2023版新教材高中物理第四章光及其应用微点4全反射现象及发生条件课时作业教科版选择性必修第一册

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微点4　全反射现象及发生条件 eq \a\vs4\al(过基础)　1．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是 (　　)2．如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因是(　　)A．气泡表面有折射没有全反射B．光射入气泡衍射形成“亮斑”C．气泡表面有折射和全反射D．光射入气泡干涉形成“亮斑”3．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是(　　)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．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折射D.内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用4．(多选)下述现象哪些是由于全反射造成的 (　　)A．直棒斜插入水中时呈现弯折现象B．口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可即C．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮D．迎着月光，看到的水洼是亮的5．完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮.2021年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球．如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O的平面内，用单色平行光照射这一水球．下列说法正确的是(　　)A．此单色光从空气进入水球，频率一定变大B．此单色光从空气进入水球，频率一定变小C．若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射D．若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射6．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则下列说法正确的是(　　)A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大7．夏天，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低．可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的．景物反射的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，人们逆着光线看去就看到了蜃景，如图所示．下列说法正确的是(　　)A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物8．(多选)如图所示，S为位于泳池底部的一点光源，当泳池注入部分水时，从泳池上方观察发现，被光源照亮的水面为一直径等于d的圆形区域，若想让被照亮区域的面积增大，则可采取的方法是(　　)A．继续向泳池注水，增加水深B．放出部分池水，减小水深C．将水换成折射率比水大的某种液体D．将水换成折射率比水小的某种液体9．(多选)如图所示，一束光从空气射向折射率n＝ eq \r(2)的某种玻璃的表面，i代表入射角，则(　　)A．当i>45°时会发生全反射现象B．无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°C．欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射D．当入射角tan i＝ eq \r(2)时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直微点4　全反射现象及发生条件1．答案：A解析：当光由空气射入半圆形玻璃砖并发生折射时，折射角应小于入射角，故A不可能，符合题意；当光由空气斜射入半圆形玻璃砖时，既有反射光线又有折射光线，折射角小于入射角，故B可能；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射光线又有折射光线，故C可能；当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角，会发生全反射，故D可能．2．答案：C解析：光线从水进入气泡时，是从光密介质进入光疏介质，满足发生全反射的条件，即气泡看起来很明亮的原因是气泡表面有折射和全反射，A错误，C正确；该现象与干涉和衍射无关，B、D错误．3．答案：A解析：光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光由内芯射向外套时，在界面处发生全反射，从而使光在内芯中传播，A对．4．答案：BC解析：直棒斜插入水中时呈现弯折现象是光的折射现象，选项A错误，口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可即，这种现象是由全反射造成的，当靠近时此现象会消失，选项B正确．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮，这种现象是由全反射造成的，选项C正确．迎着月光，水洼处发生镜面反射，这是光的反射现象，选项D错误．5．答案：C解析：光的频率是由光源决定的，与介质无关，所以此单色光从空气进入水球，频率不变，A、B错误；由题图可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线进入水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，根据几何关系，由正弦定理可得 eq \f(sin （π－θ）,R)＝ eq \f(sin α,r)，由此可知光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确、D错误．6．答案：D解析：光从光密介质(水)进入光疏介质(空气)，当入射角小于临界角时，不会发生全反射，只要在没有发生全反射的区域，上面或侧面有光射出，射出的光进入人眼，人就能看见小球，故A、B错误；光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不会发生改变，故C错误；根据n＝ eq \f(c,v)可得v＝ eq \f(c,n)，由于水对光的折射率大于空气对光的折射率，则小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大，故D正确．7．答案：C解析：当大气层比较平静时，空气的密度随温度的升高而减小，对光的折射率也随之减小，海面上的下层空气的温度比上层空气的温度低，下层空气的折射率比上层的大．远处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角越来越大，当入射角等于或大于临界角时，就会发生全反射现象．人们逆着光线看去就看到了蜃景，故选C.8．答案：AD解析：设发生全反射的临界角为C，h为水的深度，水面上形成的光斑边缘光线恰好发生全反射，入射角等于临界角C，根据几何关系知tan C＝ eq \f(d,2h)，继续向泳池注水，增加水深，临界角C不变，被光源照亮的水面的直径增大，被照亮区域的面积增大，故A正确，B错误，根据sin C＝ eq \f(1,n)可知，将水换成折射率比水大的某种液体，临界角C减小，根据tan C＝ eq \f(d,2h)可知，若水深不变，被光源照亮的液面的直径减小，被照亮区域的面积减小，故C错误，D正确．9．答案：BCD解析：因为光是从光疏介质进入光密介质，所以不可能发生全反射，故A错误；当入射角是90°时，折射角最大，根据n＝ eq \f(sin 90°,sin r)，可得折射角最大值为r＝45°，所以无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45°，故B正确；当折射角r＝30°时，由n＝ eq \f(sin i,sin 30°)＝ eq \r(2)，解得i＝45°，故C正确；当反射光线跟折射光线恰好互相垂直时，有i＋r＝90°，n＝ eq \f(sin i,sin r)＝ eq \f(sin i,sin （90°－i）)＝tan i，所以tan i＝ eq \r(2).