第四章专题强化练6 科技、生产、生活中的折射和全反射练习2021-2022学年物理选择性必修第一册人教版2019（Word含解析）
文档属性
| 名称 | 第四章专题强化练6 科技、生产、生活中的折射和全反射练习2021-2022学年物理选择性必修第一册人教版2019（Word含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 93.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-29 08:32:52 | ||
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文档简介
第四章 光
专题强化练6 科技、生产、生活中的折射和全反射
一、选择题
1.(2019北京丰台高三上期末,)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 ( )
2.(2021山东百师联盟高三上联考,)回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料。在夜间,它能使各种角度车灯射出的光线逆向返回,使标志牌上的字特别醒目。一束平行光(宽度远大于陶瓷圆珠直径和圆珠间距)沿垂直基板方向照射到圆珠上,为使折射入陶瓷圆珠的光能发生全反射,则制作陶瓷圆珠材料的折射率n至少为 ( )
A. B. C. D.
3.(2021河北“五个一”名校联盟高三上联考,)在浅水中航行的潜艇为了观察水面情况,常使用潜望镜。潜望镜有些是用两个相同的全反射棱镜(截面为等腰直角三角形),有些是用两个平面镜(厚度不计),平面镜和全反射棱镜安装在潜望镜的同一位置,光路如图所示。已知某潜望镜用的全反射棱镜的直角边长为L,折射率为n,真空中的光速为c。对于该潜望镜,用全反射棱镜与用平面镜,光线通过潜望镜的时间差为 ( )
A. B. C. D.
二、非选择题
4.(2020湖南永州高二下期中,)在北方寒冷的冬天,有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观,这是空气中的水蒸气在极冷的大气里凝结成了小冰晶,太阳光通过小冰晶发生折射的缘故。如图所示为太阳光照射到六边形冰晶上发生折射的光路图,a、b是太阳光中的两种单色光,由此可以判断,冰晶对单色光a的折射率 (填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率,单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度 (填“大”或“小”)。如果让太阳光从冰晶射向空气,逐渐增大入射角,则a、b两种单色光中,单色光 (填“a”或“b”)更容易发生全反射。
5.(2020陕西西安中学高三上期中,)宽为10 m、中央水深为4 m的池塘边有一棵树,站在正对岸边的人看到树顶端的倒影与池塘底部中央的点光源在一条直线上。已知人眼到水面的高度为1.5 m,树顶端到水面的高度为6 m,则水的折射率为 。若在水面上各处都看不到该光,则至少要在水面上铺设直径为 m的遮光膜。(结果可用根号表示)
6.(2021河北衡水中学高三上月考,)自行车的后面一般都会安装本身并不发光的尾灯,如图甲所示。尾灯是由实心透明材料做成的结构体,截面由长方形和多个等腰直角三角形组成。夜间,当后面汽车的灯光垂直尾灯照射时,光线在尾灯内经两次全反射后会沿着相反的方向返回,如图乙所示,使后车司机容易发现。已知图乙中尾灯最薄处的厚度和右侧等腰直角三角形的直角边长均为d,光在空气中的速度看作c。
(1)求尾灯材料的折射率至少应为多大。
(2)若尾灯材料的折射率取(1)中的值,求光在尾灯中的传播时间(不考虑光在尾灯中的多次反射)。
答案全解全析
1.C 光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小,由全反射的临界角公式 sin C=可知,红光的临界角比蓝光的大,所以在水面处蓝光发生全反射时,红光可能不会发生全反射,C可能。当两种色光都能折射到空气中时,根据折射定律n=可知,由于水对红光的折射率比对蓝光的小,两色光从水中射入空气中的入射角相等时,红光的折射角小,故A不可能。选C。
2.B 考虑临界情况,光路如图所示,设折射角为C,则有 sin C=,由几何关系可得2C=90°,解得n=,故选B。
3.B 两种情境总的光程相等,只是题图1中光在棱镜中传播一段距离x=2L,相应的时间t1=,其中v=,而题图2中对应的2L的光程是在空气中,t2=,时间差t1-t2=,故选B。
4.答案 小于 大 b
解析 光从空气斜射到冰晶上,由题图可知,单色光b偏折较大,单色光a偏折较小,所以此冰晶对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率;根据v=可知单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度大。根据sin C=知单色光b的临界角较小,所以单色光b比单色光a更容易发生全反射。
5.答案
解析 根据题意画出光路图如图所示:
BF=10 m,CD=4 m,AB=1.5 m,EF=6 m,由几何关系知OB=2 m,OD=3 m,OA=2.5 m,OC=5 m,则水的折射率n==;光从水中射入空气中,当入射角大于或等于临界角时发生全反射,设临界角为C,则sin C==;设遮光膜半径为R,tan C=,解得R= m<5 m,所以遮光膜的最小直径为 m= m。
6.答案 (1) (2)d
解析 (1)光在直角边自尾灯射向空气的入射角恰好等于临界角时,
C=45°
sin C=
解得尾灯材料的折射率至少为n=
(2)由几何关系知,光在尾灯中的传播路程x=(+2)d
又n=,x=vt
联立解得光在尾灯中的传播时间t=d
专题强化练6 科技、生产、生活中的折射和全反射
一、选择题
1.(2019北京丰台高三上期末,)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 ( )
2.(2021山东百师联盟高三上联考,)回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料。在夜间,它能使各种角度车灯射出的光线逆向返回,使标志牌上的字特别醒目。一束平行光(宽度远大于陶瓷圆珠直径和圆珠间距)沿垂直基板方向照射到圆珠上,为使折射入陶瓷圆珠的光能发生全反射,则制作陶瓷圆珠材料的折射率n至少为 ( )
A. B. C. D.
3.(2021河北“五个一”名校联盟高三上联考,)在浅水中航行的潜艇为了观察水面情况,常使用潜望镜。潜望镜有些是用两个相同的全反射棱镜(截面为等腰直角三角形),有些是用两个平面镜(厚度不计),平面镜和全反射棱镜安装在潜望镜的同一位置,光路如图所示。已知某潜望镜用的全反射棱镜的直角边长为L,折射率为n,真空中的光速为c。对于该潜望镜,用全反射棱镜与用平面镜,光线通过潜望镜的时间差为 ( )
A. B. C. D.
二、非选择题
4.(2020湖南永州高二下期中,)在北方寒冷的冬天,有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观,这是空气中的水蒸气在极冷的大气里凝结成了小冰晶,太阳光通过小冰晶发生折射的缘故。如图所示为太阳光照射到六边形冰晶上发生折射的光路图,a、b是太阳光中的两种单色光,由此可以判断,冰晶对单色光a的折射率 (填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率,单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度 (填“大”或“小”)。如果让太阳光从冰晶射向空气,逐渐增大入射角,则a、b两种单色光中,单色光 (填“a”或“b”)更容易发生全反射。
5.(2020陕西西安中学高三上期中,)宽为10 m、中央水深为4 m的池塘边有一棵树,站在正对岸边的人看到树顶端的倒影与池塘底部中央的点光源在一条直线上。已知人眼到水面的高度为1.5 m,树顶端到水面的高度为6 m,则水的折射率为 。若在水面上各处都看不到该光,则至少要在水面上铺设直径为 m的遮光膜。(结果可用根号表示)
6.(2021河北衡水中学高三上月考,)自行车的后面一般都会安装本身并不发光的尾灯,如图甲所示。尾灯是由实心透明材料做成的结构体,截面由长方形和多个等腰直角三角形组成。夜间,当后面汽车的灯光垂直尾灯照射时,光线在尾灯内经两次全反射后会沿着相反的方向返回,如图乙所示,使后车司机容易发现。已知图乙中尾灯最薄处的厚度和右侧等腰直角三角形的直角边长均为d,光在空气中的速度看作c。
(1)求尾灯材料的折射率至少应为多大。
(2)若尾灯材料的折射率取(1)中的值,求光在尾灯中的传播时间(不考虑光在尾灯中的多次反射)。
答案全解全析
1.C 光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小,由全反射的临界角公式 sin C=可知,红光的临界角比蓝光的大,所以在水面处蓝光发生全反射时,红光可能不会发生全反射,C可能。当两种色光都能折射到空气中时,根据折射定律n=可知,由于水对红光的折射率比对蓝光的小,两色光从水中射入空气中的入射角相等时,红光的折射角小,故A不可能。选C。
2.B 考虑临界情况,光路如图所示,设折射角为C,则有 sin C=,由几何关系可得2C=90°,解得n=,故选B。
3.B 两种情境总的光程相等,只是题图1中光在棱镜中传播一段距离x=2L,相应的时间t1=,其中v=,而题图2中对应的2L的光程是在空气中,t2=,时间差t1-t2=,故选B。
4.答案 小于 大 b
解析 光从空气斜射到冰晶上,由题图可知,单色光b偏折较大,单色光a偏折较小,所以此冰晶对单色光a的折射率小于对单色光b的折射率;根据v=可知单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度大。根据sin C=知单色光b的临界角较小,所以单色光b比单色光a更容易发生全反射。
5.答案
解析 根据题意画出光路图如图所示:
BF=10 m,CD=4 m,AB=1.5 m,EF=6 m,由几何关系知OB=2 m,OD=3 m,OA=2.5 m,OC=5 m,则水的折射率n==;光从水中射入空气中,当入射角大于或等于临界角时发生全反射,设临界角为C,则sin C==;设遮光膜半径为R,tan C=,解得R= m<5 m,所以遮光膜的最小直径为 m= m。
6.答案 (1) (2)d
解析 (1)光在直角边自尾灯射向空气的入射角恰好等于临界角时,
C=45°
sin C=
解得尾灯材料的折射率至少为n=
(2)由几何关系知,光在尾灯中的传播路程x=(+2)d
又n=,x=vt
联立解得光在尾灯中的传播时间t=d