高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的全反射综合训练题

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册光的全反射综合训练题，共8页。试卷主要包含了3光的全反射 课时练习，下列有关光学现象的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。
(分值:100分)
选择题1~9题,每小题8分,共72分。
基础对点练
题组一 全反射现象的理解与判断
1.下列有关光学现象的说法正确的是( )
光从光密介质射入光疏介质,若入射角小于临界角,则一定发生全反射
光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,传播速度变小
光可以作为载体来传递信息
光在各种介质中的传播速度相同
2.用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖,观察到的现象如图所示。以下说法正确的是( )
光线a是入射光线
玻璃砖的折射率n=sin30°sin50°
顺时针转动玻璃砖时,光线b也顺时针方向转
逆时针转动玻璃砖时,光线a逐渐减弱最后消失
题组二 全反射现象的分析与计算
3.一束光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°,则该束光在介质与空气中的传播速度大小之比是( )
3∶44∶3
5∶33∶5
4.如图所示,真空中折射率为2的某种透明介质的横截面是直角三角形abc,be垂直ac于e,α=60°。一束单色光从ac边上ce之间的d点垂直射入透明介质,则该束单色光第一次射出透明介质时的出射角为( )
30°45°
60°75°
5.如图所示,均匀透明材料制作的半圆柱横截面为ABC,圆心为O,半径为R,半圆弧上有一点P,OP与AC间的夹角为45°,位于A点的点光源发出一细光束射向圆弧上某点,恰好发生全反射且反射光线垂直于OP,已知光在真空中的速度为c,材料的折射率为n,光在材料中传播的时间为t,以下说法正确的是( )
n=3,t=4Rc n=2,t=42Rc
n=3,t=22Rc n=2,t=4Rc
6.如图,一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱,玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖,且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为2,则半圆柱面上有光线射出( )
在半圆柱穹顶部分,面积为πRL2
在半圆柱穹顶部分,面积为πRL
在半圆柱穹顶两侧,面积为πRL2
在半圆柱穹顶两侧,面积为πRL
题组三 光导纤维
7.如图甲所示,光纤通信是利用激光在光导纤维中不断发生全反射向前传播的。如图乙所示,将一激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,则此介质的折射率为( )
1+sin2θ 1+cs2θ
1+sin2θ 1+cs2θ
综合提升练
8.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理,虽然它本身不发光,但在夜间骑行时,从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后,会有较强的光被反射回去,使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯由透明介质制成,其外形如图所示,下面说法正确的是( )
汽车灯光从左面射过来,在尾灯的左表面发生全反射
汽车灯光从左面射过来,在尾灯的右表面发生全反射
汽车灯光从右面射过来,在尾灯的左表面发生全反射
汽车灯光从右面射过来,在尾灯的右表面发生全反射
9.为了研究某种透明新材料的光学性质,将其压制成半圆柱形,横截面如图(a)所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向射入,与过O点的法线成θ角。CD为光传感器,用以探测光的强度。从AB面反射回来的光的强度随θ角变化的情况如图(b)所示。已知sin 53°=0.8,该材料的折射率为( )
54 43
2 3
10.(12分)如图所示,截面为矩形的玻璃砖ABCD的AD边长为L=1 m,一束单色光从AB边以入射角θ射入玻璃砖,光线恰好在AD边上发生全反射。已知sin θ=73,光在真空的传播速度c=3×108m/s。求:
(1)(6分)玻璃砖的折射率;
(2)(6分)光在玻璃砖中的传播时间。
培优加强练
11.(16分)如图甲所示,自行车尾灯在夜晚被灯光照射时特别明亮。尾灯结构简化为截面为等腰直角三角形的三棱镜,如图乙所示,AB边长为22L,AD距离为L,一束单色光从D点垂直于AC面入射,恰好在AB面上发生全反射,已知真空中的光速为c,求:
(1)(8分)三棱镜的折射率;
(2)(8分)在三棱镜中的传播时间。
第三节 光的全反射
1.C [光从光密介质射入光疏介质,其频率不变,传播速度变大,若入射角大于临界角,则一定发生全反射,故A、B、D错误; 光也是一种电磁波,它可以像无线电波那样,作为载体传递信息,故C正确。]
2.C [由图可知,c是入射光线,b是反射光线,a是折射光线,故A错误;玻璃砖的折射率n=sinisinr=sin50°sin30°,故B错误;顺时针转动玻璃砖时,入射角r增大,则反射角也增大,光线b顺时针方向转,故C正确;逆时针转动玻璃砖时,入射角r减小,故折射角也减小,不可能发生全反射,光线a不会消失,故D错误。]
3.D [光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°,则有sin 37°=1n,解得折射率为n=53,由波速与折射率的关系n=cv,可得vc=1n=35,即该束光在介质与空气中的传播速度大小之比是3∶5,故D正确。]
4.B [由sin C=1n,可得单色光在该透明介质中发生全反射的临界角为45°,由几何关系知,在bc边入射时的入射角为60°>45°,发生了全反射,在ab边入射时的入射角为30°,有n=sinθsin30°,解得θ=45°,B正确。]
5.D [光路图如图所示,∠1为临界角C,有sin C=1n,由几何关系可知∠1=45°,解得n=2,光在材料中传播速度为v=cn=22c,光在材料中传播的时间为t=xAB+xBCv=22R22c=4Rc,所以D正确。]
6.A [光线经过玻璃砖上表面到达下方的半圆柱面出射时可能发生全反射,如图。设恰好发生全反射时的临界角为C,由全反射定律得n=1sinC,解得C=π4,则有光线射出的部分圆柱面的面积为S=2CRL,解得S=12πRL ,故A正确。]
7.A [激光以入射角θ从P点入射,经过折射后恰好在界面的Q点发生全反射,设在P点所形成的折射角的大小为α,则在Q点的入射角为π2-α,可得n=sinθsinα=1sinπ2−α,即sinθsinα=1csα,解得sin θ=tan α,将cs2α+sin2α=1代入得n=1+sin2θ,A正确。]
8.C [从题图中取一个凸起并作出一条光路如图所示。由图可知,每一部分相当于一块全反射棱镜,要想让后面的司机看到反射光,光只能从右侧(直边)射入,经过尾灯左表面反射回去,故C正确,A、B、D错误。]
9.A [由题图(b)可知,当θ=53°时发生全反射,则全反射临界角为C=53°,由全反射临界角公式sin C=1n,
得n=54,故选项A正确。]
10.(1)43 (2)5.93×10-9s
解析 (1)设临界角为C,则AB边的折射角为90°-C,
则有n=sinθsin(90°−C),n=1sinC
解得n=43。
(2)设光在玻璃砖中的传播速度为v,则有n=cv,
光在玻璃砖中的传播时间t=sinCv
解得t=1627×10-8s≈5.93×10-9s。
11.(1)2 (2)42cL
解析 (1)光路图如图所示
因光线恰好在AB面上发生全反射,所以AB面的入射角等于临界角,则全反射临界角C=∠A=45°,根据sin C=1n
解得n=2。
(2)根据几何知识得AD=DE=FG=L
AE=2L,BE=2L
则EF=BEsin45°=2L
光在三棱镜中的路程为s=EF+DE+FG=4L
根据v=cn,t=sv
解得光在三棱镜中的传播时间t=42Lc。