【文档说明】2023-2024学年高中物理人教版2019 选择性必修第一册课后习题 第四章 习题课 光的折射和全反射 Word版含答案.docx，共(9)页，690.053 KB，由小赞的店铺上传

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习题课:光的折射和全反射必备知识基础练1.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重

合。已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为()A.rB.1.5rC.2rD.2.5r2.(多选)(2021天津一中高二检测)如图所示,这是一玻璃球体,其半径为R,O为球心,AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点,来自B点的光线BD从D点射出,出射光线平行于AB,已知∠ABD=3

0°,光在真空中的传播速度为c,则()A.此玻璃的折射率为√3B.光线从B到D需用时3𝑅𝑐C.若增大∠ABD,光线不可能在DM段发生全反射现象D.若减小∠ABD,从AD段射出的光线均平行于AB3.如图所示,某同学利用方格坐标纸测量半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线O

A的适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,按图所示放上玻璃砖,然后插上P3、P4大头针。(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是。(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径

与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率n=。4.如图所示,扇形AOB为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°。一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰平行于OB。(1)求介

质的折射率;(2)折射光线中恰好射到M点的光线(选填“能”或“不能”)发生全反射。5.(2021河北邢台第二中学高二期末)如图所示为一半径为R的透明半球体过球心O的横截面,面上P点到直径MN间的垂直距离为d=√2

2R。一细光束沿PO方向从P点入射,经过面MON恰好发生全反射。若此光束沿平行MN方向从P点入射,从圆上Q点出射,光在真空中的传播速度为c,求:(1)透明半球体的折射率n;(2)沿MN方向从P点入射的光在透明半球体中的传播时间t。关键能力提升练6.(多选)(2021

山东潍坊检测)在光纤制造过程中,由于拉伸速度不均匀,会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体,而呈现圆台形状(如图所示)。已知此光纤长度为L,圆台对应底角为θ,折射率为n,真空中光速为c。现在光从下方垂直射入下台面,则下列说法正确的是()A.光从真空射入光纤,光子的频率不变

B.光通过此光纤到达小截面的最短时间为𝐿𝑐C.从上方截面射出的光束一定是平行光D.若满足sinθ>1𝑛,则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出7.半径为R、介质折射率为n的透明圆柱体,过其轴线OO'的截面如图所示。位于截面所在的平面内的一细束光线,以角i0由O点入射,折射光线由上边界的

A点射出。当光线在O点的入射角减小至某一值时,折射光线在上边界的B点恰好发生全反射。求A、B两点间的距离。8.如图所示,半径为R的半球形玻璃砖放置在水平面上,折射率为n=53,圆心为O点,半球形的最高点为Q点。在玻璃砖内紧贴底面的P点放置一点光源,P点距O点的距离为√22R。已知sin

37°=35,cos37°=45。(1)P点发出的光经过Q点折射射出,求出射角的正弦值sinθ;(2)P点沿垂直底面方向发出的光能否直接从玻璃砖球面射出?(3)若P点发出的光能从玻璃砖球面任意位置直接射出,P点距O点的距离L应满足什么条件?9.一艘赛艇停在平静的水

面上,赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m,尾部下端Q略高于水面;赛艇正前方离赛艇前端s1=0.8m处有一浮标,如图所示。一潜水员在浮标前方s2=3.0m处下潜到深度为h2=4.0m时,看到标记P刚好被浮标挡住,此处看不到赛艇尾端Q;继续下潜Δh=4.0m,恰好能看见

Q。求:(1)水的折射率n;(2)赛艇的长度l。(可用根式表示)参考答案习题课:光的折射和全反射1.C如图所示,玻璃的折射率为1.5,可得临界角小于45°。在CB面上,由于入射角等于零,所以折射角也是零,因此折射光线不发生偏折。在O点,由于入射角等于60°。所

以会发生光的全反射,反射光线恰好垂直射出。因为ON等于r,故OA等于2r,由于∠MOA=∠AMO=30°,所以AM等于2r,故选C。2.AB由题图可知光线在D点的入射角i=30°,折射角r=60°,由折射率的定义得n=sin𝑟sin𝑖,故n=√3,A正确;光线在玻璃

球中的传播速度v=𝑐𝑛=√33c,由题图知BD=√3R,所以光线从B到D需用时t=𝐵𝐷𝑣=3𝑅𝑐,B正确;若增大∠ABD,入射角增大,当光线射向DM段时,射向M点时入射角最大,为45°,而临界角满足sinC=1𝑛=√33<√22=sin45°,即C<45°,故光线可以在D

M段发生全反射现象,C错误;∠ABD=i,由图知∠DOA=2i,只有当r=2i时,从AD段射出的光线才平行于AB,又因为sin𝑟sin𝑖=√3,解得i=30°,即要使出射光线平行于AB,则入射角必为30°,即∠ABD必为30

°,D错误。3.答案(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像(2)1.5解析(1)透过玻璃砖看,使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像,就可以确定P3在折射光线上。(2)如图所示,光从玻璃射入空气的入射角为θ

1=∠BOC,折射角为θ2=∠DOE,根据光路可逆性和折射定律可得玻璃的折射率为n=sin𝜃2sin𝜃1,设半圆玻璃砖的半径为R,由几何知识可得sinθ1=𝐵𝐶𝑅,sinθ2=𝐷𝐸𝑅,从图中可以看出𝐷𝐸𝐵𝐶=64,代入数据联立得n=1.5。4.答案(1

)√3(2)不能解析(1)依题意画出光路图,如图甲所示。由几何知识可知,入射角i=60°,折射角r=30°,根据折射定律得n=sin𝑖sin𝑟,代入数据解得n=√3。(2)如图乙所示,可知θ=30

°,所以不能发生全反射。5.答案(1)√2(2)√6𝑅𝑐解析(1)设透明半球体的临界角为C,光路如图所示,则由几何关系有sin(90°-C)=𝑑𝑅又有sinC=1𝑛解得C=45°n=√2。(2)由题意得光在

P点的入射角i=45°设对应的折射角为r,则sin𝑖sin𝑟=n解得r=30°光在透明半球体中的传播距离L=2Rcosr光在透明半球体中的传播时间t=𝐿𝑣光在透明半球体中的传播速度v=𝑐𝑛联立解得t=√6𝑅𝑐。6.

AD光子的频率由光源决定,与介质无关,所以光从真空射入光纤,光子的频率不变,故A正确;光通过此光纤到达小截面的最短距离为L,光在光纤中的传播速度v=𝑐𝑛,则光通过此光纤到达小截面的最短时间为t=𝐿𝑣=𝑛𝐿𝑐,故B错误;通过光纤侧面全反射

后再从上方截面射出的光束与垂直射出上方截面的光束不平行,故C错误;设临界角为C,则sinC=1𝑛。到达光纤侧面时光线入射角等于θ,当θ>C,即有sinθ>1𝑛,则光在第一次到达光纤侧面时发生全反射,不会从

光纤侧面射出,故D正确。7.答案1√𝑛2-1−√𝑛2-sin2𝑖0sin𝑖0R解析当光线在O点的入射角为i0时,设折射角为r0,由折射定律得sin𝑖0sin𝑟0=n①设A点与左端面的距离为dA,由几何关系得sinr0=𝑅√𝑑𝐴2+𝑅2

②若折射光线恰好发生全反射,则在B点的入射角恰好为临界角C,设B点与左端面的距离为dB,由折射定律得sinC=1𝑛③由几何关系得sinC=𝑑𝐵√𝑑𝐵2+𝑅2④设A、B两点间的距离为d,可得d=dB-dA⑤联立①②③④⑤式得d=1√𝑛2-1−√𝑛2-s

in2𝑖0sin𝑖0R⑥8.答案(1)5√39(2)不能从玻璃砖球面射出(3)L<35R解析(1)P点发出的光经过Q点折射射出的光路如图甲所示甲由几何关系可知sinr=√22𝑅√(√22𝑅)2+𝑅2=√33n=si

n𝜃sin𝑟sinθ=nsinr=5√39。(2)P点沿垂直底面方向发出的光的光路如图乙所示乙由几何关系可知θ1=45°,n=1sin𝐶,C=37°可得θ1>C,P点沿垂直底面方向发出的光在界面

处发生了全反射,不能直接从玻璃砖球面射出。(3)如图丙所示,若P点发出的光能从玻璃砖球面任意位置射出,则光线在砖内的入射角α的最大值小于临界角C丙由几何关系可知𝐿sin𝛼=𝑅sin𝛽当β=90°,即sinβ=1时,sinα有最大值,α最大,即若P点沿垂

直底面方向发出的光能够直接射出,则其他任意位置均可直接射出,得L<Rsin37°=35R。9.答案(1)43(2)247√7-3.8m解析(1)作出从P点发出的一条光线经浮标处折射进入水中,到达深度h2处的光路图。入射角的正弦值sinθ1=𝑠1√ℎ12+𝑠12=0.8√0

.62+0.82=0.8折射角的正弦值sinθ2=𝑠2√ℎ22+𝑠22=3.0√3.02+4.02=0.6由折射定律可得水的折射率n=sin𝜃1sin𝜃2=43。(2)作出尾端Q发出的一条光线经水面折射到深度为(h2+Δh)处的光路图。根据题意

可知,这条光线的折射角等于临界角C,sinC=1𝑛=34