2021学年高中物理分层训练十一全反射含解析新人教版选修34

-1-分层训练(十一)全反射A组：基础达标练1．(多选)下列说法正确的是()A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小2．如图表示光线从介质2射入介质1发生全反射的情景，下列说法正确的是()A．介质1的折射率大于介质2的折射率，临界角小于θB．介质1的折射率大于介质2的折射率，临界角大于θC．介质2的折射率大于介质1的折射率，临界角不大于θD．介质2的折射率大于介质1的折射率，临界角不小于θ3．(多选)夏天海面上，下层空气的温度比上层低．我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，则下列说法中正确的是()A．海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小B．海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要大C．A是蜃景，B是景物D．B是蜃景，A是景物4．一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是()A．该介质的折射率是33B．该介质的折射率是3C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°-2-D．光线从介质射入真空的过程中，无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象5．如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为2，则这束光进入棱镜后的光路图应为()6．如图所示是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段．光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2.若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程，下列判断中正确的是()A．n1n2，光通过光缆的时间等于n1LcB．n1n2，光通过光缆的时间大于n1LcC．n1n2，光通过光缆的时间等于n1LcD．n1n2，光通过光缆的时间大于n1Lc7．(多选)如图所示，半径为R的半圆形透明材料，折射率n＝2.0.一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入，则下列说法正确的是()A．所有光线都能透过这种材料B．只有距圆心O两侧R2范围内的光才能通过C．射出的光束会形成发散光束D．射出的光束会形成会聚光束8．人的眼球可简化为如图所示的模型．折射率相同、半径不同的两个球体共轴．平行光束宽度为D，对称地沿轴线方向射入半径为R的小球，会聚在轴线上的P点．取球体的折射率为2，且D＝2R.求光线的会聚角α.(示意图未按比例画出)-3-9.一束光波以45°的入射角，从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，棱镜折射率n＝2.试求光进入AB面的折射角，并在图上画出该光束在棱镜中的光路．B组：能力提升练10．(多选)如图所示，ABDC是两面平行的透明玻璃，AB面和CD面平行，它们是玻璃和空气的界面，设为界面1和界面2.光线从界面1射入玻璃砖，再从界面2射出，回到空气中，如果改变光到达界面1时的入射角，则()A．只要入射角足够大，光线在界面1上可能发生全反射现象B．只要入射角足够大，光线在界面2上可能发生全反射现象C．不管入射角多大，光线在界面1上都不可能发生全反射现象D．光线穿过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移11.有一折射率为n的长方体玻璃砖ABCD，其周围是空气，如右图所示，当入射光线从它的AB面以入射角α射入时，(1)要使光线在BC面发生全反射，证明入射角应满足的条件是sinα≤n2－1(BC面足够长)．(2)如果对于任意入射角的光线都能产生全反射，则玻璃砖的折射率应取何值？12．半径为R的四分之一圆柱形透明体，圆心为O，放置在一水平面上．一细束单色光-4-从P点垂直于侧面射入透明体，从M点射出的光线照射到水平面上的B点，已知OP＝R2，测得O、B间的距离为3R，求：(1)透明体材料的折射率．(2)若要使折射光线消失，则入射点到O点的距离应满足什么条件？分层训练(十一)全反射1．解析：因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质，B对；两种介质的折射率大小关系与密度大小关系无关，A错；由v＝cn可知，光在光密介质中的速度较小．答案：BD2．解析：产生全反射的条件是：一是光从光密介质射入光疏介质；二是入射角大于临界角。由题知，光线从介质2射入介质1发生全反射，说明介质2相对于介质1是光密介质，即介质2的折射率大于介质1的折射率，入射角大于等于临界角，所以临界角小于等于θ.-5-故C正确．答案：C3．答案：AC4．解析：上面是介质，下面是真空，入射角i＝30°，折射角r＝60°，则折射率n＝sinrsini＝sin60°sin30°＝3，故选项A错误，选项B正确；sinC＝1n＝33＜22，则C＜45°，故选项C错误；发生全反射的条件是光由光密介质进入光疏介质，入射角大于临界角，所以当入射角大于临界角，就会发生全反射现象，故选项D错误．答案：B5．解析：光线垂直AB面射入，在到达AC面上时入射角i＝60°，因光线的临界角C满足sinC＝1n，C＝45°，iC，所以光线在AC面发生全反射；光线到达BC面上的入射角i′＝30°，由于i′C，所以有部分光线从BC面射出，还有部分光线经BC面反射到AC面上，此时入射角等于零度，光线垂直于AC面射出，D项正确．答案：D6．解析：光从光密介质射入光疏介质，才可能发生全反射，故n1n2；光在内芯传播的路程s＝Lsinθ，光在内芯的传播速度v＝cn1，所以t＝sv＝n1Lc·sinθ，故D正确．答案：D7．解析：平行光射到底面时，光线与界面垂直，方向不变，继续射到球面时，距圆心O两侧R2范围内的光线入射角小于临界角C＝arcsin1n＝30°，发生折射形成会聚光束，范围外的光线入射角大于或等于临界角发生全反射．答案：BD8．解析：由几何关系sini＝D2R，解得i＝45°则由折射定律sinisinr＝n，解得r＝30°且i＝r＋α2，解得α＝30°.答案：30°9．解析：sinr＝sinin＝222＝12，r＝30°由sinC＝1n＝22，得C＝45°.-6-光在AC面发生全反射，并垂直BC面射出．答案：30°图见解析10．解析：发生全反射的条件必须是光从光密介质进入光疏介质，所以不管入射角多大，光线在界面1上都不可能发生全反射现象，故A错误，C正确；根据几何知识可知：光经过界面2上的入射角与在界面1上的折射角相等，根据光路可逆性可知：不管入射角多大，光线在界面2上都不可能发生全反射现象，故B错误；根据光路可逆性可知：从1射向2时的入射角等于从2射向1的折射角，即入射光线和出射光线与玻璃砖的夹角相同，故光线穿过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移，D正确．答案：CD11.解析：(1)要使光线在BC面发生全反射(见图)，首先应满足sinβ≥1n，①式中β为光线射到BC面的入射角，由折射定律，有sinα－β＝n，②将①②两式联立得sinα≤n2－1.(2)如果对于任意入射角的光线都能产生全反射，即0°≤α≤90°都能产生全反射，则只有当n2－1≥1才能满足上述条件，故n≥2.答案：见解析12．解析：(1)过M点作法线交于O点，如图所示，在△OPM中，-7-sinα＝OPOM＝12解得α＝30°.过M点作OB的垂线交OB于N点，易得ON＝32R则：NB＝OB－ON＝32R在△NBM中，tanβ＝MNNB＝33联立以上解得β＝30°由几何关系可知θ＝60°透明体的折射率：n＝sinθsinα联立以上解得：n＝3；(2)由sinC＝1n联立解得：sinC＝33由OP′＝RsinC联立可得：OP′＝33R若要使折射光线消失，则入射点到O点的距离应满足：R≥OP≥33R.答案：(1)3(2)R≥OP≥33R