高中物理第十三章光第2节全反射课后课时作业(含解析)新人教版选修3-4

高中物理第十三章光第2节全反射课后课时作业(含解析)新人教版选修3-4高中物理第十三章光第2节全反射课后课时作业(含解析)新人教版选修3-4/高中物理第十三章光第2节全反射课后课时作业(含解析)新人教版选修3-4第2节全反射组：合格性水平训练1．(光密介质与光疏介质)(多项选择)以下说法正确的选项是( )A．因为水的密度大于酒精的密度，因此水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，因此水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的流传速度较大D．同一束光，在光密介质中的流传速度较小答案BD解析因为水的折射率小于酒精的折射率，因此水对酒精来说是光疏介质，A错误，B正c确；由v＝n可知，同一束光在光密介质中的流传速度较小，故C错误，D正确。2．(全反射的条件)(多项选择)对于全反射，以下说法中正确的选项是( )A．发生全反射时，仍有折射光芒，但是折射光芒特别弱，因此能够以为不存在折射光芒而只有反射光芒B．光从光密介质射向光疏介质时，必定会发生全反射现象C．光从光疏介质射向光密介质时，不能够能发生全反射现象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，在界面处发生了全反射答案CD解析全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，发生全反射时所有光芒均不进入光疏介质，故A、B错误，C正确；当光芒经由水或玻璃射向气泡时，因为水和玻璃的折射率均大于空气的折射率，部分光芒在界面处发生全反射，因此气泡会显得特别亮，D正确。3．(临界角)光在某种介质中流传时的速度为1.5×108m/s，那么，光此后种介质射向空气并发生全反射的临界角应为( )A．60°B．45°C．30°D．75°答案Cc1v1.5×1081解析依据n＝v，sinC＝n，得sinC＝c＝3.0×108＝2，解得C＝30°，C正确。4．(全反射的应用)以以下图，自行车的尾灯采纳了全反射棱镜的原理。它固然自己不发光，但在夜间骑行时，从后边开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。下边说法中正确的选项是( )-1-A．汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射B．汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射C．汽车灯光应从右边射过来在尾灯的左表面发生全反射D．汽车灯光应从右边射过来在尾灯的右表面发生全反射答案C解析汽车灯光应从右边射向自行车尾灯，光在尾灯内部左表面发生全反射，使自行车后边的汽车司机发现前面有自行车，防范事故的发生，A、B、D错误，C正确。5．(全反射的应用)光导纤维的构造以以下图，其内芯和外衣资料不同样，光在内芯中流传。以下对于光导纤维的说法正确的选项是( )A．内芯的折射率比外衣的大，光流传时在内芯与外衣的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外衣的小，光流传时在内芯与外衣的界面上发生全反射C．内芯的折射率比外衣的小，光流传时在内芯与外衣的界面上发生折射D．内芯的折射率与外衣的同样，外衣的资料有韧性，能够起保护作用答案A解析光导纤维是利用光从光密介质(内芯)射入光疏介质(外衣)时发生全反射的现象来传达信息的，B、C、D错误，A正确。6．(全反射的计算)为丈量一块等腰直角三棱镜△ABC的折射率，用一束光沿平行于BC边的方向射向AB边，以以下图。光束进入棱镜后射到AC边时，恰巧能发生全反射。该棱镜的折射率为( )6A.6B.2C.3D.2答案Dsini1解析作出光路图，以以下图，依据题意和几何关系可知，i＝45°，n＝sinr，sinC＝n，-2-6r＝90°－C，联立以上各式，可得n＝2，A、B、C错误，D正确。7．(全反射的计算)以以下图，一束光从空气中垂直入射到折射率为3的直角三棱镜。求从棱镜第一次射出的光芒与原入射方向的偏转角度。答案30°解析以以下图，光芒射到斜边时，i＝60°133设全反射的临界角为C，因为：sinC＝n＝3，sini＝2，可得sini>sinC，即i＞C，故光射到斜边上时发生全发射。由几何关系知，光反射到另向来角边时的入射角：′＝30°设光从另向来角边射出时的折射角为r，则由折射率的定义有sini′1，得：r＝60°sinr＝n因此从棱镜第一次射出的光芒与原入射方向的偏转角为：α＝90°－60°＝30°。8．(色光的全反射)半径为R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面以以下图，点为圆心，′OOO为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右边且与MN垂直。一束复色光沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，已知复色光包括折射率从n1＝2到n2＝3的光束，因此光屏上出现了彩色光带。求彩色光带的宽度；(2)当复色光入射角渐渐增大时，光屏上的彩色光带将变为一个光点，求θ角最少为多少时会出现这类现象。-3-答案(1)1－3R(2)45°3解析(1)由折射定律得1＝sinβ1sinβ21＝45°，2＝60°。，2＝，代入数据，解得ββnsinθnsinθ故彩色光带的宽度为Rtan45°－Rtan30°＝1－33R。当所有光芒均发生全反射时，光屏上的光带消逝，反射光束将在PN上形成一个光点。当折射率为n1的单色光在玻璃表面上恰巧发生全反射时，对应的θ值最小，因为sinC1＝1＝n121θmin12，因此C＝45°，故θ的最小值＝C＝45°。B组：等级性水平训练9．(全反射的计算)在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其极点恰巧与桌面接触，圆锥的轴(右图中虚线)与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，以以下图。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为()A．rB．1.5rC．2rD．2.5r答案C1解析因为n＝1.5，依据sinC＝n可知临界角C<60°。由题意光束第一次射到圆锥侧面上的入射角为60°，大于临界角，因此光路以以下图，左边光芒在圆锥面A点发生全反射，在△OAB中，OB＝r，∠AOB＝60°，利用几何关系可求得AB＝3r，在△ABC中，∠ACB＝30°，利用几何关系可求得BC＝3r，由此可知光束在桌面上形成的光斑半径为R＝BC－BO＝2r，C正确。10．(光的折射与全反射综合)(多项选择)以以下图是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来自B点的光芒BD从D点射出，出射光芒平行于AB，已知∠ABD＝30°，光在真空中的流传速度为c，则( )-4-A．此玻璃的折射率为33RB．光芒从B到D需用时cC．若增大∠ABD，光芒不能够能在DM段发生全反射现象D．若减小∠ABD，从AD段射出的光芒均平行于AB答案AB解析由题图可知光芒在D点的入射角为i＝30°，折射角为r＝60°，由折射率的定义得n＝sinr，故＝3，A正确；光芒在玻璃球中的流传速度为v＝c＝3，由题图知＝3sininn3cBDBD3RR，因此光芒从B到D需用时t＝v＝c，B正确；若增大∠ABD，入射角增大，当光芒射向DM132段时，射向M点时入射角最大，为45°，而临界角知足sinC＝n＝3<2＝sin45°，即C<45°，故光芒能够在DM段发生全反射现象，C错误；∠ABD＝i，由图知∠DOA＝2i，只有当r＝2i时，sinr从AD段射出的光芒才平行于AB，又因为sini＝3，解得i＝30°，即要使出射光芒平行于，则入射角必为30°，即∠必为30°，D错误。ABABD11．(光的折射与全反射的综合应用)一个由某种资料制成的半圆柱形透明砖，其横截面是半径＝20cm的半圆，为半圆的直径，O为圆心，以以下图。一束平行单色光垂直射向RAB透明砖的下表面，若光芒抵达上表面后，能从该表面射出的入射光束在AB上的最大宽度为20cm。求该透明资料的折射率；一细束光芒(与题中光芒同样)在O点左边与O相距102cm处垂直于AB从AB下方入射，求此光芒从透明砖射出点的地点。答案(1)2(2)光芒从透明砖射出点的地点在O点右边到O点的距离为102cm处解析(1)在O点左边，设从E点射入的光芒进入透明砖后在上表面的入射角恰巧等于全反射的临界角C，则OE地区的入射光芒经上表面折射后都能从透明砖射出，如图甲所示，由1临界角与折射率的关系有：sinC＝n-5-由几何关系有：OE＝RsinC由对称性可知，能从上表面射出的入射光束在AB上的最大宽度为L＝2OE，解得n＝2，C30°。(2)设光芒在O点左边距O点102cm的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系得α＝45°>C。光芒在透明砖内会发生两次全反射，最后由G点射出，如图乙所示。由反射定律和几何关系得：OG＝OC＝102cm，即光芒从透明砖射出点的地点在O点右边距离O点为102cm处。12．(光的折射与全反射的综合应用)一厚度平均的圆形玻璃管内径为16cm，外径为24cm。一条光芒从玻璃管壁中点入射，光芒AB与竖直方向成60°角，与直径MN在同一竖直面68内，以以下图。该玻璃的折射率为2，真空中光速c＝3.0×10m/s。光芒经玻璃管内壁折射后从另一侧内壁下端射出玻璃管，求玻璃管的长度；保持入射点不动，调整入射角。求光芒AB在玻璃管内壁处恰巧发生全反射时，光芒在玻璃中流传的时间。(以上结果均保存两位有效数字)答案(1)0.30m－9(2)1.5×10s解析(1)光在两个界面的入射角和折射角分别是θ1和θ2、θ3和θ4所示，其，如图1中θ1＝60°，依据折射定律得：-6-s