粤教版选修34 认识 光的全反射现象 第1课时 作业.docx

一、选择题1.如图所示，一束光从空气垂直射到直角三棱镜的界面ab上，棱镜材料的折射率为1.414，这束光线从bc边射出棱镜后与界面bc的夹角为 ()a90 b60 c30 d45答案d解析由sinc得c45，如图所示，则光在ac界面射向真空时发生全反射。由几何关系可求得在bc面的入射角i30，由折射定律n得sinrnsinisin30，所以r45，则这束光线从bc边射出棱镜后与界面bc的夹角为45，故d正确。2如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，o点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是 ()答案a解析光沿玻璃砖截面半径射向o点，在界面处，入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于入射角，a正确，c错误；光由空气射向玻璃砖时，不会发生全反射，在玻璃中的折射角应小于入射角，b、d错误。3空气中悬浮着一颗球形小水珠，一缕阳光水平射入其中，如图所示。n甲、n乙和n丙分别表示水对甲光、乙光和丙光的折射率。则以下表述正确的是()an甲n乙n丙b波长的关系甲乙乙丙d光由水珠出射到空气的折射角关系甲乙丙答案d解析由题图可知，丙光的偏折最大，折射率最大，甲光的偏折最小，折射率最小，a错误；根据频率与波长的关系，丙光的波长最小，甲光的波长最大，b错误；根据折射率与频率的关系，频率越大，折射率越大，知丙光的频率最大，甲光的频率最小，c错误；如图所示，由几何知识可知，光从水珠到空气的入射角i与光从空气到水珠的折射角r相等，又n，故i，三种光从空气到水珠的入射角i相同，所以由水珠出射到空气的折射角关系甲乙丙，d正确。4图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图。他让光从空气射向玻璃砖，在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦(sinr)与入射角正弦(sini)的关系图象。则下列说法正确的是()a该玻璃的折射率nb该玻璃的折射率n1.5c光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率变为原来的倍d光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波波长变为原来的1.5倍答案b解析由折射定律n可知，折射角正弦(sinr)与入射角正弦(sini)的关系图象的斜率的倒数表示折射率，所以n1.5，a错误，b正确；光由空气进入该玻璃砖中传播时，光波频率不变，由n可知，光波波长变为原来的，c、d错误。5某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示，o是圆心，mn是法线，ao、bo分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sinisinr图象如图乙所示。则()a光由a经o到b，n1.5b光由b经o到a，n1.5c光由a经o到b，n0.67d光由b经o到a，n0.67答案b解析在本题中，介质折射率为空气中角度的正弦和介质中角度的正弦之比，则n1.5。由题给信息知入射角为i，i介，c正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到e点的光束平行，d错误。8.如图所示，实线为空气和水的分界面，一束蓝光从空气中的a点沿ao1方向(o1点在分界面上，图中o1点和入射光线都未画出)射向水中，折射后通过水中的b点。图中o点为a、b连线与分界面的交点。下列说法正确的是 ()ao1点在o点的右侧b蓝光从空气中射入水中时，速度变小c若沿ao1方向射向水中的是一束紫光，则折射光线有可能通过b点正下方的c点d若沿ao1方向射向水中的是一束红光，则折射光线有可能通过b点正上方的d点e若蓝光沿ao方向射向水中，则折射光线有可能通过b点正上方的d点答案bcd解析根据折射定律可知，光由空气斜射入水中时入射角大于折射角，则画出光路图如图所示，可知o1点应在o点的左侧，故a错误。光从光疏介质(空气)进入光密介质(水)中时，速度变小，故b正确。紫光的折射率大于蓝光，所以入射角相同时，折射角要小于蓝光的，则可能通过b点正下方的c点，故c正确。若是红光，折射率小于蓝光，入射角相同时，折射角大于蓝光的，则可能通过b点上方的d点，故d正确。若蓝光沿ao方向射入，根据折射定律可知，折射光线应该在o1b线的右侧，不能通过b点正上方的d点，故e错误。二、非选择题9.如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针p1、p2确定入射光线，并让入射光线过圆心o，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针p3，使p3挡住p1、p2的像，连接op3，图中mn为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，b、c分别是入射光线、折射光线与圆的交点，ab、cd均垂直于法线并分别交法线于a、d点。(1)设ab的长度为l1，ao的长度为l2，cd的长度为l3，do的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_。(2)该同学在插大头针p3前不小心将玻璃砖以o为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案(1)l1和l3n(2)偏大解析(1)sin1，sin2，玻璃砖的折射率n，因此只需测量l1和l3即可。(2)当玻璃砖顺时针转过一个小角度时，入射角增大，折射角也增大，但增大较小，折射光线顺时针偏转一个小角度，在处理数据时，认为玻璃砖没有转动，原法线ad位置不变，因此，由于入射光线与ad夹角没变，圆形玻璃砖半径不变，所以l1不变，而折射光线与ad夹角变小，所以l3减小，所以测量值n将偏大。10.有一个上、下表面平行且足够大的玻璃平板，玻璃平板的折射率为n、厚度为d12 cm。现在其上方的空气中放置一点光源s，点光源距玻璃板的距离为l18 cm，从s发出的光射向玻璃板，光线与竖直方向夹角最大为53，经过玻璃板后从下表面射出，形成一个圆形光斑，如图所示。求玻璃板下表面圆形光斑的半径(sin530.8)。答案33 cm解析由题意可知光在玻璃板上表面发生折射时的最大入射角为，设其折射角为r，由折射定律可得n，代入数据可得r37。光在玻璃板下表面发生折射时，由于最大入射角为r37，sin37，故r小于玻璃板的临界角，所以不会发生全反射。光在玻璃板中传播的光路图如图所示。光从玻璃板下表面射出时形成一个圆形发光面，设其半径大小为r，则rltandtanr，代入数据可得r33 cm。11.半径为r的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，o点为圆心，oo与直径ab垂直。足够大的光屏cd紧靠在玻璃砖的左侧且与ab垂直。一光束沿半径方向与oo成30射向o点，光屏cd区域出现两个光斑，两光斑间的距离为(1)r。求：(1)此玻璃的折射率；(2)当变为多大时，两光斑恰好变为一个。答案(1)(2)45解析(1)光束在ab界面，一部分发生反射，另一部分发生折射，设折射角为，光路图如图所示。由几何关系得：l1r。根据题意两光斑间的距离为l1l2(1)r，所以l2r，所以aod45，则45。根据折射定律，折射率n。(2)若光屏cd上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射。由sinc得临界角为c45，即当45时，光屏上两个光斑恰好变为一个光斑。12.如图所示，一玻璃球体的半径为r，o为球心，ab为直径。来自b点的光线bm在m点射出，出射光线平行于ab，另一光线bn恰好在n点发生全反射。已知abm30。求：(1)玻璃的折射率；(2)球心o到bn的距离。答案(1)(2)r解析(1)设光线bm在m点的入射角为2，折射角为1，由几何知识可知230，160，根据折射定律得n，代入数值得n。(2)光线bn恰好在n点发生全反射，则bno为临界角c，sinc设球心到bn的距离为d，由几何知识可知drsincr。13.如图所示，半径为r的透明半球体对某种光的折射率为，在离透明半球体2.8r处有一与透明半球体平面平行的光屏。该种平行光垂直透明半球体的平面射入，在光屏上形成一个圆形亮斑。(1)求光屏上亮斑的直径；(不考虑光线在半球体内的多次反射)(2)若入射光的频率变大，则亮斑的直径如何变化？答案(1)6.8r