鲁科版高中物理选择性必修第一册第4章光的折射和全反射复习提升练含答案

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第4章　光的折射和全反射本章复习提升易混易错练易错点1　光线多次经过界面时考虑不周1.如图所示,一条光线由空气射到半圆形玻璃砖平直表面的圆心处,玻璃砖的半圆表面(反射面)镀有银,则下列光路图能正确、完整地表示光线行进过程的是　 (　　)易错点2　对光路可逆性理解不透2.如图所示,眼睛在a处看到鱼在水中的b处。若从a处射出一束激光欲照射到鱼身上,则激光应对着哪一位置射出 (　　)A.b的下方　　　　B.b的上方C.b处　　　　D.无法确定易错点3　不能确定全反射的临界光线3.半径为R的半圆柱体玻璃砖,截面如图所示,O为圆心,已知玻璃的折射率为2。一束光以与MN边成45°角的方向射向半圆柱体玻璃砖,求能从MN射出的光束的宽度。易错点4　光的折射中光路图与角度确定出错4.如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。当出射角i'和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。已知棱镜顶角为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 (　　)A.sin α+θ2sin α2　　　　B.sin α+θ2sin θ2C.sinθsin θ-α2　　　　D.sinαsin α-θ25.虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的,可用白光照射玻璃球来说明。两束平行白光照射到透明玻璃球后,在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带,光路如图所示。M、N、P、Q点的颜色分别为 (　　)A.紫、红、红、紫　　　　B.红、紫、红、紫C.红、紫、紫、红　　　　D.紫、红、紫、红思想方法练一、比值定义法1.(多选题)光从某种玻璃中射向空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法正确的是 (　　)A.比值θ1θ2不变B.比值sin θ1sin θ2是一个大于1的常数C.比值sin θ1sin θ2不变D.比值sin θ1sin θ2是一个小于1的常数二、对称法2.平行玻璃砖底面涂有反射层,一束由a、b两种单色光组成的复合光以45°入射角斜射到玻璃砖的上表面,经折射、反射再折射的光路如图所示。不考虑光在玻璃砖上表面的反射,则玻璃砖对单色光　　　　(选填“a”或“b”)的折射率大,单色光　　　　(选填“a”或“b”)在玻璃砖中传播的时间长;两束单色光从玻璃砖上表面出射后相互　　　　(选填“平行”或“不平行”)。 3.一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银,O表示半圆截面的圆心,一束光线从M点射入,从N点射出,入射角为 30°,∠MOA=60°,∠NOB=30°。求:(1)光线在M点的折射角;(2)透明物体的折射率。 三、临界分析法4.光纤公司规定光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于2。在抽制光纤时,为检测材料是否合格,将样品材料用模具制成半径为R的半圆柱体,如图所示,再用一束可以转动的光束CO沿截面半径射向材料的O点,当θ≤45°时屏上只有一个光点,就说明材料合格。(1)写出质检人员推断的原理;(2)写出公司规定“光纤内芯玻璃材料的折射率大于等于2”的原因。答案全解全析易混易错练1.D　光线在圆心处发生折射和反射,折射光线进入玻璃砖,经半圆表面反射后沿原路返回;光从玻璃射向空气时,在界面上发生反射和折射。故A、B、C错误,D正确。错解分析　可能出错的地方有两处:(1)忽略了光线第一次射到半圆表面后的反射或折射;(2)忘记了光路的可逆性。遇到此类问题需注意:只要光线从半圆形玻璃砖的圆心射入,其折射光线经圆弧面反射后必将原路返回。2.C　人眼看到的是鱼的虚像,鱼“发出”的光线经水面折射后进入人眼,由光路的可逆性知,当激光从a处向b处发射时,经水面折射后将刚好照射到鱼身上,故选C。错解分析　误认为用激光照到鱼身上与用鱼叉叉鱼情况相同,从而导致错选A。出错的原因是忽略了激光从空气进入水中时也要发生折射。3.答案　22R解析　玻璃的折射率为2,故光由玻璃射向空气时发生全反射的临界角C=45°。如图所示,进入玻璃中的光线①沿半径方向直达圆心O,且入射角等于临界角,恰好在O点发生全反射。光线①左侧的光线(如光线②)发生折射后,射在MN上发生全反射,不能从MN面射出。光线①右侧的光线发生折射后,射到MN上的入射角均小于临界角,能从MN面上射出。最右边射向玻璃砖的光线③与玻璃砖相切,入射角i=90°,由折射定律知sin r=sinin=22,则r=45°,故光线③射入玻璃砖后将垂直MN从MN面上的E点射出。所以在MN面上射出的光束宽度OE=R sin r=22R。错解分析　常因无法根据临界条件找出恰好发生全反射的光线或无法找出所需的特殊光线而导致无法求解。解决此类问题的方法:利用半圆形玻璃砖的特殊性寻找特殊光线,往往特殊光线均沿半径方向。4.A　由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设为r,由几何关系可知α+β=180°,2r+β=180°,得α=2r,而θ=2(i-r),得i=θ+α2,由折射定律得n=sinisinr=sin α+θ2sin α2,A正确。5.A　由题图可知,射到M点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到N点的光线进入玻璃球时的折射角,所以玻璃对射到M点的光的折射率大于玻璃对射到N点的光的折射率,故M点的颜色为紫色,N点的颜色为红色;同理可得P点的颜色为红色,Q点的颜色为紫色,所以A项正确。思想方法练1.CD　由题意知,入射角为θ1,折射角为θ2,由于光从玻璃中射向空气,所以玻璃的折射率为n=sin θ2sin θ1,当入射角增大时,折射率n不变,可知sin θ1sin θ2也不变,C正确。由于折射角θ2变化比θ1快,所以比值θ1θ2是变化的,故A错误。因为光从玻璃射入空气时,入射角小于折射角,即θ1