高中物理第3节 光的全反射课时练习
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这是一份高中物理第3节 光的全反射课时练习,共11页。试卷主要包含了选择题,填空题,综合题等内容,欢迎下载使用。
1.两束平行的单色光A、B射向长方形玻璃砖,光从上表面入射,恰好从下表面重叠射出,如图所示比较两种单色光,下列说法正确的是( )
A.玻璃对A光的折射率较大
B.A光的光子能量比B光的光子能量大
C.在玻璃砖的下表面上,A光可能发生全反射
D.在同一双缝干涉实验装置中,A光干涉条纹宽度大于B光干涉条纹宽度
2.一束由a、b两种单色光组成的复色光垂直照射在圆柱形玻璃砖的AB面上,进入玻璃砖后光路如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.a光的折射率大于b光的折射率
B.a光的波长比b光的波长大
C.b光在该玻璃中的折射率
D.a光在该玻璃中的速度小于b光的速度
3.一束光线穿过介质1、2、3时,光路如图所示,则( )
A.介质1的折射率最大
B.介质2是光密介质
C.光在介质2中的速度最小
D.当入射角由45°逐渐增大时,在1、2分界面上可能发生全反射
4.某玻璃三棱镜的截面如图所示,其折射率为,该三棱镜的AB边竖直放置,,,当一束水平单色光照射在三棱镜AB边上时,光在AC边上的折射角为(不考虑光在玻璃中的多次反射)( )
A.B.C.D.
5.如图所示,在空气中,一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入,从b表面射出,则以下说法中正确的是
A.出射光线不一定与入射光线平行
B.随着角的增大,光可能在a表面发生全反射
C.随着角的增大,光可能在b表面发生全反射()
D.无论如何改变 角,光线从a表面射入,不可能在b表面发生全反射
6.光纤已经普遍应用到了通信领域,具有可弯曲、传输速度快、信息量大的优点。将一段光纤材料弯曲成四分之一圆弧,一束激光沿如图所示方向垂直射人材料一端,已知光纤材料的直径为,该激光在光纤材料中的折射率。若光束从入射端传至另一端的过程中不能沿侧壁射出,则弯曲光纤材料时对应的最小半径R为( )
A.B.C.D.
7.如图所示acb是一块用折射率n=2的玻璃制成的透明体的横截面,ab是半径为R的圆弧,ac边与bc边垂直,∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时,ab部分的外表面只有一部分是黄亮的,其余是暗的。那么黄亮部分的弧长为( )
A.B.C.D.
8.图示为一横截面为等腰直角三角形的三棱镜,光线O从它的一直角面垂直射入,临界角为40º,关于图中画出的a、b、c三条光线,下列说法正确的是( )
A.a 是光线O的出射光
B.b是光线O的出射光
C.c是光线O的出射光
D.a、b、c都不是光线O的出射光
9.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,一定会发生全反射现象
C.光从光疏介质射向光密介质时,也可能发生全反射现象
D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮,就是因为光从水或玻璃射向气泡时,在界面发生全反射
10.如图所示,等腰三角形ABC为一棱镜的横截面(AB=AC)。一束光线垂直于AB入射,恰好在AC面上发生全反射,并垂直于BC射出棱镜。则该棱镜的折射率为( )
A.B.1.5C.D.
11.如图所示,两束单色光a和b从水中射向水面的O点,它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知( )
A.在水中时a光和b光的传播速度相同B.两束光在从水进入空气时频率均变小
C.从水中射向空气时,a光全反射的临界角比b光小D.真空中a光的波长比b光长
12.某同学想用以下方法测液体的折射率,取一个半径的薄软木塞,在它的圆心处插上一枚大头针,让软木塞浮在液面上,调整大头针插入软木塞的深度,使它露在外面的长度,这时从液面上方的各个方向向液体看,恰好看不到大头针,则下列说法正确的是( )
A.液体的折射率
B.光在液体中传播的速度是
C.液体发生全反射的临界角C满足
D.恰好看不到大头针的原因是发生了光的折射现象
13.等腰直角三角形ABC为某三棱镜的横截面,∠B=90°。一束红、蓝混合的复色光从AB边射入,从BC边射出,分成红、蓝两束,如图所示。保持在AB边的入射点不变,逐渐减小入射角i,当i=i1时,照射到BC边M点的蓝光从BC边右侧消失;当i=i2时,照射到BC边N点的红光也从BC边右侧消失(M、N点在图中均未画出)。下列说法正确的是( )
A.棱镜对蓝光的折射率等于sin2i1+1
B.棱镜对红光和蓝光的折射率之比等于
C.M和N到C的距离相等
D.M到C的距离小于N到C的距离
14.某种介质对空气的折射率是 ,一束光从该介质射向空气,入射角是 60°,则下列光路图中正确的是(图 中 I 为空气,Ⅱ为介质)( )
A.B.C.D.
15.如图所示,ΔABC为一直角玻璃三棱镜的横截面,∠A=30°,一束红光垂直AB边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60°。则下列说法正确的是( )
A.玻璃对红光的折射率为
B.红光在玻璃中的传播速度大小为3×108m/s
C.若使该束红光绕O点顺时针转过60°角,则光不会从AC面射出来
D.若将这束红光向左水平移动一小段距离则从AC面上出来的折射角小于60°
二、填空题(共4题)
16.截面为等腰直角三角形的三棱镜湖,其对红光的折射率为,一束单色红光从面上的P 点入射,入射角,经面上的Q点反射,从面上的M点射出,光路图如图所示。则最终的出射光线相对入射光线的偏向角为___________,最终的出射光线的能量___________(填“大于”“小于”或“等于”)入射光线的能量。
17.如图所示,一个棱镜的顶角为θ=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入,在光屏上形成彩色光带,最上端是_____色,各色光在棱镜中的折射率和发生全反射的临界角见下表.当入射角逐渐减小到0°的过程中,光屏上最终剩下_____种色光.根据表格中数据,某同学认为折射率与临界角的乘积不变,他的观点_____(填“正确”、“错误”).
18.如图所示,有一截面为半圆的玻璃柱体水平放置,右侧有一竖直屏幕,半圆的半径为10cm。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心,已知玻璃对这两种色光的折射率分别为、,逐渐增大入射光与竖直方向的夹角θ,投射到屏幕上的折射光首先消失的是___________色光,此时入射角等于___________,屏幕上剩下的两个光斑之间的距离为___________。
19.关于玻璃折射率测量方法很多,如插针法和全反射法等。请完成下列两题:
(1)在用插针法“测定玻璃的折射率”实验中,已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后,不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点,如图所示,若其他操作正确,则测得的折射率将___________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)用如图所示装置测定玻璃的折射率,在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖,使二者的圆心O重合。现使激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖,记下入射光束在光具盘上所对应的刻度,以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘,同时观察直径平面一侧出射光线的变化:出射光线不断向下偏转并越来越暗,直到刚好看不到出射光线为止,并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度,则光具盘上两次刻度分别到O连线之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的_________,玻璃的折射率表达式为n= _______ 。
三、综合题(共4题)
20.半径为R的半球形玻璃砖放在水平地面上,其过圆心的竖直截面如图所示。AB为圆的水平直径,在A点嵌入一个点光源(大小忽略不计),由A点向圆弧面上发射平行于圆面的光线,发现照射到圆弧上C点光线的出射光线与AB平行,C到AB的距离为R,求:
(1)玻璃砖对光的折射率;
(2)截面圆弧上没有光射出部分的弧所对的弦长。
21.直角三棱镜,折射率,,O是的中点,以O为圆心,从三棱镜挖去一个半圆,圆弧分别与和相切(挖去半圆后,剩余的部件位置均保持不变)。在O点放一个点光源,若只考虑首次从圆弧直接射到和的光线,只有部分光线能够直接射出去。
①请在图中做出能从或者射出光线的临界位置(要求写出必要的作图依据);
②求能射出棱镜的光线所经过的圆弧总长。
22.如图所示,真空中一半径为R、质量分布均匀的玻璃球,频率一定的细激光束在真空中沿直线AB传播,于玻璃球表面的B点经折射进入玻璃球,并在玻璃表面的D点又以折射进入真空中,已知∠B0D=1200,玻璃球对该激光束的折射率为,光在真空中的传播速度为C.求:
(1)激光束在B点的入射角
(2)激光束在玻璃球中穿越的时间
(3)试分析改变入射角,光线能在射出玻璃球的表面时发生全反射吗?
23.如图表示两面平行玻璃砖的截面图,一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上,a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图,并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
色光
红
橙
黄
绿
蓝
紫
折射率
1.513
1.514
1.517
1.519
1.528
1.532
临界角/(°)
41.370
41.340
41.230
41.170
40.880
40.750
参考答案:
1.D
2.B
3.D
4.B
5.D
6.B
7.C
8.B
9.D
10.A
11.D
12.B
13.B
14.D
15.C
16. 小于
17. 红 两 错误
18. 紫 45°
19. 不变 临界角
20.(1);(2)
21.
①设全反射的临界角为C
解得
C=30°
如图所示,临界光线于AB和AC有四个交点,分别是D、E、F、G,且
②设半圆的半径为r,由几何知识知道
能够射出棱镜的光线经过的圆弧总长为s
解得
22.(1)60°(2)3R/c(3)不可能发生全反射
23.
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