2025版高中物理第十三章2全反射练习含解析新人教版选修3-4

PAGE5-2全反射1.(多选)下列说法正确的是(BD)A.因为水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介质B.因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质C.同一束光,在光密介质中的传播速度较大D.同一束光,在光密介质中的传播速度较小解析:因为水的折射率小于酒精的折射率,所以水对酒精来说是光疏介质,故A错误,B正确;由v=cn2.光线从折射率为2的介质中射向空气,假如入射角为60°,如图所示光路可能的是(C)解析:依据sinC=1n可求出临界角为45°3.(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108A.介质的临界角是30°B.大于或等于30°的全部角都是临界角C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射D.临界角可能是60°解析:由n=cv=3×1084.如图所示为光线由空气进入全反射玻璃棱镜,再由棱镜射入空气的光路图.指出哪种状况是可以发生的(A)解析:光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时,在斜边发生全反射,故A正确.5.如图所示,夏天,在安静无风的海面上,向远方望去,有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中.古人不明白产生这种景象的缘由,对它作了不科学的说明,认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“空中楼阁”,也叫蜃景.沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺,可望而不行及,这也是“蜃景”.下列有关蜃景的说法中错误的是(B)A.海面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B.沙面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小C.A是蜃景,B是景物D.C是蜃景,D是景物解析:海面上,下层空气的温度比上层低,则下层空气的密度比上层要大,故下层空气的折射率比上层空气的折射率要大,选项A正确.由于人眼认为光线是沿直线传播的,故A是蜃景,B是景物,选项C正确.太阳照到沙面上,接近沙面的热空气层比上层空气的密度小,折射率也小,即上层折射率大,选项B错误.从远处物体射向地面的光线,进入折射率小的热空气层时被折射,入射角渐渐增大,也可能发生全反射.人们逆着反射光线看去,就会看到远处物体的倒影,故C是蜃景,D是景物,选项D正确.6.(多选)已知介质对某单色光的临界角为C,则(ABC)A.该介质对单色光的折射率等于1B.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1sin解析:由临界角的计算式sinC=1n,得n=1sinC,选项A正确;将n=cv代入sinC=1n,得v=csinC,选项B正确;设该单色光的频率为f,在真空中的波长为λ0,在介质中的波长为λ,由波长、频率、光速的关系得c=λ0f,v=λf,由sinC=vc=7.如图所示,在澄澈安静的水底,抬头向上视察,会看到一个非常好玩的景象:(1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋),都呈现在顶角θ=97.6°的倒立圆锥底面的“洞”内;(2)“洞”外是水底的镜像;(3)“洞”边呈彩色,且七色的依次为内紫外红.试分析上述水下观天的奇异现象.解析:(1)水面外的景物射向水面的光线,凡入射角0≤i≤90°时,都能折射入水中被人视察到.依据折射定律,在i=90°的临界角条件下n=sinisinr,sinr=sin因为水的临界角C=48.8°,所以,倒立圆锥的顶角为θ=2r=2C=97.6°.(2)水底发出的光线,通过水面反射成虚像,也可以在水下视察到,但是由于“洞”内有很强的折射光,所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成的水底镜像.(3)光线从空气中折射入水中时,要发生色散现象:红光的折射率最小,偏向角最小;紫光的折射率最大,偏向角最大.因为眼睛感觉光线是沿直线传播的,所以从水中看到的彩色“洞”边,是内紫外红(如图所示).答案:见解析8.如图所示,已知介质Ⅰ为空气,介质Ⅱ的折射率为2,则下列说法中正确的是(A)A.光线a,b都不能发生全反射B.光线a,b都能发生全反射C.光线a发生全反射,光线b不发生全反射D.光线a不发生全反射,光线b发生全反射解析:依据发生全反射的条件,光从光密介质射到光疏介质中时,介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质,所以光线b可能发生全反射,但由sinC=1n=12,临界角为C=45°.图中光线b与界面的夹角为60°,则此时的入射角为30°<459.如图所示,直角三角形ABC为一透亮介质制成的三棱镜截面,且∠BAC=30°,有一束平行光线垂直射向AC边.已知这种介质的折射率n>2,则(D)A.可能有光线垂直于AB边射出B.光线只能从BC边垂直射出C.光线只能从AC边垂直射出D.肯定既有光线垂直于BC边射出,又有光线垂直于AC边射出解析:因n>2,而sinC=1n,所以sinC<12,即C<30°,射到AB边的入射角i=30°,发生了全反射.部分光线反射后射到AC边的入射角i=60°,再次发生全反射而垂直射到BC边上射出;部分光线射到BC边的入射角i=6010.如图所示,一束平行光从真空射向一块半圆形的折射率为1.5的玻璃砖,以下说法错误的是(A)A.只有圆心两侧2RB.只有圆心两侧2RC.通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折D.圆心两侧2R解析:光线从玻璃砖射到右侧圆弧面上,在有些区域会发生全反射,只有部分区域有光射出,设光线射到C点时恰好发生了全反射,此时入射角为i,则i=C;依据临界角公式sinC=1n,得sini=1n=23则r=Rsini=211.国内最长的梅溪湖激光音乐喷泉,采纳了世界一流的喷泉、灯光和音响设备,呈现出让人震撼的光与水的万千改变,喷泉的水池中某一彩灯发出的一条光线射到水面的入射角为30°,从水面上射出时的折射角是45°.(1)求光在水面上发生全反射的临界角;(2)在水池中7m深处有一彩灯(看做点光源),求这盏彩灯照亮的水面面积.解析:(1)由折射定律n=sini1sin发生全反射时,由n=1sinC=2,得C=45(2)作出光路图,有几何学问得sinC≈RR2+h2,S=πR2解得S≈22m2答案:(1)45°(2)22m12.如图所示的高为H圆柱形容器中盛满折射率n=2的某种透亮液体,容器底部安装一块平面镜,容器直径L=2H,在圆心正上方h高度处有一点光源S,从液