人教版（2019）物理 选择性必修第一册 4.2 全反射 课后作业（含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）物理 选择性必修第一册 4.2 全反射 课后作业（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 171.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-19 18:09:52 | ||
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文档简介
第四章 光
全反射
1.(多选)关于全反射,下列说法正确的是( )
A.光只有从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射现象
B.光只有从光疏介质射向光密介质时才可能发生全反射现象
C.光只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时才可能发生全反射现象
D.光只有从折射率小的介质射向折射率大的介质时才可能发生全反射现象
2.酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,你会看到在一定距离处,地面显得格外明亮,仿佛是一片水面,似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时,它却随你靠近而后退。对此现象,下列解释正确的是( )
A.出现的是“海市蜃楼”,是光的折射造成的
B.“水面”不存在,是由于酷热难耐,人产生的幻觉
C.太阳光辐射到地面,使地表温度升高,折射率变大,发生全反射
D.太阳光辐射到地面,使地表温度升高,折射率变小,发生全反射
3.(多选)下列说法正确的是( )
A.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体的像比物体所处的实际位置高
B.光纤通信是一种现代通信手段,它是利用光的全反射原理来传递信息的
C.在光的照射下,玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮,是由于光的全反射
D.海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大
E.小孔成像是由于光的全反射
4.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。下列说法中正确的是( )
A.光从真空射入介质后,频率不变
B.此介质的折射率等于2
C.入射角大于45°时可能发生全反射现象
D.入射角小于30°时可能发生全反射现象
5.(多选)已知某单色光在某介质中发生全反射的临界角为C,则( )
A.该介质对此单色光的折射率等于1sinC
B.此单色光在该介质中的速度等于c·sin C(c是光在真空中的传播速度)
C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin C 倍
D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的 1sinC 倍
6.(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108 m/s,光从该介质射向空气时( )
A.发生全反射的临界角是30°
B.大于或等于30°的所有角都是临界角
C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射
D.临界角可能是60°
7.(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的界面,分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
8.某种液体的折射率为2,液面下深h处有一个点光源,从液面上看液面被光照亮的圆形区域的半径为( )
A.12h B.h C.33h D.2h
9.如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角三角形ABC,角A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面,进入棱镜后直接射到AC面上,并刚好能发生全反射。则该棱镜材料的折射率为( )
A.62 B.2 C.32 D.3
10.潜水员在水中抬头仰望,由于光线在空气和水的界面发生全反射,他能看见河底的物体。如果水深为H,潜水员仰望时,眼睛到河底的距离为h,水的折射率为n,则潜水员能较清楚地看到的河底物体与潜水员的最短水平距离是多少?
11.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,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。尾灯由透明介质制成,其外形如图所示。下列说法中正确的是( )
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,在尾灯的右表面发生全反射
D.汽车灯光应从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射
12.空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图所示,方框内有两个折射率为n=1.5的全反射棱镜。下列选项给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图中效果的是( )
13.(多选)1966年,前香港中文大学校长高锟提出:光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维成为电话和互联网等现代通信网络运行的基石,高锟因此荣获了2009年诺贝尔物理学奖。下列关于“光纤”及其原理的说法中正确的是( )
A.光纤通信利用了光的全反射原理
B.光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点
C.实用光导纤维由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
D.当今,在信号传输领域,光纤电缆(光缆)已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”,成为传播信息的主要工具,是互联网的骨架,并已连接到普通社区
14.光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,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中正确的是( )
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不能发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.在光纤中频率大的光传播的速度大
D.在光纤中频率小的光传播的速度大
15.2010年广州亚运会,光纤通信网覆盖了所有比赛场馆,为各项比赛提供安全可靠的通信服务,光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示,一条圆柱形的光导纤维,长为L,它的内芯的折射率为n1,外层材料的折射率为n2,光从一端射入,经全反射后从另一端射出,所需的最长时间为t,请探究分析以下问题:
(1)n1和n2的大小关系。
(2)最长时间t的大小。(图中标的C为全反射的临界角,其中 sin C=n2n1)
答案全解全析
1.AC 光从光密介质射向光疏介质时,若入射角大于或等于临界角,会发生全反射现象;光从光疏介质射向光密介质时,不会发生全反射现象,A正确,B错误;光只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时,才可能发生全反射现象,C正确,D错误。
2.D 酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,地面附近的空气温度比上层的高,密度比上层的小,折射率也比上层的小,光照射时发生全反射,出现“水面”,D正确,A、B、C错误。
导师点睛
夏天,由于大气不均匀,海面上的下层空气温度比上层低,密度比上层大,折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼台、人等“发出”的光线射向上空时,由于不断被折射,越往上越偏离法线方向,入射角不断增大,以致发生全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,产生了“海市蜃楼”现象。
3.ABC 由于光的折射,当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体的像比物体的实际位置高,选项A正确;光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的,选项B正确;在光的照射下,玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮,是由于光在裂缝处发生全反射,选项C正确;海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小,选项D错误;小孔成像是由于光的直线传播,E错误。
4.AB 光的频率由光源决定,在传播过程中频率不变,故A正确;由折射定律可得n=sinθ1sinθ2=sin45°sin30°=2,B正确;只有当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象,所以选项C、D错误。
5.ABC 由临界角的计算式sin C=1n得n=1sinC,选项A正确;将n=cv代入sin C=1n,得sin C=vc,故v=c·sin C,选项B正确;设此单色光的频率为f,在真空中的波长为λ0,在该介质中的波长为λ,由波长、频率、光速的关系得c=λ0f,v=λf,故sin C=vc=λλ0,λ=λ0 sin C,选项C正确;此单色光由真空射入该介质时,频率不发生变化,选项D错误。
6.AC 由n=cv=3×108m/s1.5×108m/s=2,sin C=1n,得临界角C=30°,所以A、C正确,B、D错误。
7.CD 在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不可能发生全反射现象,选项A错误,C正确。在界面Ⅱ光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,故界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角,因此光在界面Ⅱ上不可能发生全反射现象,选项B错误,D正确。
8.C 设液面上的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的半径为r,如图所示:
该光在圆形区域的边缘处恰好发生全反射,入射角等于临界角C,由sin C=1n=12得C=30°,根据几何关系可知r=33h,C正确。
9.A 在AB面上,设入射角为i,则i=45°,设折射角为θ,则n=sinisinθ;在AC面上,由几何知识可知,此时的入射角i'=90°-θ,则n=1sini',联立各式可得n=62,A正确。
答案 2H-hn2-1 解析 设光在水面发生全反射的临界角为C,则sin C=1n,故tan C=1n2-1;根据几何关系可得河底物体与潜水员之间的最短水平距离d=(H-h) tan C+H tan C,解得d=2H-hn2-1。
11.D 自行车尾灯利用了全反射原理,汽车灯光应从右面射过来,在左表面发生两次全反射被反射回去。
12.B 四个选项的光路图如图:
可知B项正确。
13.ABD 光纤通信利用了光的全反射原理,A正确;光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点,B正确;全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于等于临界角,所以内芯的折射率大于外套的折射率,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射,故C错误;在信号传输领域,光纤电缆(光缆)已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”,成为传播信息的主要工具,是互联网的骨架,并已连接到普通社区,D正确。
14.D 光导纤维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,A、B错误;频率越小的光波长越长,介质对它的折射率n越小,根据公式v=cn知,光传播的速度越大,C错误,D正确。
15.答案 (1)n1>n2 (2)Ln12n2c
解析 (1)欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射,需使内芯的折射率大于外层材料的折射率,即n1>n2。
(2)光在内芯中传播的最长路程为s=LsinC,传播速度为v=cn1,故最长时间t=sv=Ln1csinC=Ln12n2c
全反射
1.(多选)关于全反射,下列说法正确的是( )
A.光只有从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射现象
B.光只有从光疏介质射向光密介质时才可能发生全反射现象
C.光只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时才可能发生全反射现象
D.光只有从折射率小的介质射向折射率大的介质时才可能发生全反射现象
2.酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,你会看到在一定距离处,地面显得格外明亮,仿佛是一片水面,似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时,它却随你靠近而后退。对此现象,下列解释正确的是( )
A.出现的是“海市蜃楼”,是光的折射造成的
B.“水面”不存在,是由于酷热难耐,人产生的幻觉
C.太阳光辐射到地面,使地表温度升高,折射率变大,发生全反射
D.太阳光辐射到地面,使地表温度升高,折射率变小,发生全反射
3.(多选)下列说法正确的是( )
A.在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体的像比物体所处的实际位置高
B.光纤通信是一种现代通信手段,它是利用光的全反射原理来传递信息的
C.在光的照射下,玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮,是由于光的全反射
D.海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大
E.小孔成像是由于光的全反射
4.(多选)一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,光路如图所示。下列说法中正确的是( )
A.光从真空射入介质后,频率不变
B.此介质的折射率等于2
C.入射角大于45°时可能发生全反射现象
D.入射角小于30°时可能发生全反射现象
5.(多选)已知某单色光在某介质中发生全反射的临界角为C,则( )
A.该介质对此单色光的折射率等于1sinC
B.此单色光在该介质中的速度等于c·sin C(c是光在真空中的传播速度)
C.此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的sin C 倍
D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的 1sinC 倍
6.(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108 m/s,光从该介质射向空气时( )
A.发生全反射的临界角是30°
B.大于或等于30°的所有角都是临界角
C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射
D.临界角可能是60°
7.(多选)如图所示,ABCD是两面平行的透明玻璃砖,AB面和CD面是玻璃和空气的界面,分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则( )
A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
D.不管入射角多大,光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
8.某种液体的折射率为2,液面下深h处有一个点光源,从液面上看液面被光照亮的圆形区域的半径为( )
A.12h B.h C.33h D.2h
9.如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角三角形ABC,角A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面,进入棱镜后直接射到AC面上,并刚好能发生全反射。则该棱镜材料的折射率为( )
A.62 B.2 C.32 D.3
10.潜水员在水中抬头仰望,由于光线在空气和水的界面发生全反射,他能看见河底的物体。如果水深为H,潜水员仰望时,眼睛到河底的距离为h,水的折射率为n,则潜水员能较清楚地看到的河底物体与潜水员的最短水平距离是多少?
11.自行车尾灯采用了全反射棱镜的原理,它虽然本身不发光,但在夜间行驶时,从后面开来的汽车发出的强光照在尾灯上,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。尾灯由透明介质制成,其外形如图所示。下列说法中正确的是( )
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,在尾灯的右表面发生全反射
D.汽车灯光应从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射
12.空气中两条光线a和b从方框左侧入射,分别从方框下方和上方射出,其框外光线如图所示,方框内有两个折射率为n=1.5的全反射棱镜。下列选项给出了两棱镜四种放置方式的示意图,其中能产生图中效果的是( )
13.(多选)1966年,前香港中文大学校长高锟提出:光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维成为电话和互联网等现代通信网络运行的基石,高锟因此荣获了2009年诺贝尔物理学奖。下列关于“光纤”及其原理的说法中正确的是( )
A.光纤通信利用了光的全反射原理
B.光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点
C.实用光导纤维由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
D.当今,在信号传输领域,光纤电缆(光缆)已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”,成为传播信息的主要工具,是互联网的骨架,并已连接到普通社区
14.光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维,它的结构如图所示,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中正确的是( )
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不能发生全反射
B.内芯的折射率比外套的小,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C.在光纤中频率大的光传播的速度大
D.在光纤中频率小的光传播的速度大
15.2010年广州亚运会,光纤通信网覆盖了所有比赛场馆,为各项比赛提供安全可靠的通信服务,光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示,一条圆柱形的光导纤维,长为L,它的内芯的折射率为n1,外层材料的折射率为n2,光从一端射入,经全反射后从另一端射出,所需的最长时间为t,请探究分析以下问题:
(1)n1和n2的大小关系。
(2)最长时间t的大小。(图中标的C为全反射的临界角,其中 sin C=n2n1)
答案全解全析
1.AC 光从光密介质射向光疏介质时,若入射角大于或等于临界角,会发生全反射现象;光从光疏介质射向光密介质时,不会发生全反射现象,A正确,B错误;光只有从折射率大的介质射向折射率小的介质时,才可能发生全反射现象,C正确,D错误。
2.D 酷热的夏天,在平坦的柏油公路上,地面附近的空气温度比上层的高,密度比上层的小,折射率也比上层的小,光照射时发生全反射,出现“水面”,D正确,A、B、C错误。
导师点睛
夏天,由于大气不均匀,海面上的下层空气温度比上层低,密度比上层大,折射率也比上层大。我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。远处的山峰、船舶、楼台、人等“发出”的光线射向上空时,由于不断被折射,越往上越偏离法线方向,入射角不断增大,以致发生全反射,光线反射回地面,人们逆着光线看去,就会看到远方的景物悬在空中,产生了“海市蜃楼”现象。
3.ABC 由于光的折射,当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时,看到的物体的像比物体的实际位置高,选项A正确;光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的,选项B正确;在光的照射下,玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮,是由于光在裂缝处发生全反射,选项C正确;海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小,选项D错误;小孔成像是由于光的直线传播,E错误。
4.AB 光的频率由光源决定,在传播过程中频率不变,故A正确;由折射定律可得n=sinθ1sinθ2=sin45°sin30°=2,B正确;只有当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于或等于临界角时才会发生全反射现象,所以选项C、D错误。
5.ABC 由临界角的计算式sin C=1n得n=1sinC,选项A正确;将n=cv代入sin C=1n,得sin C=vc,故v=c·sin C,选项B正确;设此单色光的频率为f,在真空中的波长为λ0,在该介质中的波长为λ,由波长、频率、光速的关系得c=λ0f,v=λf,故sin C=vc=λλ0,λ=λ0 sin C,选项C正确;此单色光由真空射入该介质时,频率不发生变化,选项D错误。
6.AC 由n=cv=3×108m/s1.5×108m/s=2,sin C=1n,得临界角C=30°,所以A、C正确,B、D错误。
7.CD 在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不可能发生全反射现象,选项A错误,C正确。在界面Ⅱ光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,故界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角,因此光在界面Ⅱ上不可能发生全反射现象,选项B错误,D正确。
8.C 设液面上的人看到液面被该光源照亮的圆形区域的半径为r,如图所示:
该光在圆形区域的边缘处恰好发生全反射,入射角等于临界角C,由sin C=1n=12得C=30°,根据几何关系可知r=33h,C正确。
9.A 在AB面上,设入射角为i,则i=45°,设折射角为θ,则n=sinisinθ;在AC面上,由几何知识可知,此时的入射角i'=90°-θ,则n=1sini',联立各式可得n=62,A正确。
答案 2H-hn2-1 解析 设光在水面发生全反射的临界角为C,则sin C=1n,故tan C=1n2-1;根据几何关系可得河底物体与潜水员之间的最短水平距离d=(H-h) tan C+H tan C,解得d=2H-hn2-1。
11.D 自行车尾灯利用了全反射原理,汽车灯光应从右面射过来,在左表面发生两次全反射被反射回去。
12.B 四个选项的光路图如图:
可知B项正确。
13.ABD 光纤通信利用了光的全反射原理,A正确;光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点,B正确;全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质,且入射角大于等于临界角,所以内芯的折射率大于外套的折射率,光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射,故C错误;在信号传输领域,光纤电缆(光缆)已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”,成为传播信息的主要工具,是互联网的骨架,并已连接到普通社区,D正确。
14.D 光导纤维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,A、B错误;频率越小的光波长越长,介质对它的折射率n越小,根据公式v=cn知,光传播的速度越大,C错误,D正确。
15.答案 (1)n1>n2 (2)Ln12n2c
解析 (1)欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射,需使内芯的折射率大于外层材料的折射率,即n1>n2。
(2)光在内芯中传播的最长路程为s=LsinC,传播速度为v=cn1,故最长时间t=sv=Ln1csinC=Ln12n2c