2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第一册 4.2全反射 作业(Word版含答案)
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第一册 4.2全反射 作业(Word版含答案) |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 534.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-01 16:42:11 | ||
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文档简介
2020-2021学年高二物理人教版（2019）选择性必修第一册同步课时作业 （22）全反射
1.两束不同频率的单色光从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（）。下列结论中正确的是( )
A．光束b的频率比光束a低
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
2.直线过均匀玻璃球球心O，细光束平行且关于对称，光束由空气射入玻璃球的光路如图。则（ ）
A.玻璃对a光的折射率较大 B.a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较小 D.b光在玻璃中的传播时间较短
3.如图，两束单色光分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光，下列说法正确的是( )
A.光的频率小于光的频率
B.在玻璃砖中光的传播速度小于光的传播速度
C.玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率
D.两种单色光由玻璃射向空气时，光的临界角较小
4.光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为( )
A. B. C. D.
5.如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形，长为20 cm，三棱镜材料的折射率为，一束平行于底边的单色光从边上的中点O射入此棱镜，已知真空中光速为。下列说法错误的是( )
A.光束在三棱镜里传播的速度为 B.光束从边射入的折射角为
C.光束能从边射出 D.光束在三棱镜里传播的时间为
6.直线过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于对称,由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比（ ）
A.玻璃对a光的折射率较小 B.玻璃对a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较大 D.b光在玻璃中的传播时间较短
7.如图所示，三棱镜的横截面为等腰直角三角形，底边水平，右侧的光屏竖直。一条单色光线自边上的点水平射向三棱镜，此光线进入三棱镜后首先到达底边，棱镜材料对该光线的折射率为。光线进入三棱镜后，仅考虑在各界面上的第一次反射或折射，对此以下说法正确的是( )
A．光线到达边时会有部分能量射出三棱镜
B．光线到达边时发生全反射
C．光线自面射出三棱镜后水平射向光屏
D．光线自面射出三棱镜后斜向上射向光屏
8.已知红光在某玻璃和真空的界面上发生全反射的临界角为45°,红光在真空中传播的速度为c,下列说法正确的是( )
A.该玻璃对红光的折射率大于
B.红光在该玻璃中的波长是在真空中波长的
C.红光在该玻璃中的频率是在真空中的倍
D.红光从真空射向该玻璃中,入射角大于45°时一定发生全反射
9.如图所示,两块半径均为的半圆形玻璃砖正对放置,其折射率均为;沿竖直方向的两条直径相互平行,一束单色光正对圆心从点射入左侧半圆形玻璃砖,已知，若不考虑光在各个界面的二次反射,下列说法正确的是（ ）
A.减小,光线可能在面发生全反射
B.间距大小与光线能否从右半圆形玻璃砖右侧射出无关
C.如果间距大于,光线不能从右半圆形玻璃砖右侧射出
D.如果间距等于,光线穿过两个半圆形玻璃砖的总偏折角为15°
10.光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大
11.如图是一段因拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30°，折射角为53°（），则( )
A.此光纤的折射率为0.625
B.该单色光在光纤中的传播速度为
C.减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率
D.同一单色光在此光纤内发生全反射时对应的临界角等于在圆柱形光纤内发生全反射时对应的临界角
12.如图所示，水平地面上放有一长方形玻璃砖，光源发出与水平面夹角为θ的一细束光，光线进入玻璃砖后经过一次反射从右侧面折射而出，恰好照到玻璃砖右侧地面上点，点到玻璃砖右端距离与点到玻璃砖左端距离相等。已知光线射入玻璃砖的位置到玻璃砖上表面的距离为a、玻璃砖左右两表面间的距离为b，真空中光速为c。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）该束光在玻璃砖中传播的时间t。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.C由知，b光的折射率较大，则b的频率较大。故A错误，C正确。
B、由分析可知，b光的折射率较大，在同种介质传播速度较小。故B错误。
D、由临界角公式分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小。故错误。
故选C
2.答案：C
解析：由图知，光线通过玻璃球时，b光的偏折程度大，则故A错误。玻璃对a光的折射率较小，由分析知，a光的临界角较大，故B错误。由分析知，b光在玻璃中的传播速度较小，故C正确。b光在玻璃球中通过的路程较长，传播速度较小，由分析知b光在玻璃中的传播时间较长，故D错误。
3.答案：A
解析：由题图可知，玻璃砖对B光的折射程度大，则，故B光的频率较大，故A正确、C错误；由知，在玻璃砖中，，故B错误；两种单色光由玻璃射向空气时，由于，所以，，故D错误；故选A。
4.答案：C
解析：一束光线由空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射,设临界角为C,则光的传播方向与光导纤维的方向之间的夹角为：,光通过长度为L的光导纤维时的路程为：
光导纤维的折射率为n,则光在光导纤维中的传播速度：
又由于：
所以光的传播的时间：
故选：C
5.答案：C
解析：该光束在三棱镜里传播的速度为，A正确；作出光路图如图所示，由折射定律，解得，B正确；由临界角公式知，得，光束到达边时，由几何关系可知入射角，光束将发生全反射，所以光束不能从边射出，C错误；由几何关系，，则，故光束在三棱镜里传播的时间，D正确。
6.答案：A
解析：由图知,光线通过玻璃砖后,b光的偏折角大,则玻璃对b光的折射率较大,对a光的折射率较小,所以A选项是正确的.因为a光的折射率较小,根据知,玻璃对a光的临界角较大,故B错误.因为b光的折射率较大,根据知,b光在玻璃中的传播速度较小,故C错误.b光在玻璃砖通过的路程较大,传播速度较小,由知,b光在玻璃中的传播时间较长,故D错误.所以A选项是正确的.
7.答案：C
解析：光路图如图所示：
根据折射定律有：，
所以光在D点的折射角为：，
根据几何知识可知,光在AB边的入射角为：，
因为，
则全反射的临界角为：，
所以，光在AB边发生全反射，不会有光从AB边射出，
根据几何知识可知,光在BC边的入射角为：，
所以光不会在BC面发生全反射，
且光在BC边的折射角为，光线自BC面射出三棱镜后水平射向光屏MN，故ABD错误，C正确。
故选：C。
8.答案：B
解析：由全反射临界角的计算式得,故A错误;由得,设红光的频率为f,在真空中的波长为,在该玻璃中的波长为,由波长、频率、波速的关系得,,由得,,故B正确;该红光由真空传入介质时,频率不发生变化,故C错误;由全反射的产生条件知红光从真空射向介质不会发生全反射,D错误。
9.答案：AD
解析：玻璃砖的临界角为，解得，所以减小，光线可能在面发生全反射,故A正确；由折射定律可得
，则，在中，由正弦定理可得，又，代入数据可得，由折射定律可得，所以光线相对于光线偏折了15°，故D正确；间距越大，从右半圆圆弧出射光线的入射角就越大，可能超过临界角，所以间距大小与光线能否从右半圆形玻璃右侧射出有关，且当入射角小于45°时均可从右侧面射出，故BC错误。
10.答案：AC
解析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式，光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确，D错误
。
11.答案：BD
解析：此光纤的折射率为，故A错误；该单色光在光纤中的传播速度为，故B正确；减小单色光在O点的入射角时，反射光减弱，折射光增强，降低了光能传输效率，故C错误；临界角与光纤的形状无关，所以同一单色光在此光纤内的临界角与圆柱形光纤的临界角相同，故D正确。
12.答案：（1）
（2）
解析：解：（1）光线从空气中以入射角θ射入玻璃时，设折射角为α，由折射定律有，光线经过玻璃砖反射后，射到玻璃砖右侧面时，由几何关系得入射角等于α，折射角为θ，和到玻璃砖的距离相等，由对称性可知光线进入与射出玻璃砖的位置等高，则，解得
（2）该光在玻璃砖中传播的距离为，传播的速度为，则光在玻璃砖中传播的时间
1.两束不同频率的单色光从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（）。下列结论中正确的是( )
A．光束b的频率比光束a低
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
2.直线过均匀玻璃球球心O，细光束平行且关于对称，光束由空气射入玻璃球的光路如图。则（ ）
A.玻璃对a光的折射率较大 B.a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较小 D.b光在玻璃中的传播时间较短
3.如图，两束单色光分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射时合成一束复色光，下列说法正确的是( )
A.光的频率小于光的频率
B.在玻璃砖中光的传播速度小于光的传播速度
C.玻璃砖对光的折射率大于对光的折射率
D.两种单色光由玻璃射向空气时，光的临界角较小
4.光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为( )
A. B. C. D.
5.如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形，长为20 cm，三棱镜材料的折射率为，一束平行于底边的单色光从边上的中点O射入此棱镜，已知真空中光速为。下列说法错误的是( )
A.光束在三棱镜里传播的速度为 B.光束从边射入的折射角为
C.光束能从边射出 D.光束在三棱镜里传播的时间为
6.直线过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于对称,由空气射入玻璃球的光路如图。a、b光相比（ ）
A.玻璃对a光的折射率较小 B.玻璃对a光的临界角较小
C.b光在玻璃中的传播速度较大 D.b光在玻璃中的传播时间较短
7.如图所示，三棱镜的横截面为等腰直角三角形，底边水平，右侧的光屏竖直。一条单色光线自边上的点水平射向三棱镜，此光线进入三棱镜后首先到达底边，棱镜材料对该光线的折射率为。光线进入三棱镜后，仅考虑在各界面上的第一次反射或折射，对此以下说法正确的是( )
A．光线到达边时会有部分能量射出三棱镜
B．光线到达边时发生全反射
C．光线自面射出三棱镜后水平射向光屏
D．光线自面射出三棱镜后斜向上射向光屏
8.已知红光在某玻璃和真空的界面上发生全反射的临界角为45°,红光在真空中传播的速度为c,下列说法正确的是( )
A.该玻璃对红光的折射率大于
B.红光在该玻璃中的波长是在真空中波长的
C.红光在该玻璃中的频率是在真空中的倍
D.红光从真空射向该玻璃中,入射角大于45°时一定发生全反射
9.如图所示,两块半径均为的半圆形玻璃砖正对放置,其折射率均为;沿竖直方向的两条直径相互平行,一束单色光正对圆心从点射入左侧半圆形玻璃砖,已知，若不考虑光在各个界面的二次反射,下列说法正确的是（ ）
A.减小,光线可能在面发生全反射
B.间距大小与光线能否从右半圆形玻璃砖右侧射出无关
C.如果间距大于,光线不能从右半圆形玻璃砖右侧射出
D.如果间距等于,光线穿过两个半圆形玻璃砖的总偏折角为15°
10.光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B.内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
C.波长越长的光在光纤中传播的速度越大
D.频率越大的光在光纤中传播的速度越大
11.如图是一段因拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30°，折射角为53°（），则( )
A.此光纤的折射率为0.625
B.该单色光在光纤中的传播速度为
C.减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率
D.同一单色光在此光纤内发生全反射时对应的临界角等于在圆柱形光纤内发生全反射时对应的临界角
12.如图所示，水平地面上放有一长方形玻璃砖，光源发出与水平面夹角为θ的一细束光，光线进入玻璃砖后经过一次反射从右侧面折射而出，恰好照到玻璃砖右侧地面上点，点到玻璃砖右端距离与点到玻璃砖左端距离相等。已知光线射入玻璃砖的位置到玻璃砖上表面的距离为a、玻璃砖左右两表面间的距离为b，真空中光速为c。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）该束光在玻璃砖中传播的时间t。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.C由知，b光的折射率较大，则b的频率较大。故A错误，C正确。
B、由分析可知，b光的折射率较大，在同种介质传播速度较小。故B错误。
D、由临界角公式分析得到，b光的折射率较大，对同种介质的临界角较小。故错误。
故选C
2.答案：C
解析：由图知，光线通过玻璃球时，b光的偏折程度大，则故A错误。玻璃对a光的折射率较小，由分析知，a光的临界角较大，故B错误。由分析知，b光在玻璃中的传播速度较小，故C正确。b光在玻璃球中通过的路程较长，传播速度较小，由分析知b光在玻璃中的传播时间较长，故D错误。
3.答案：A
解析：由题图可知，玻璃砖对B光的折射程度大，则，故B光的频率较大，故A正确、C错误；由知，在玻璃砖中，，故B错误；两种单色光由玻璃射向空气时，由于，所以，，故D错误；故选A。
4.答案：C
解析：一束光线由空气射入内芯,在内芯与空气的界面恰好发生全反射,设临界角为C,则光的传播方向与光导纤维的方向之间的夹角为：,光通过长度为L的光导纤维时的路程为：
光导纤维的折射率为n,则光在光导纤维中的传播速度：
又由于：
所以光的传播的时间：
故选：C
5.答案：C
解析：该光束在三棱镜里传播的速度为，A正确；作出光路图如图所示，由折射定律，解得，B正确；由临界角公式知，得，光束到达边时，由几何关系可知入射角，光束将发生全反射，所以光束不能从边射出，C错误；由几何关系，，则，故光束在三棱镜里传播的时间，D正确。
6.答案：A
解析：由图知,光线通过玻璃砖后,b光的偏折角大,则玻璃对b光的折射率较大,对a光的折射率较小,所以A选项是正确的.因为a光的折射率较小,根据知,玻璃对a光的临界角较大,故B错误.因为b光的折射率较大,根据知,b光在玻璃中的传播速度较小,故C错误.b光在玻璃砖通过的路程较大,传播速度较小,由知,b光在玻璃中的传播时间较长,故D错误.所以A选项是正确的.
7.答案：C
解析：光路图如图所示：
根据折射定律有：，
所以光在D点的折射角为：，
根据几何知识可知,光在AB边的入射角为：，
因为，
则全反射的临界角为：，
所以，光在AB边发生全反射，不会有光从AB边射出，
根据几何知识可知,光在BC边的入射角为：，
所以光不会在BC面发生全反射，
且光在BC边的折射角为，光线自BC面射出三棱镜后水平射向光屏MN，故ABD错误，C正确。
故选：C。
8.答案：B
解析：由全反射临界角的计算式得,故A错误;由得,设红光的频率为f,在真空中的波长为,在该玻璃中的波长为,由波长、频率、波速的关系得,,由得,,故B正确;该红光由真空传入介质时,频率不发生变化,故C错误;由全反射的产生条件知红光从真空射向介质不会发生全反射,D错误。
9.答案：AD
解析：玻璃砖的临界角为，解得，所以减小，光线可能在面发生全反射,故A正确；由折射定律可得
，则，在中，由正弦定理可得，又，代入数据可得，由折射定律可得，所以光线相对于光线偏折了15°，故D正确；间距越大，从右半圆圆弧出射光线的入射角就越大，可能超过临界角，所以间距大小与光线能否从右半圆形玻璃右侧射出有关，且当入射角小于45°时均可从右侧面射出，故BC错误。
10.答案：AC
解析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确，B错误；波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式，光在光纤中传播的速度越大，故选项C正确，D错误
。
11.答案：BD
解析：此光纤的折射率为，故A错误；该单色光在光纤中的传播速度为，故B正确；减小单色光在O点的入射角时，反射光减弱，折射光增强，降低了光能传输效率，故C错误；临界角与光纤的形状无关，所以同一单色光在此光纤内的临界角与圆柱形光纤的临界角相同，故D正确。
12.答案：（1）
（2）
解析：解：（1）光线从空气中以入射角θ射入玻璃时，设折射角为α，由折射定律有，光线经过玻璃砖反射后，射到玻璃砖右侧面时，由几何关系得入射角等于α，折射角为θ，和到玻璃砖的距离相等，由对称性可知光线进入与射出玻璃砖的位置等高，则，解得
（2）该光在玻璃砖中传播的距离为，传播的速度为，则光在玻璃砖中传播的时间