【紅對勾】高三物理總復(fù)習(xí) 課時作業(yè)36 光的折射 全反射 色散

課時作業(yè)36　光的折射　全反射　色散 時間：45分鐘　　滿分：100分 一、選擇題(8×8′＝64′) 1．如圖所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進(jìn)入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為(　　) A. B. C. D. 解析：如右圖所示，由折射規(guī)律可得＝n，若光線在AC邊上的D點(diǎn)發(fā)生全反射，則sinβ＝，由幾何關(guān)系又有r＝90°－β，結(jié)合以上三式可得n2＝，即n＝，正確答案為A. 答案：A 2．(2011·浙江高考)“B超”可用于探測人體內(nèi)臟的病變狀況．如右圖所示是超聲波從肝臟表面入射，經(jīng)折射與反射，最后從肝臟表面射出的示意圖．超聲波在進(jìn)入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為＝(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1，v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度)，超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同．已知v2＝0.9v1，入射點(diǎn)與出射點(diǎn)之間的距離是d，入射角為i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度h為(　　) A. B. C. D. 解析：畫出波的傳播示意圖，如圖所示，則有＝＝，得sinβ＝0.9sini.由幾何關(guān)系得tanβ＝，即＝，所以h＝，選項(xiàng)D正確． 答案：D 3．(2011·福建高考) 如右圖，半圓形玻璃磚置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半徑方向從A點(diǎn)射入玻璃磚，在O點(diǎn)發(fā)生反射和折射，折射光在光屏上呈現(xiàn)七色光帶．若入射點(diǎn)由A向B緩慢移動，并保持白光沿半徑方向入射到O點(diǎn)，觀察到各色光在光屏上陸續(xù)消失．在光帶未完全消失之前，反射光的強(qiáng)度變化以及光屏上最先消失的光分別是(　　) A．減弱，紫光 B．減弱，紅光 C．增強(qiáng)，紫光 D．增強(qiáng)，紅光 解析：入射點(diǎn)由A向B緩慢移動的過程中，同一介質(zhì)對各色光的折射率不同，各色光對應(yīng)的全反射的臨界角也不同．七色光中紫光的折射率最大，由sinC＝可知紫光的臨界角最小，所以最先發(fā)生全反射的是紫光，折射光減弱，則反射光增強(qiáng)，故C正確． 答案：C 4．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠(yuǎn)處車、人的倒影．但當(dāng)你靠近“水面”時，它卻隨你靠近而后退．對此現(xiàn)象正確的解釋是(　　) A．出現(xiàn)的是“海市蜃樓”，是由于光的折射造成的 B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺 C．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射 D．太陽輻射到地面，使地表溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射 解析：酷熱的夏天地面溫度高，地面附近空氣的密度小，空氣的折射率下小上大，遠(yuǎn)處車、人反射的太陽光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)發(fā)生全反射． 答案：D 5．如下圖所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個點(diǎn)M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對紅光和藍(lán)光的折射率，下列說法中正確的是(　　) A．n1<n2，a為紅光，b為藍(lán)光 B．n1<n2，a為藍(lán)光，b為紅光 C．n1>n2，a為紅光，b為藍(lán)光 D．n1>n2，a為藍(lán)光，b為紅光 解析：由圖可知，b光線經(jīng)過三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光．故B正確． 答案：B 6．香港中文大學(xué)第三任校長高錕榮獲了2009年諾貝爾物理學(xué)獎．諾貝爾獎委員會高度評價了高錕的貢獻(xiàn)，評委會指出：高錕1966年發(fā)現(xiàn)如何通過光學(xué)玻璃纖維遠(yuǎn)距離傳輸光信號的工作，成為今日電話和高速互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的基石．下列關(guān)于“光纖”及原理的說法中，正確的是(　　) A．光纖通信具有傳輸容量大、衰減小、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) B．光纖通信、全息照相、數(shù)碼相機(jī)及醫(yī)用纖維式內(nèi)窺鏡都是利用了光的全反射原理 C．實(shí)用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射 D．當(dāng)今，在信號的傳輸領(lǐng)域中，光纖電纜(“光纜”)已經(jīng)幾乎完全取代了傳統(tǒng)的銅質(zhì)“電纜”，成為傳播信息的主要工具，是互聯(lián)網(wǎng)的骨架，并已聯(lián)接到普通社區(qū) 解析：全息照相是利用了光的干涉的原理，數(shù)碼相機(jī)是一種利用電子傳感器把光學(xué)影像轉(zhuǎn)換成電子數(shù)據(jù)的照相機(jī)，它們都不是利用了光的全反射原理，B錯誤；實(shí)用光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，C錯誤． 答案：AD 7．(2013·浙江期末調(diào)研)為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學(xué)在半徑為r的圓形軟木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖所示．已知水的折射率為，為了保證表演成功(在水面上看不到大頭針)，大頭針末端離水面的最大距離h為(　　) A.r B.r C.r D.r 解析：只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，就從水面上看不到大頭針，如圖所示，根據(jù)圖中幾何關(guān)系有sin C＝＝＝，所以h＝r，選項(xiàng)A對． 答案：A 8．(2013·浙江溫州八校聯(lián)考)高速公路上的標(biāo)牌常用“回光返膜”制成，夜間行車時，它能將車燈照射出去的光逆向返回，標(biāo)志牌上的字特別醒目．這種“回光返照膜”是用球體反射原件制成的．如圖所示，反光膜內(nèi)均勻分布著直徑10 μm的細(xì)玻璃珠，所用玻璃的折射率為，為使入射的車燈光線經(jīng)玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光線平行，那么第一次入射的入射角是(　　) A．60° B．45° C．30° D．15° 解析：設(shè)入射角為i，折射角為θ，作出光路圖如圖所示，因?yàn)槌錾涔饩€恰好和入射光線平行，所以i＝2θ，根據(jù)折射定律n＝＝＝，所以θ＝30°，i＝2θ＝60°，選項(xiàng)A正確． 答案：A 二、計(jì)算題(3×12′＝36′) 9．夏日晚上，小明去游泳池游泳，他站在池邊發(fā)現(xiàn)對岸標(biāo)桿上有一燈A，水下池壁上有一彩燈B(B燈在圖中未畫出)，如右圖所示，他調(diào)整自己到岸邊的距離，直到發(fā)現(xiàn)A燈經(jīng)水面反射所成的像與B燈經(jīng)水面折射后所成的像重合，此時人到對岸的距離L＝10 m，A燈距水面高為0.5 m，人眼E距水面高為2 m，水的折射率為. (1)畫出小明看到A、B燈的像重合時的光路圖． (2)求B燈在水面下的深度． 解析：(1)光路圖如下圖所示 (2)設(shè)水面為CF，A到水面的距離為L1，B燈與水面的距離為L2，人眼到水面的距離為L3，點(diǎn)C、D之間的距離為L4，得＝即＝得L4＝2 m 對B燈光的折射過程，有sinθ1＝sin∠CBD＝ sinθ2＝sin∠CA′D＝ ＝＝ 得燈在水面下深處L2＝m＝1.89 m 答案：(1)見解析圖　(2)1.89 m 10．如圖所示，AB為一長L＝30 km的光導(dǎo)纖維，一束光線從端面A射入，在側(cè)面發(fā)生全反射，最后從B端面射出．已知光導(dǎo)纖維的折射率n＝1.35，光線從纖維內(nèi)側(cè)面向外射出時，臨界角的正弦值為0.9，設(shè)在側(cè)面發(fā)生全反射的光線從A端傳播到B端所需時間為t，求t的最小值和最大值． 解析：光線在光導(dǎo)纖維中傳播的時間取決于光沿AB方向的分速度大小，這與入射角的大小有關(guān)．設(shè)光在光導(dǎo)纖維中傳播的速度為v，則當(dāng)入射角θ1＝0時，光在光導(dǎo)纖維中沿AB方向直線傳播，此時時間最短，為 tmin＝，又v＝可得 tmin＝＝1.35×10－4 s 當(dāng)入射角恰能使光線在光導(dǎo)纖維側(cè)面發(fā)生全反射時，光在沿AB方向分速度最小，對應(yīng)時間最長，為 tmax＝＝1.5×10－4 s. 答案：1.35×10－4 s　1.5×10－4 s 11．(2012·課標(biāo)全國理綜)一玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源．今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線只經(jīng)過一次折射不能透出立方體．已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值． 解析： 如右圖，考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射．根據(jù)折射定律有 nsinθ＝sinα① 式中，n是玻璃的折射率，入射角等于θ，α是折射角． 現(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)．由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故 αA＝② 設(shè)線段OA在立方體上表面的投影長為RA，由幾何關(guān)系有 sinθA＝③ 式中a為玻璃立方體的邊長，由①②③式得 RA＝④ 由題給數(shù)據(jù)得 RA＝⑤ 由題意，上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是半徑為RA的圓．所求的鍍膜面積S′與玻璃立方體的表面積S之比為 ＝⑥ 由⑤⑥式得 ＝⑦ 答案： 9