教科版高中物理选修(3-4)第十二章 第1讲《光的折射全反射》课时提升作业教学反思设计案例学案说课稿

教科版高中物理选修(3-4)第十二章第1讲《光的折射全反射》课时提升作业教学反思设计案例学案说课稿【全程复习方略】2021版高考物理一轮复习第十二章第1讲光的折射全反射课时提升作业教科版选修3-4(40分钟100分)一、选择题(本大题共10小题,每小题7分,共70分。多选题已在题号后标出,选不全得4分)1.水中有一点光源,在水面上可看到一圆形亮斑,若亮斑面积在减小,则此光源()A.正在下沉B.正在上浮C.正在左、右运动D.以上都不对2.如图所示,一束红光和一束蓝光平行入射到三棱镜上,经棱镜折射后,交会在屏上同一点,若n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率,则有()A.n1B.n1C.n1n2,a为红光,b为蓝光D.n1n2,a为蓝光,b为红光3.(2021·怀化模拟)如图所示,从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面,经过三棱镜的折射后发生色散现象,在光屏的ab间形成一条彩色光带,下面的说法中正确的是()A.a侧是红色光,b侧是紫色光B.从玻璃射向空气a侧光的临界角大于b侧光C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率4.(2021·温州模拟)高速公路上的标牌常用“回光返照膜”制成,夜间行车时,它能将车灯照射出去的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。这种“回光返照膜”是用球体反射元件制成的。如图所示,反光膜内均匀分布着直径10μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为,为使入射的车灯光线经玻璃的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射的入射角是()A.60°B.45°C.30°D.15°5.如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则()A.n可能为B.n可能为1.2C.t可能为D.t可能为6.(多选)(2021·杭州模拟)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则()A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变小D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行7.(多选)(2021·泸州模拟)一玻璃砖横截面如图所示,其中ABC为直角三角形(AC边未画出),AB为直角边,∠ABC=45°;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为贴近玻璃砖放置且与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则()A.从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大8.(多选)如图所示,光在真空和介质的界面MN上发生偏折,那么下列说法正确的是()A.光是从真空射向介质B.介质的折射率为1.73C.光在介质中的传播速度为1.73×108m/sD.反射光线与折射光线成60°角9.(多选)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Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖,再从界面Ⅱ射出,回到空气中。如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角,则()A.只要入射角足够大,光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大,光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象C.不管入射角多大,光线在界面Ⅰ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Ⅱ上都不可能发生全反射现象10.(多选)(2021·武汉模拟)△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况如图所示。由此可知()A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.玻璃棱镜对a光的折射率比对b光的大D.玻璃棱镜对a光的折射率比对b光的小二、计算题(本大题共2小题,共30分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)11.(2021·福州模拟)(15分)如图所示,一单色光束a,以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射。已知平行玻璃砖厚度d=10cm,玻璃砖对该单色光束的折射率n=。则,(1)光束从上表面进入玻璃砖的折射角为多少?(2)光束在玻璃砖中传播的时间为多少?(3)光束从下表面出射后相对入射光线的侧移量是多少?12.(能力挑战题)(15分)光纤通信是一种现代化的通讯方式,为了研究问题的方便,我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管,如图所示为玻璃管沿轴线的横截面,若光从左端以与端面成30°角入射,玻璃管长为L,折射率为n=,已知光在真空中的传播速度为c。问:(1)通过计算分析光能否从玻璃管的侧面射出。(2)光通过玻璃管所需的时间。答案解析1.【解析】选B。水下点光源发出光线射到水面发生全反射,从而见到一个圆形透光平面,作出光路图如图所示,由图可得r=htanC,临界角C不变,若亮斑面积在减小,半径减小,则h减小,故选B。2.【解析】选B。由题图可知a光偏折程度大,折射率大,因此a光是蓝光,且有n13.【解析】选C。a侧光的偏折大,折射率大,是紫色光,b侧是红色光,A错误,C正确;从玻璃射向空气,据临界角sinC=可知a侧光的临界角小于b侧光,B错误;在三棱镜中a侧光的折射率n最大,根据关系式v=,其在三棱镜中的传播速率小于b侧光的传播速率,选项D错误。故选C。4.【解析】选A。设入射角为i,折射角为r,作出光路图如图所示,因为入射光线恰好和出射光线平行,所以i=2r,根据折射定律==,所以r=30°,i=2r=60°,故选A。5.【解题指南】解答本题时应明确以下两点:(1)依题意画出光路图。(2)确定临界光线,寻找几何关系从而得到n的取值范围。【解析】选A。只经过两次全反射,光路图如图所示,可知第一次入射角为45°。根据全反射条件可知临界角C≤45°,再根据n=可知n≥,故A对B错;光在透明柱体中运动路程为L=4r,运动时间为t==,则t≥,则C、D均错。【总结提升】解答全反射类问题的技巧解答全反射类问题时,要抓住发生全反射的两个条件:一是光必须从光密介质射入光疏介质,二是入射角大于或等于临界角。利用好光路图中的临界光线,准确地判断出恰好发生全反射的光路图是解题的关键,且在作光路图时尽量与实际相符,这样更有利于问题的分析。6.【解析】选A、C。在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,折射率为,A对;在BC边上的入射角为30°,小于临界角,不会发生全反射,B错;由公式λ介=,可知C对;三棱镜两次折射使得光线都向底面偏折,不会与入射到E点的光束平行,故D错。7.【解析】选B、D。本题考查光的折射、全反射等知识,意在考查考生运用光的基本知识解决实际问题的能力。作光路图可知平行光从AB边射入后不发生折射,射到BC边上时,由临界角公式可得sinC===,得C=arcsin后,由于弧ADC对于平行光有会聚作用,可知B正确,C错误;当屏向下移动时,屏上亮区将先变小后变大,所以D正确。8.【解析】选B、C。因为折射角大于入射角,所以光是从介质射向真空中,选项A错误;根据折射率公式n=,所以n=1.73,选项B正确;再由折射率n=,代入数据得v=1.73×108m/s,选项C正确;反射光线与折射光线成90°角,选项D错误。9.【解析】选C、D。在界面Ⅰ上,光由空气中进入玻璃砖,是由光疏介质进入光密介质,不管入射角多大,都不发生全反射现象,则选项C正确。在界面Ⅱ上,光由玻璃砖进入空气,是由光密介质进入光疏介质。但是,由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行,光由界面Ⅰ进入玻璃砖后再到达界面Ⅱ,在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角,因为入射角总是小于临界角,所以也不会发生全反射现象,故选项D正确。10.【解析】选B、D。a、b两束光射到OM、ON上的入射角是相同的,由图可知b光已发生全反射,而a光仍有折射,说明b光的全反射临界角比a光的全反射临界角小,所以b光的折射率大于a光的折射率,即nbna,故D正确;在介质中的传播速度v=,所以棱镜内a光的传播速度va比b光的传播速度vb大,故B正确。11.【解析】(1)由折射定律:n=,得:sinr==,r=30°(5分)(2)光在玻璃砖中传播的距离为s,s==cm(2分)t===×10-9s≈7×10-10s(3分)(3)x=sin(i-r)=cm=5.77cm(5分)答案:(1)30°(2)7×10-10s(3)5.77cm【变式备选】(2021·新课标全国卷)一半圆柱形透明物体横截面如图所示,底面AOB镀银(图中粗线),O表示半圆截面的圆心,一束光线在横截面内从M点入射,经过AB面反射后从N点射出,已知光线在M点的入射角为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。【解析】(1)如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于底面EF对称,Q、P、N三点共线。设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,∠OMQ=α,∠PNF=β,根据题意有α=30°①由几何关系得,∠PNO=∠PQO=r,于是β+r=60°②α+r=β③由①②③式得r=15°(2)根据折射率公式有:n===答案:(1)15°(2)12.【解析】(1)作光路图如图所示,据折射定律有r=30°,则光在侧面的入射角i=60°,由sinC==可知iC,因此光不能从玻璃管的侧面射出。(7分)(2)解法一:利用对称性可将光在玻璃管中的传播等效为如图所示,因此路程s=,传播时间t===(8分)解法二:光在玻璃管中的传播速度为v==c。光沿轴线方向的分速度为vx=vcos30°,所以传播时间为t=。解得:t=(8分)答案:(1)不能(2)