高中物理選修34光的折射和全反射.doc

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1、第I卷（選擇題）請(qǐng)點(diǎn)擊修改第I卷的文字說(shuō)明評(píng)卷人得分一、選擇題（題型注釋?zhuān)?.（單選）如圖，一束單色光射入一玻璃球體，入射角為60，已知光線在玻璃球內(nèi)經(jīng)一次反射后，再次折射回到空氣中時(shí)與入射光線平行。此玻璃的折射率為（ ）A. B. 1.5C. D. 22.如圖所示是一種折射率的棱鏡。現(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB面上，入射角的大小i60，求： （1）光在棱鏡中傳播的速率； （2）畫(huà)出此束光線進(jìn)入棱鏡后又射出棱鏡的光路圖，要求寫(xiě)出簡(jiǎn)要的分析過(guò)程。3.（多選）一束光從空氣射向折射率n=的某種玻璃的表面，則下列說(shuō)法正確的是:（ ）A當(dāng)入射角大于450時(shí)會(huì)發(fā)生全反射B無(wú)論入射角多大，折射角都不

2、會(huì)超過(guò)450C入射角為450時(shí)，折射角為300D當(dāng)入射角為arctan時(shí)，反射光線跟折射光線恰好垂直第II卷（非選擇題）請(qǐng)點(diǎn)擊修改第II卷的文字說(shuō)明評(píng)卷人得分二、填空題（題型注釋?zhuān)?.直角玻璃三棱鏡的截面如圖所示，一條光線從AB面入射，ab為其折射光線，ab與AB面的夾角= 60已知這種玻璃的折射率n =，則：這條光線在AB面上的的入射角為 ；圖中光線ab （填“能”或“不能”）從AC面折射出去5.如圖所示，一個(gè)用透明材料制成的截面為直角三角形的三棱鏡ABC現(xiàn)在有一束單色光從空氣中以=45的入射角自直角邊AB射入，折射時(shí)的偏轉(zhuǎn)角為15，然后光線射到AC面而剛好發(fā)生了全反射，則這種透明材料的折射

3、率為_(kāi)，全反射的臨界角為_(kāi)，角A=_.6.如圖所示，用某種透光物制成的直角三棱鏡ABC；在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2，在AB面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針P1、P2的像，調(diào)整視線方向，直到P1的像_，再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4，使P3_，P4_.記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過(guò)P3、P4的位置作直線與AB面相交于D，量出該直線與AB面的夾角為45.則該透光物質(zhì)的折射率n_，并在圖中畫(huà)出正確完整的光路圖評(píng)卷人得分三、實(shí)驗(yàn)題（題型注釋?zhuān)┰u(píng)卷人得分四、計(jì)算題（題型注釋?zhuān)?.如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡材料的折射率為1.4，畫(huà)

4、出這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖（要求必須有計(jì)算步驟）8.知光線自空氣射入甲介質(zhì)中，入射角為60，折射角為30；光線從乙介質(zhì)射入空氣，入射角為45，折射角為60，求：（1）甲、乙兩種介質(zhì)的折射率之比n甲n乙 ；（2）光在甲、乙兩種介質(zhì)中的光速之比v甲v乙9.如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R，折射率為n的透明玻璃球一束光沿與直徑成045角的方向從P點(diǎn)射入玻璃球，并從Q點(diǎn)射出，求光線在玻璃球中的傳播時(shí)間 10.如圖所示，真空中有一個(gè)半徑為R，折射率為n的透明玻璃球一束光沿與直徑成045角的方向從P點(diǎn)射入玻璃球，并從Q點(diǎn)射出，求光線在玻璃球中的傳播時(shí)間 11.一棱鏡的截面為直角三角形ABC，A=30o，斜邊

5、AB=a。棱鏡材料的折射率為。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45o的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡(如圖所示)。畫(huà)出光路圖，并求光線從棱鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原來(lái)路返回的情況）。12.如圖所示，是一透明的圓柱體的橫截面，半徑R=2 cm，折射率n=。真空中一束光線沿平行于直徑AB的方向從D點(diǎn)射人圓柱體，折射光線恰好通過(guò)B點(diǎn)。真空中光速c=30108 m/s，求： 光在圓柱體中的傳播速度v0。 入射點(diǎn)D與AB間的距離d。13.如圖所示，為某種透明介質(zhì)的截面圖，AOC為等腰直角三角形，BC為半徑R=12cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色

6、光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i=45，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為，判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；求兩個(gè)亮斑間的距離14.圖示為半徑R=m的半球形介質(zhì)截面，O為圓心，相互平行的單色光a和b從不同位置進(jìn)入介質(zhì)光線a在O點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。光線b的入射角為=15入射點(diǎn)為M，出射點(diǎn)為N求：（光的速度c=3.0108m/s）介質(zhì)的折射率。光線b從M傳播到N的時(shí)間。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）15.有一頂角為直角的玻璃磚，放在空氣中，一光束斜射入玻璃磚的一個(gè)側(cè)面，如圖所示，然后投射到它的另一個(gè)側(cè)面若該玻璃磚全反射臨界角為42，問(wèn)：這束光線能否從另一側(cè)面射出

7、？并說(shuō)明理由若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率應(yīng)滿(mǎn)足何條件？16.如圖所示，直角三棱鏡的折射率n，A30。一束與OB面成30角的光線射向OB面，從AB面上的C點(diǎn)射出。若不考慮光在OB面上的反射，求能從C點(diǎn)射向空氣的光的方向。17.如圖所示，直角玻璃三棱鏡置于空氣中，已知A60，C90，一束極細(xì)的光于AC的中點(diǎn)D垂直AC面入射，ADa，棱鏡的折射率為n，求：求此玻璃的臨界角；光從棱鏡第一次射入空氣時(shí)的折射角；光從進(jìn)入棱鏡到它第一次射入空氣所經(jīng)歷的時(shí)間(設(shè)光在真空中的傳播速度為c)。18.一半徑為R的1/4球體放置在水平面上，球體由折射率為的透明材料制成?，F(xiàn)有一束位于過(guò)球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行

8、于桌面射到球體表面上，折射入球體后再?gòu)呢Q直表面射出，如圖所示。已知入射光線與桌面的距離為。求出射角。19.如圖所示，一個(gè)半徑為R的透明圓柱體放置在水平面上，一束藍(lán)光從A點(diǎn)沿水平方向射入圓柱體后經(jīng)B點(diǎn)射出，最后射到水平面上的C點(diǎn)。已知OA，該圓柱體對(duì)藍(lán)光的折射率為，則：它從圓柱面射出時(shí)的出射角為多大？若換用一束紅光同樣從A點(diǎn)射向該圓柱體，則它從圓柱體射出后在水平面上形成的光點(diǎn)在C點(diǎn)的哪側(cè)？20.圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，折射率為n，AB代表端面。已知光在真空中的傳播速度為c.（1）為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿(mǎn)足的條

9、件；（2）求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠玫淖铋L(zhǎng)時(shí)間。21.一棱鏡的截面為直角三角形ABC，A=30o，斜邊AB。棱鏡材料的折射率為。在此截面所在的平面內(nèi)，一條光線以45o的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡射出的點(diǎn)的位置（不考慮光線沿原來(lái)路返回的情況）。（13分）22.（2）（10分）如圖所示，半圓玻璃磚的半徑R=10cm，折射率為n=，直徑AB與屏幕垂直并接觸于B點(diǎn)激光a以入射角i=30射向半圓玻璃 磚的圓心O，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)）畫(huà)出如圖光路圖23.如圖是一個(gè)透明圓柱介質(zhì)的橫截面，B、C為圓上兩點(diǎn)。一束單色光沿AB方向入射，從c點(diǎn)射出，已知ABOBOC = 1200 ，真空中

10、光速c = 3108m/s 。求： 光在介質(zhì)中的折射率n 光在介質(zhì)中傳播速度v24.如圖所示，玻璃棱鏡ABCD可以看成是由ADE、ABE、BCD三個(gè)直角三棱鏡組成一束頻率為5.31014 Hz的單色細(xì)光束從AD面入射，在棱鏡中的折射光線如圖中ab所示，ab與AD面的夾角60.已知光在真空中的速度c3108 m/s，玻璃的折射率n1.5，求：(1)這束入射光線的入射角多大？(2)光在棱鏡中的波長(zhǎng)是多大？(3)該束光線第一次從CD面出射時(shí)的折射角(結(jié)果可用三角函數(shù)表示)25.半徑為R的玻璃半圓柱體,橫截面如圖所示,圓心為O,兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面,方向與底面垂直光線的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂

11、點(diǎn),光線的入射點(diǎn)為B,AOB=60,已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=求：(1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d；(2)若入射的是單色藍(lán)光,則距離d比上面求得的結(jié)果是大是小?26.如圖所示,直角三棱鏡ABC的折射率為,棱鏡的角B為300,今有一束平行于BC邊從斜邊D點(diǎn)入射的單色光，在BC上某點(diǎn)E發(fā)生全反射后,從AC邊上F點(diǎn)射出.已知BC邊的長(zhǎng)度為2d,BD的長(zhǎng)度為d,光在真空中的傳播速度為C.要求:作出光在三棱鏡中的光路圖;求發(fā)生全反射的點(diǎn)E與B點(diǎn)的距離;求光在三棱鏡中傳播的時(shí)間.27.如圖所示，等腰直角三角形ABC為一個(gè)三棱鏡的截面，折射率為n（n1.5），直角邊AB的長(zhǎng)為a一束很

12、細(xì)的單色光從AB中點(diǎn)垂直入射，光在真空中的傳播速度為c 在圖上畫(huà)出該光束在棱鏡中的光路圖； 求該單色光通過(guò)三棱鏡的時(shí)間為多少？評(píng)卷人得分五、簡(jiǎn)答題（題型注釋?zhuān)┰u(píng)卷人得分六、作圖題（題型注釋?zhuān)?8.如圖所示，一束光從空氣垂直射到直角棱鏡的AB面上，已知棱鏡材料的折射率為1.4，畫(huà)出這束光進(jìn)入棱鏡后的光路圖（要求必須有計(jì)算步驟）評(píng)卷人得分七、辨析題（題型注釋?zhuān)┰u(píng)卷人得分八、估算題（題型注釋?zhuān)┰u(píng)卷人得分九、判斷題（題型注釋?zhuān)┰u(píng)卷人得分十、證明題（題型注釋?zhuān)┰嚲泶鸢?.C據(jù)題意，由于岀射光線和入射光線平行，則光線AB和光線BC關(guān)于法線B0對(duì)稱(chēng)，則法線與岀射光線和入射光線平行，所以ABO=30，則折射角

13、r=OAB=30，據(jù)折射定律有：n=sin60/sin30=，所以C選項(xiàng)正確。2.3.BCD4.45(2分) 不能5.6.讓P2的像擋住(1分) 擋住P1、P2的像(1分) 擋住P3以及P1、P2的像(1分) (2分) 見(jiàn)解析圖(2分) 7.8.9.設(shè)光線在玻璃球中的折射角為，由折射定律得sin0/sinn 解得：30由幾何知識(shí)可知光線在玻璃球中路徑的長(zhǎng)度為 L2RcosR光在玻璃的速度為 vc/n/2 c光線在玻璃球中的傳播時(shí)間 tL/vR /c.10.設(shè)光線在玻璃球中的折射角為，由折射定律得sin0/sinn 解得：30由幾何知識(shí)可知光線在玻璃球中路徑的長(zhǎng)度為 L2RcosR光在玻璃的速度

14、為 vc/n/2 c光線在玻璃球中的傳播時(shí)間 tL/vR /c.11.光路圖如圖所示（2分）設(shè)折射光線與AB的交點(diǎn)為D設(shè)入射角為i，折射角為r，由折射定律得：（1分）解得 （1分）由幾何關(guān)系可知，在D點(diǎn)的入射角 （1分）設(shè)全發(fā)射的臨界角為，則 （1分）解得（1分）因此，光在D點(diǎn)全反射。設(shè)光線的出射點(diǎn)為E，由幾何關(guān)系得： （1分） 解得： （1分）即出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn)的位置。12.13.設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為、，（1分）同理所以紫光在成發(fā)生全反射，而紅光在面一部分折射，一部分反射，（1分）且由幾何關(guān)系可知，反射光線與垂直，所以在處產(chǎn)生的亮斑為紅色，在處產(chǎn)生的亮斑為紅色與紫色的混合色 （2

15、分）畫(huà)出如圖光路圖， （1分）設(shè)折射角為，兩個(gè)光斑分別為、，根據(jù)折射定律求得 （2分）由幾何知識(shí)可得：解得cm （1分）由幾何知識(shí)可得為等腰直角三角形，解得=12cm所以cm（2分）14.15.16.解：設(shè)臨界角為C，則，即 由折射定律，所以 1分，所以光在AO面上發(fā)生全反射。 1分光線在AB面折射， 1分 1分解得 1分光線在AB面折射，垂直射向AO面，再次反射，之后光在AB面再次折射，有 1分由對(duì)稱(chēng)性 1分綜上所述：有兩束光從AB面射出，分別為與AB面成30角向右，與AB面成30角斜向左上方，如圖所示。17.解析： (1)設(shè)玻璃對(duì)空氣的臨界角為C，則sinC，C45.(2)如圖所示，i16

16、0，因i145，發(fā)生全反射i2i13030C，由折射定律有：，所以r45.(3)棱鏡中光速v，所求時(shí)間：t.18.19.下圖是民國(guó)時(shí)期非常流行的一款國(guó)產(chǎn)歐式女鞋廣告，據(jù)此分析，國(guó)產(chǎn)“歐式”女鞋流行的原因是： A西方文明的沖擊 B辛亥革命后社會(huì)習(xí)俗的變化C民族工業(yè)的發(fā)展 D“抵制洋貨、愛(ài)用國(guó)貨”運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)20.（1）sini (2)Tmax=Ln2/c21.22.設(shè)折射角為r，根據(jù)折射定律解得 由幾何知識(shí)得，OPQ為直角三角形，所以?xún)蓚€(gè)光斑PQ之間的距離解得 兩個(gè)光斑求兩個(gè)光斑之間的距離L23. m/s24.(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為1、2，230根據(jù)n得sin1nsin21.5s

17、in300.75，1arcsin0.75.（2分）(2)根據(jù)n得v m/s2108 m/s，（1分）根據(jù)vf得 m3.77107 m. （1分）(3)光路如圖所示，光線ab在AB面的入射角為45，設(shè)玻璃的臨界角為C，則sinC0.67sin450.67，因此光線ab在AB面會(huì)發(fā)生全反射（2分） 光線在CD面的入射角2230 圖（2分）根據(jù)n，光線在CD面的出射光線與法線的夾角11arcsin0.75. （2分）25.R/3 小26.(1)略 (2)BE= (3)27.）如圖（2分）設(shè)單色光的臨界角為C 則， 單色光射入三棱鏡后，在AC界面上的入射角，故發(fā)生全反射反射角，光垂直于BC邊射出，在三棱鏡中的路徑長(zhǎng)度為a 單色光在三棱鏡中的傳播速度 （2分）則光通過(guò)三棱鏡的時(shí)間 （2分）28.