4.3 光的全反射 课时作业-高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

鲁科版高中物理选择性必修第一册课时作业第3节光的全反射一、单项选择题1、光线从折射率为2的介质中射向空气,如果入射角为60°,如图所示的光路可能的是()2、如图所示,等腰三角形ABC为一棱镜的横截面(AB=AC)。一束光线垂直于AB入射,恰好在AC面上发生全反射,并垂直于BC射出棱镜。则该棱镜的折射率为()A.233C.3D.23、如图所示,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θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则()A.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行B.该棱镜的折射率为3C.光在F点发生全反射D.光从空气中进入棱镜,光速变大4、如图所示,同种色光以相同的入射角从空气射入三块折射率不同的平行玻璃砖中,已知平行玻璃砖的大小相同,入射点在玻璃砖上的位置相同,则()A.玻璃砖①对该种色光的折射率最大B.光线在玻璃砖③中的传播速度最大C.光线都能从玻璃砖的下表面射出D.只要增大入射角,其中一块玻璃砖的下表面肯定会发生全反射5、很多公园的水池底部都装有彩灯,当一束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时,下列光路图中可能存在的一种情况是()6、如图,潜水员在水深为h的地方向水面张望,发现自己头顶上有一圆形亮斑,如果水对空气的临界角为C,则此圆形亮斑的直径是()A.2htanCB.2hsinCC.2hcosCD.2h7、如图所示为单反照相机取景器的示意图,五边形ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是()A.n=1sin22.5C.n=1cos22.58、有一透明材料制成的空心球体,内径是R,外径是2R,其过球心的某截面(纸面内)如图所示,一束单色光(纸面内)从外球面上A点射入,光线与直线AO所成夹角i=60°,经折射后恰好与内球面相切,已知光速为c。下列说法正确的是()A.单色光在材料中的折射率为2B.单色光在该材料中的传播时间为3C.单色光在该材料内球面恰好发生全反射时,从A点射入的光线与直线AO的夹角i=30°D.只要A点射入的单色光与直线AO的夹角i大于30°,就一定能够在内球面发生全反射二、多项选择题9、当光从光密介质射向光疏介质时()A.反射光线的强度随入射角的增大而减小B.折射光线的强度随入射角的增大而减小C.当入射角等于临界角时,折射光线的强度等于零D.当入射角等于零时,反射光线的强度等于零10、一束光从介质1进入介质2,如图所示,下列对于1、2两种介质的光学属性判断中正确的是()A.介质1是光疏介质B.介质1的折射率大C.光在介质1中传播速度大D.光在介质2中传播速度大11、某学习小组在探究三棱镜对光的色散的实验中,用一束含有A、B两种不同颜色的光束以一定的角度从三棱镜的一面射入,并从另一面射出,如图所示。由此我们可以知道()A.在同种介质中,A光的波长比B光的波长长B.从空气中以相同的入射角射入同样的介质,A光的折射角比B光的小C.A、B两种光在水中的速度一样大D.A、B两种光从相同的介质入射到空气中,逐渐增大入射角,B光先发生全反射12、如图所示,一束平行光从真空中垂直射向一块半圆形玻璃砖的平面界面,下列说法正确的是()A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖而不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面上发生全反射13、白光是由多种单色光构成的复合光,点光源S发出的一束白光由空气斜射到横截面为矩形acdb的玻璃砖上的O点,S、O和d三点位于同一直线上,θ为入射角,如图所示,下列说法正确的是()A.当θ增大时,光不可能在ab界面上发生全反射B.当θ增大时,光可能射到bd界面上,并不会在bd界面上发生全反射C.射到cd界面上的光,一定不能在cd界面上发生全反射D.从cd界面射出的各种色光一定互相平行三、非选择题14、在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个半径为r的圆形发光面．为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？15、如图所示,一透明玻璃砖横截面的上半部分是半径为R的半圆,下半部分是边长为2R的正方形,在玻璃砖的左侧距离为R处,有一和玻璃砖侧面平行的足够大的光屏。一束单色光沿图示方向从光屏上的P点射出,从M点射入玻璃砖,恰好经过半圆部分的圆心O,且∠MOA=45°,已知玻璃砖对该单色光的折射率n=53(1)求该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角的正弦值。(2)求该单色光在玻璃砖内传播的时间。16、如图所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n.光从它的一个端面射入，又从另一个端面射出所需的最长时间为多少？(设光在真空中的光速为c)17、如图,一潜水员在距海岸A点45m的B点竖直下潜,B点和灯塔之间停着一条长4m的皮划艇。皮划艇右端距B点4m,灯塔顶端的指示灯与皮划艇两端的连线与竖直方向的夹角分别为α和βsinα=4(1)潜水员在水下看到水面上的所有景物都出现在一个倒立的圆锥里。若海岸上A点恰好处在倒立圆锥的边缘上,求潜水员下潜的深度;(2)求潜水员竖直下潜过程中看不到灯塔指示灯的深度范围。答案与解析1、C解析：根据sinC=1n2、A解析：光路如图所示,由几何关系可知α=∠C=∠B,2α+∠B=180°,解得α=60°,所以该棱镜的折射率为n=1sinα=133、B解析：光线经三棱镜两次折射都向AC边偏折,不会与入射到E点的光束平行,故A错误;在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,由n=sin60°sin30°可得折射率为3,故B正确;光从三棱镜射向空气时临界角满足sinC=1n,解得sinC=334、C解析：由题图可知,玻璃砖③中光的偏折程度最大,则玻璃砖③对该种色光的折射率最大,根据v=cn5、C解析：光线射到水面时一定发生反射,所以反射光中红光和蓝光都有,故B、D图不可能;由于水对红光的折射率比对蓝光的折射率小,由临界角公式sinC=1n可知,红光的临界角比蓝光的大,所以在水面上若蓝光发生全反射,则红光可能不会发生全反射,故C可能;当两种色光都能折射到空气中时,根据折射定律n=sin6、A解析：在圆形亮斑边缘,从空气射入水中的光线,折射角的大小等于临界角C,如图所示,由几何关系可知,圆形亮斑的直径d=2r=2htanC,故A正确,B、C、D错误。7、A解析：设入射到CD面上的光线的入射角为θ,因为在CD和EA上发生全反射,且两次全反射的入射角相等,根据几何关系有4θ=90°,解得θ=22.5°,根据sinC=1n,且C最大值为θ,解得最小折射率n=18、C解析：在A点时,由题意可知,入射角为60°,则由几何关系有sin∠BAO=BOAO=12,由折射定律得n=sinisin∠BAO=3,故A错误;该束单色光在该透明材料中的传播速度为v=c由于sin∠DCA=1n=33,由正弦定理得Rsin∠CAO=2R9、BC解析：当光从光密介质射向光疏介质时,反射光的强度随入射角增大而增大,折射光的强度随入射角的增大而减小,当入射角等于临界角时,光线恰好发生全反射,故折射光线的强度等于零,故B、C对,A错;当入射角等于零时,反射光线的强度不等于零,D错。10、BD解析：光线从介质1射入介质2,从题中光路图可以看出入射角为θ1=90°-60°=30°,折射角为θ2=90°-15°=75°,入射角小于折射角,说明介质1的折射率大,选项B正确,A错误;由n=cv11、AD解析：由题图可知,三棱镜对B光的折射率较大,所以B光的频率大。在同种介质中,A光的波长比B光的波长长,选项A正确;从空气中以相同的入射角射入同样的介质,A光的折射角比B光的大,选项B错误;由于水对A光的折射率小于对B光的折射率,根据n=cv12、BCD解析：垂直射向界面的光线不偏折,因而光束沿直线平行射到半圆面上,其中通过圆心的光线入射角为零,将沿直线穿过而不发生偏折。由圆心向外的光线,在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角,必会有入射角等于或大于临界角,所以圆心两侧一定范围外的光线将在半圆面上发生全反射,圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖,故B、C、D正确,A错误。13、ACD解析：白光由空气斜射到玻璃砖的ab面上,由光疏介质射向光密介质,不可能在ab界面上发生全反射,故A正确;当θ增大时,折射角增大,光可能射到bd界面上,若在bd界面上入射角大于临界角,可能发生全反射,故B错误;由于光在cd面的入射角等于ab面的折射角,根据光路的可逆性知,光在cd面的出射角等于ab面的入射角,光线不可能在cd面上发生全反射,而且,从cd界面射出的各种色光一定互相平行,故C、D正确。14、解析:根据题述，光路如图所示，图中S点为圆形发光面边缘上一点．由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就不能射出玻璃板了．图中Δr＝dtanC＝deq\f(sinC,cosC)，而sinC＝eq\f(1,n)，则cosC＝eq\f(\r(n2－1),n)，所以Δr＝eq\f(d,\r(n2－1)).故应贴圆纸片的最小半径R＝r＋Δr＝r＋eq\f(d,\r(n2－1)).答案：r＋eq\f(d,\r(n2－1))15、答案：(1)35(2)(解析：(1)设该单色光在玻璃砖中发生全反射的临界角为C,则有n=1解得:sinC=3(2)该单色光射到玻璃砖的平面上时的入射角为i=45°,sin45°>sinC,则单色光在玻璃砖内射到平面上时会发生全反射,其光路图如图所示单色光在玻璃砖内传播的距离为x=42R+2R传播速度为v=cn=3传播时间为t=xv=(16、解析：光导纤维的临界角为C＝arcsineq\f(1,n)，光在光导纤维中传播的路程为d＝eq\f(L,sinC)＝nL，光在光导纤维中传播的速度为v＝eq\f(c,n)，所需最长时间为tmax＝eq\f(d,v)＝eq\f(nL,\f(c,n))＝eq\f(n2L,c).答案：eq