高中物理人教版选修3-4假期作业：第十三章+假期作业（十二）全反射+Word版含解析

假期作业(十二)　全反射

1．(多选)下列说法正确的是(　　)
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】　因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝c/n可知，光在光密介质中的速度较小．
【答案】　BD
2．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°.下列四个光路图中，正确的是(　　)
【解析】　因为玻璃的折射率n＝1.5，设全反射的临界角为C，则有sin C＝＝.而题图中sin 45°＝
所以45°＞C，故发生全反射，A正确．
【答案】　A
3．(·潍坊高二检测)
图13-2-7
光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图13-2-7所示．下列论述：①光在介质1中的传播速度较大；②光在介质2中的传播速度较大；③光从介质1射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象；④光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象．其中正确的是(　　)
A．只有①③正确　　　　　 B．只有①④正确
C．只有②③正确 D．只有②④正确
【解析】　光从介质1进入介质2的光路如题图，入射角大于折射角，即从光疏介质入射到光密介质，所以光线在介质1中传播速度较大，①对②错．光线从光密介质到光疏介质可能发生全反射即从介质2到介质1，③错④对，对照选项B对．
【答案】　B
4．(·亳州高二检测)
图13-2-8
一束光从某介质进入真空，方向如图13-2-8所示，则下列判断中正确的是(　　)
A．该介质的折射率是
B．该介质的折射率是
C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D．光线按如图所示的方向入射，无论怎样改变入射方向，都不可能发生全反射现象
【解析】　由题意知，入射角α＝30°，折射角β＝60°，由折射定律可得：n＝＝＝，A项错误，B项正确；发生全反射的临界角为C，sin C＝，sin 45°＝，＜，C＜45°，C项错误；光线按如图所示的方向入射，当入射角大于等于临界角时，就会发生全反射现象，D项错误．
【答案】　B
5．(多选)
图13-2-9
如图13-2-9所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，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不发生偏折
D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射
【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将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射．
【答案】　BCD
6．(多选)如图13-2-10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的夹角为θ＝30°，E、F分别为AB、BC的中点，则(　　)
图13-2-10
A．该棱镜的折射率为
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长变小
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
【解析】　在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为，故A对；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式λ介＝，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错．
【答案】　AC
7.
图13-2-11
自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯的构造如图13-2-11所示，下面说法正确的是(　　)
A．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光应从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D．汽车灯光应从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
【解析】　由全反射棱镜对光路的控制原理可知，选项C正确．
【答案】　C
8．如图13-2-12所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出．
图13-2-12
(1)求该玻璃棒的折射率；
(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射．
【解析】　(1)如图所示单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射，由全反射的条件得
C＝45°　①
由折射定律得
n＝　②
联立①②式得
n＝.
(2)能　若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时，入射角增大，能发生全反射．
【答案】　(1)　(2)能

9．(·石家庄高二检测)
图13-2-13
如图13-2-13所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为(　　)
　　　A　　　　　B　　　　　C　　　　 　D
【解析】　光线垂直AB面射入，在到达AC面上时入射角i＝60°，因光线的临界角C满足sin C＝，C＝45°，i＞C，所以光线在AC面发生全反射；光线到达BC面上的入射角i′＝30°，由于i＜C，所以有部分光线从BC面射出，还有部分光线经BC面反射到AC面上，此时入射角等于零度，光线垂直于AC面射出，D项正确．
【答案】　D
10．(多选)(·宁波高二检测)一束光穿过介质1、2、3时，光路如图13-2-14所示，则(　　)
图13-2-14
A．介质2的折射率最大
B．光线在介质2中的波长最长
C．光在介质3中的速度最大
D．入射光线到达介质2和介质3的界面时，一定也发生反射
【解析】　由光线经过介质时的入射角和折射角之间的大小关系可知n3＞n1＞n2，故选项A错误；由v＝可知在介质2中传播的速度最大，故选项C错误；光在不同介质内传播时的频率不变，根据v＝fλ可知传播速度越大，波长越长，故选项B正确；光由介质2进入介质3时，发生折射，也发生反射，故选项D正确．
【答案】　BD
11．(多选)(·西安检测)如图13-2-15所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，R＝r.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出．设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则(　　)
图13-2-15
A．n可能为 B．n可能为2
C．t可能为 D．t可能为
【解析】　根据题意可画出光路图如图所示，则两次全反射时的入射角均为45°，所以全反射的临界角C≤45°，折射率n≥＝，A、B均正确；光在介质中的传播速度v＝≤，所以传播时间t＝≥，C、D均错误．
【答案】　AB
12．如图13-2-16所示为一根均匀的直玻璃光导纤维，长为l，其两端是平面，一束激光以与纤维轴AA′成一小角度θ的方向射入纤维左面，并从右面射出，玻璃纤维对这种激光的折射率为n，光在真空中的速度为c，求激光在玻璃光导纤维中传播所需的时间．
图13-2-16
【解析】　设光在光导纤维中，第一次折射角为θ′，则sin θ′＝，cos θ′＝＝，而传播路程s＝，v＝，所以时间t＝＝ .
【答案】