4.2全反射 课后练习（有解析）-2024--2025学年高中·选修第1册《物理》人教版
文档属性
| 名称 | 4.2全反射 课后练习（有解析）-2024--2025学年高中·选修第1册《物理》人教版 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 163.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-28 11:21:05 | ||
图片预览
文档简介
作业练习
课程基本信息
学科 物理 年级 高二 学期 秋季
课题 光的全反射
教科书 书 名：物理选择性必修第一册
作业练习
1．关于全反射，下列说法中正确的是（ ） A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线 B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射 C．光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射 D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射 2. 宝石切工是衡量宝石价值的重要指标之一，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面简化如图所示（关于虚线左右对称），一束激光垂直MN面入射，恰好分别在PO面、QO面发生全反射后垂直MN面射出，由此可知该宝石对该激光的折射率为（ ） A． B． C．1.5 D．2 3．折射率是衡量材料光学性能的重要指标，表中列出某种光在几种介质中的折射率，根据相关知识判断，下列说法正确的是（ ） A．金刚石和二硫化碳都是光密介质 B．光疏介质的密度一定小于光密介质的密度 C．这种光在酒精中的传播速度大于在水中传播的速度 D．这种光在酒精中发生全反射的临界角小于在水中发生全反射的临界角 4．光由空气射入半圆形玻璃砖，或由半圆形玻璃砖射入空气的光路图中，该玻璃砖的折射率为1.5，正确的是（ ） A．图乙、丙、丁 B．图乙、丁 C．图乙、丙 D．图甲、丙 5．如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形△ABC，为直角，此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射，该棱镜材料的折射率为（ ） A． B． C． D． 6.如图所示，一根圆柱形的光导纤维，长为l=5.0 m，它的内芯的折射率为n1=，外层材料的折射率为n2，一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经全反射后从另一端射出，求： （1）比较该激光在内芯与外套的折射率n1、n2的大小关系； （2）该激光在光导纤维中的速度； （3）该激光在光导纤维中传播的时间。 参考答案 1、【考查内容】全反射及其产生条件 【答案】D 【解析】A．发生全反射时，所有光线都反射，折射光线完全消失，所以A错误； B．光线从光密介质射入光疏介质时，且入射角大于临界角时，才会发生全反射，所以B错误； C．光从光疏介质射入光密介质时，不符合光发生全反射条件，不可能发生全反射，所以C错误； D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射入气泡时，在界面发生全反射，使反射的光线增强，从而看起来特别明亮，D正确。 2、【考查内容】画光路图，并应用全反射的临界角与介质折射率关系式n=1/sinC。 【答案】A 【解析】要求激光分别在PO面、QO面发生全反射后垂直MN面射出，因此光路必须具有对称性，由此可知光线在PO面发生全反射后水平射向QO面，然后在QO面发生全反射，最终垂直MN面射出，由几何关系可得光线在PO面的入射角为450 ，则有，所以选A。 3、【考查内容】对光疏介质、光密介质了解；会应用折射、全反射相关关系式。 【答案】D 【解析】A．光密介质和光疏介质是相对的，二硫化碳相对于金刚石是光疏介质，二硫化碳相对于水是光密介质，所以A错误； B．光密介质和光疏介质的定义与密度不一样，酒精密度小于水但折射率却大于水，所以B错误； C．由表中数据可知，光在酒精中的折射率大于在水中折射率。由关系式知n=C/v可知，光在酒精中的传播速度小于在水中传播的速度，所以C错误； D．由表中数据可知，光在酒精中的折射率大于在水中的折射率。由关系式n=1/sinC可知，光在酒精中发生全反射的临界角小于在水中发生全反射的临界角，所以D正确。 4、【考查内容】应用折射定律及全反射发生条件，并能正确画出光的折射与全反射光路图 【答案】B 【解析】题中图甲、乙情景，光由空气进入玻璃，即由光疏介质进入光密介质，入射角大于折射角，所以乙正确，甲错误；题中图丙、丁情景，光由玻璃进入空气中。sin C= sin 45°，即C<45°。 5、 【考查内容】规范画光路图，应用全反射的临界角与介质折射率关系式n=1/sinC 【答案】D 【解析】光束射到AB边时，根据光的折射定律有 ； 当光束射到AC边时，恰好发生全反射有； 联立以上两式解得。 6、【考查内容】光在光导纤维中传播，应用全反射相关规律解决问题 【答案】（1）n1 > n2；（2）2.1×108 m/s；（3）2.7×10-8 s。 【解析】（1）欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需内芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1 > n2 （2）由n=C/v可得v≈2.1×108 m/s （3）激光在光导纤维中光路图如图所示， 由，并结合几何知识得 。 因在界面A处入射角大于临界角C =45°，该激光在界面A处发生全反射。同理，光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端侧面。 由于得，所以光线在光导纤维中传播的距离为s=l。 该激光在光导纤维中传播所经历的时间t=s/v ,所以t≈2.7×10-8 s。
课程基本信息
学科 物理 年级 高二 学期 秋季
课题 光的全反射
教科书 书 名：物理选择性必修第一册
作业练习
1．关于全反射，下列说法中正确的是（ ） A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线 B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射 C．光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射 D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射 2. 宝石切工是衡量宝石价值的重要指标之一，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面简化如图所示（关于虚线左右对称），一束激光垂直MN面入射，恰好分别在PO面、QO面发生全反射后垂直MN面射出，由此可知该宝石对该激光的折射率为（ ） A． B． C．1.5 D．2 3．折射率是衡量材料光学性能的重要指标，表中列出某种光在几种介质中的折射率，根据相关知识判断，下列说法正确的是（ ） A．金刚石和二硫化碳都是光密介质 B．光疏介质的密度一定小于光密介质的密度 C．这种光在酒精中的传播速度大于在水中传播的速度 D．这种光在酒精中发生全反射的临界角小于在水中发生全反射的临界角 4．光由空气射入半圆形玻璃砖，或由半圆形玻璃砖射入空气的光路图中，该玻璃砖的折射率为1.5，正确的是（ ） A．图乙、丙、丁 B．图乙、丁 C．图乙、丙 D．图甲、丙 5．如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形△ABC，为直角，此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射，该棱镜材料的折射率为（ ） A． B． C． D． 6.如图所示，一根圆柱形的光导纤维，长为l=5.0 m，它的内芯的折射率为n1=，外层材料的折射率为n2，一束激光由其左端的中心点以45°的入射角射入光导纤维内，经全反射后从另一端射出，求： （1）比较该激光在内芯与外套的折射率n1、n2的大小关系； （2）该激光在光导纤维中的速度； （3）该激光在光导纤维中传播的时间。 参考答案 1、【考查内容】全反射及其产生条件 【答案】D 【解析】A．发生全反射时，所有光线都反射，折射光线完全消失，所以A错误； B．光线从光密介质射入光疏介质时，且入射角大于临界角时，才会发生全反射，所以B错误； C．光从光疏介质射入光密介质时，不符合光发生全反射条件，不可能发生全反射，所以C错误； D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射入气泡时，在界面发生全反射，使反射的光线增强，从而看起来特别明亮，D正确。 2、【考查内容】画光路图，并应用全反射的临界角与介质折射率关系式n=1/sinC。 【答案】A 【解析】要求激光分别在PO面、QO面发生全反射后垂直MN面射出，因此光路必须具有对称性，由此可知光线在PO面发生全反射后水平射向QO面，然后在QO面发生全反射，最终垂直MN面射出，由几何关系可得光线在PO面的入射角为450 ，则有，所以选A。 3、【考查内容】对光疏介质、光密介质了解；会应用折射、全反射相关关系式。 【答案】D 【解析】A．光密介质和光疏介质是相对的，二硫化碳相对于金刚石是光疏介质，二硫化碳相对于水是光密介质，所以A错误； B．光密介质和光疏介质的定义与密度不一样，酒精密度小于水但折射率却大于水，所以B错误； C．由表中数据可知，光在酒精中的折射率大于在水中折射率。由关系式知n=C/v可知，光在酒精中的传播速度小于在水中传播的速度，所以C错误； D．由表中数据可知，光在酒精中的折射率大于在水中的折射率。由关系式n=1/sinC可知，光在酒精中发生全反射的临界角小于在水中发生全反射的临界角，所以D正确。 4、【考查内容】应用折射定律及全反射发生条件，并能正确画出光的折射与全反射光路图 【答案】B 【解析】题中图甲、乙情景，光由空气进入玻璃，即由光疏介质进入光密介质，入射角大于折射角，所以乙正确，甲错误；题中图丙、丁情景，光由玻璃进入空气中。sin C= sin 45°，即C<45°。 5、 【考查内容】规范画光路图，应用全反射的临界角与介质折射率关系式n=1/sinC 【答案】D 【解析】光束射到AB边时，根据光的折射定律有 ； 当光束射到AC边时，恰好发生全反射有； 联立以上两式解得。 6、【考查内容】光在光导纤维中传播，应用全反射相关规律解决问题 【答案】（1）n1 > n2；（2）2.1×108 m/s；（3）2.7×10-8 s。 【解析】（1）欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需内芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1 > n2 （2）由n=C/v可得v≈2.1×108 m/s （3）激光在光导纤维中光路图如图所示， 由，并结合几何知识得 。 因在界面A处入射角大于临界角C =45°，该激光在界面A处发生全反射。同理，光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线到达右端侧面。 由于得，所以光线在光导纤维中传播的距离为s=l。 该激光在光导纤维中传播所经历的时间t=s/v ,所以t≈2.7×10-8 s。