不一定从密度大的介质射向密度小的介质，故c错误当它的波长由长变短时，因为频率不变，由式分析波速变小，则一定是从光疏介质进入光密介质，故d正确故选d6c【解析】由图可知，光从介质1射入介质2中折射角大于入射角，则n1n2光从介质2射入介质3中折射角小于入射角，则n2n3，据光的可逆性知，光从2射向1或从2射向3时，入射角相等，从折射角上可判断n3n1，所以有n3n1n2，即介质3折射率最大，故a错误。由对a的分析可知，相对来说，2是光疏介质，故b错误；根据公式： ，因2的折射率最小，所以光在介质2中的传播速度最大，故c正确；当入射角由45逐渐增大时，光从2到3是从光疏介质到光密介质，全反射只有光从光密介质射向光疏介质时才能发生，所以在此界面上不会发生全反射，故d错误。所以c正确，abd错误。7a【解析】由临界角公式，得，设圆弧的半径为r，则有，则当光线从f点入射到圆弧面点时，恰好发生全反射；当入射点在的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出；当入射点在的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆弧射出，故a正确，bcd错误；故选a.8a【解析】由图可知，a光的偏折角大于b光的偏折角，故说明a光的折射率大于b光的折射率，根据折射率与光的频率的关系可知，a光的频率大于b光的频率；根据： 可知a光在介质中的速度小于b光的速度，所以从p点垂直穿过玻璃三棱镜，a光所用时间比b光长，故a正确。a光的折射率大于b光的折射率，根据公式sinc=分析知，a光临界角比b光的小，故b错误。a光的频率大于b光的频率，根据：c=f可知，a光的波长小于b光，由公式x=可知，a光的干涉条纹小于b光的干涉条纹；故c错误。因a光的频率大于b光，则若照射同一金属都能发生光电效应，a光照射时逸出的光电子最大初动能大，选项d错误；故选a。点睛：本题关键要掌握光的折射定律、全反射临界角公式sinc=和双缝干涉条纹间距公式x=等多个知识点，知道折射率与光的频率、波长的关系9b【解析】因为红光的折射率小于紫光的折射率大小，根据sinc=1/n知，紫光的临界角小，两束光在ac面上的入射角相等，知紫光发生全反射，所以om为红光，on为红紫色复合光。故b正确，acd错误；故选b.10a【解析】由图看出，太阳光射入六角形冰晶时，a光的偏折角小于b光的偏折角，由折射定律得知，六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，根据v=c/n可知在冰晶中，b光的传播速度小，选项a正确；在真空中a光波长大于b光波长，根据可知，通过同一装置发生双缝干涉，b光的相邻条纹间距小，故b错误；根据sinc=1/n可知从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大，选项c错误；由于六角形冰晶对a光的折射率小于对b光的折射率，故b光的频率较大；根据公式e=hv，频率越大，光子的能量越大，即b光光子的能量较大，照射同一光电管时，b光使其逸出的光电子最大初动能大，故d错误；故选a.点睛：本题可以用红光与紫光类比a光和b光，对于七种单色光的折射率、波长、频率等等之间的关系，是考试的热点，要牢固掌握。11（1）300（2）【解析】所有光线在oa面上入射角都相同，由折射定律知，其中，解得折射角；如图所示，进入介质内的光线，在ab弧上到达位置越向左入射角越大，光线射向m点时，折射到ab弧上p点，此时恰好发生全反射， 此时入射角为c，则c=45，由几何关系可知，故【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律、临界角公式、光速公式，运用几何知识结合解决这类问题12(1) （2） 【解析】（1）根据题意，光线射到ac面上时入射角度恰好为临界角c，由几何关系c=45，根据可得由几何关系可知光在透明物体中的传播路径长为a，设光在介质中的传播速度为v有 可得（2）设此时光在ab面的入射角为，折射角为r，由题意可知， =45根据公式 可得r=30由几何关系可知=45，=+知=15，光在ac面的入射角为75，发生全反射设在bc面的入射角为，折射角为r，根据几何关系， =30根据公式代入数值可得r=4513（1） （2）【解析】作出光线在直角玻璃三棱镜中的光路图。设在ab界面上折射角为r，根据题意光线射到bc中点e，延长过e点的法线交ab边于g，由几何关系得：r =30根据光的折射定律有： 设光在玻璃内的临界角为c，则有： 解得：n= ，c =45故光线在bc面上入射角为i=600发生全反射，光线将平行于ab射向ac中点f，在f点的入射角为i=300，将从f点射出玻璃，故光线在玻璃中传播的距离为： 设玻璃中光速为v，有： 解得： 点睛：本题是几何光学问题，做这类题目，一般首先要正确画出光路图，当光线从介质射入空气时要考虑能否发生全反射，要能灵活运用几何知识帮助我们分析角的大小。14437m2.37108s【解析】设水深为h，前进r=4m后的光路图如图所示，物体发出的光线在水面上发生了全反射，则此时人看不到物体了，根据几何知识可得sinc=1n=rr2+h2，代入数据可得h=437m由v=cn，t=r2+h2v，解得t=6427108s2.3710-8s；【点睛】解决光学问题的关键要掌握全反射的条件、折射定律n=sinisinr、临界角公式sinc=1n、光速公式v=cn，运用几何知识结合解决这类问题153m 12773m【解析】试题分析：射向观景台右侧边缘的光线折射后射到布幕上的位置最高，作出光路图，由数学知识求折射角的正弦值，即可由折射定律求出入射角的正弦，再由数学知识求解高度h、点光源s接近水面时，入射角为90，光能照亮的距离最远，由折射定律求出折射角，即可由几何知识求