版选修3_4.docx

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1、- 1 -全反射A 组(25 分钟)1.关于全反射,下列叙述正确的是( )A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象解析：全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质和入射角大于等于临界角,二者缺一不可,故选项 B、D 错误,C 正确;发生全反射时,折射光线全部消失,只剩下反射光线,选项 A 错误。答案：C2.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为 1.5)( )A.图乙、丙、丁 B.图乙、丁C.图乙、

2、丙 D.图甲、丙解析：题图甲、乙情景中,光由空气进入玻璃,由光疏介质进入光密介质,应有 1 2,乙正确,甲错误;题图丙、丁情景中,光由玻璃进入空气中,sin C= =sin 45,即 Cv2v3 B.v1v3v2C.v1v1v3解析：光在 和 两介质的界面上发生了全反射,说明 的折射率小于 的折射率,即 n1n3;介质 与 相比较,介质 的折射率小于介质 的折射率,即有 n1n3n1,根据光在这三种介质中的速率公式 v= 得知,光速与折射率成反比,则 v1v3v2。cn答案：B6.已知介质对某单色光的临界角为 C,则( )A.该介质对单色光的折射率等于1sinCB.此单色光在该介质中的传播速度

3、等于 csin C(c 是光在真空中的传播速度)C.此单色光在该介质中的传播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真空中的 倍1sinC解析：由临界角的计算式 sin C= ,得 n= ,选项 A 正确;将 n= 代入 sin C= ,得 sin C= ,故1n 1sinC cv 1n vcv=c sin C,选项 B 正确;设该单色光的频率为 f,在真空中的波长为 0,在介质中的波长为 ,由波长、频率、光速的关系得 c= 0f,v=f ,故 sin C= ,= 0sin C,选项 C 正确;该单色vc= 0光由真空进入介质时,频率不发生变化,选项 D 错误。答案：

4、ABC7. 导学号 73884099- 4 -如图所示, ABCD 是两面平行的透明玻璃砖, AB 面和 CD 面平行,它们分别是玻璃和空气的界面,设为界面 和界面 ,光线从界面 射入玻璃砖,再从界面 射出,回到空气中,如果改变光到达界面 时的入射角,则( )A.只要入射角足够大,光线在界面 上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大,光线在界面 上可能发生全反射现象C.不管入射角多大,光线在界面 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 上都不可能发生全反射现象解析：在界面 ,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,都不会发生全反射现象,则 A 错误,C 正

5、确;在界面 ,光由玻璃进入空气,是由光密介质进入光疏介质,但是,由于界面 和界面 平行,光由界面 进入玻璃后再到达界面 ,在界面 上的入射角等于在界面 上的折射角,因此入射角总是小于临界角,也不会发生全反射现象,故 B 错误,D 正确。答案：CD8. 导学号 73884100如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成 圆弧状,一细束单色光由 MN 端面的中14点垂直射入,恰好能在弧面 EF 上发生全反射,然后垂直 PQ 端面射出。(1)求该玻璃棒的折射率;(2)若将入射光向 N 端平移,当第一次射到弧面 EF 上时 (选填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。 解析：(1)因为

6、细束单色光由 MN 端面中点垂直射入,所以到达弧面 EF 界面时入射角为 45,又因为恰好发生全反射,所以 45为临界角 C,由 sin C= 可知,该玻璃棒的折射率 n=1n。1sinC= 2(2)若将入射光向 N 端平移,第一次射到弧面 EF 上的入射角将增大,即大于临界角 45,所以发生全反射。答案：(1) (2)能2- 5 -B 组(25 分钟)1.关于光的全反射和光纤的应用,下列说法正确的是( )A.光由不同介质射入真空或空气时临界角不同B.入射角大于临界角,不一定发生全反射C.玻璃是光密介质D.光纤通信是光导纤维的唯一应用E.光导纤维的工作原理是光的全反射解析：不同介质的折射率不同

7、,所以光由不同的介质射入真空或空气时临界角不同,A 项正确;入射角大于临界角,不一定发生全反射,还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射,B 项正确;光疏介质、光密介质是相对的,只有一种介质不能说是光疏介质还是光密介质,C 项错误;光纤通信是光导纤维的主要应用,光导纤维还可应用到内窥镜、潜望镜等,D 项错误;光导纤维的工作原理是光的全反射,E 项正确。答案：ABE2.一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体,如图甲所示,对其射出后的折射光线的强度进行记录,发现折射光线的强度随着 的变化而变化,如图乙的图线所示,此透明体的临界角为 ,折射率为 。 解析：由题图乙的图线可知,当 小于等于

8、30时,入射角大于等于 60,折射光线的强度为零,所以此透明体的临界角为 60,由临界角公式 sin C= ,解得 n= 。1n 233答案：60 2333. 导学号 73884101- 6 -如图所示,玻璃材料制成的一棱镜的截面图,一细光束从圆弧 AB 的中点 E 点沿半径射入棱镜后,恰好在圆心 O 点发生全反射,经 CD 面反射,再从圆弧的 F 点射出,已知, OA=a,OD= a。求:24(1)出射光线与法线夹角的正弦值;(2)光在棱镜中传播的时间。解析：(1)作出光路图如图。根据几何关系可知,临界角为 C=45。根据全反射定律得 n= ,1sinC= 2OG= OD= a,sin =2

9、12 OGOF=12根据折射定律得 n=sinsin解得 sin = 。22(2)光在棱镜中的传播速度 v=cn= c2由几何知识得,光线传播的长度为 l=a+ a+ a12 32光在棱镜中传播的时间 t= 。lv=(32+ 6)a2c答案：(1) (2)22 (32+ 6)a2c4.有人在河中游泳,头部露出水面,在某一位置当他低头向水中观察时,看到河底有一静止物体跟他眼睛正好在同一竖直线上,这个人再向前游 12 m,正好不能看见此物体,求河深。(水的折射率为 )43解析：如图所示,由题意知 C 为临界角,则 sin C= 1n=34- 7 -从图可得 sin C= 12122+h2联立得34

10、= 12122+h2解得 h10 .6 m。答案：10 .6 m5. 导学号 73884102 如图所示,一条长度为 l=5.0 m 的光导纤维的内芯用折射率为 n 的材料制成,外套的折射率可认为与空气的折射率相等且等于 1。一细束激光从其左端的中心点以 i 角入射到光导纤维的端面上,并射入其中,设折射角为 ,经过一系列的全反射后从右端面射出。(1)若 n= ,i=45,则该激光在光导纤维中的速度 v 是多大(取 c=3108 m/s)?2(2)若 n= ,i=45,则该激光在光导纤维中的传输时间是多少?2(3)若要保证不管 取何值时,激光都不会从光导纤维的侧面漏出,试求 n 的取值范围。解析

11、：(1)由 n= 可得 v2 .1108 m/s。cv(2)由 n= 和临界角公式 sin C= 可知,光从左端面射入后的折射角 = 30,则侧面的sinisin 1n入射角为 60,大于临界角 C=45。从而, t= 2 .710-8 s。lvcos(3)设折射光线射向侧面时的入射角为 ,如图所示。由折射定律: n= 。sinisin由几何关系: += 90,sin = cos 。由全反射临界角的公式:sin = ,得 cos = ,要保证从端面射入的任何光线都能1n 1-1n2发生全反射,应有 i=90,sin i=1,故 n= 。sinisin =sinisin = 11-1n2= nn2-1解得 n= ,光导纤维的折射率应满足 n 。2 2答案：(1)2 .1108 m/s (2)2.710-8 s (3)n 2- 8 -