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） 請點(diǎn)擊修改第I卷的文字說明 評卷人 得分 一、選擇題（題型注釋） 1.（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. 1.5 C. D. 2 2. 如圖所示是一種折射率的棱鏡?，F(xiàn)有一束光線沿MN方向射到棱鏡的AB面上，入射角的大小i＝60，求： （1）光在棱鏡中傳播的速率； （2）畫出此束光線進(jìn)入棱鏡后又射出棱鏡的光路圖，要求寫出簡要的分析過程。 3.（多選）一束光從空氣射向折射率n=的

2、某種玻璃的表面，則下列說法正確的是:（ ） A．當(dāng)入射角大于450時(shí)會發(fā)生全反射 B．無論入射角多大，折射角都不會超過450 C．入射角為450時(shí)，折射角為300 D．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） 請點(diǎn)擊修改第II卷的文字說明 評卷人 得分 二、填空題（題型注釋） 4.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α= 60．已知這種玻璃的折射率n =，則： ①這條光線在AB面上的的入射角為 ； ②圖中光線ab （填“能”或“不

3、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θ=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率為________，全反射的臨界角為_________，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_

4、_______，P4________.記下P3、P4的位置，移去大頭針和三棱鏡，過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＝________，并在圖中畫出正確完整的光路圖． 評卷人 得分 三、實(shí)驗(yàn)題（題型注釋） 評卷人 得分 四、計(jì)算題（題型注釋） 7.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

5、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θ0＝45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θ0＝45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

6、角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡(如圖所示)。畫出光路圖，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B點(diǎn)。真空中光速c=3．0108 m/s，求： ①光在圓柱體中的傳播速度v0。 ②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)色光射向圓心O，在

7、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)對紅光和紫光的折射率分別為，． ①判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色； ②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α=15．入射點(diǎn)為M，出射點(diǎn)為N．求：（光的速度c=3.0108m/s） ①介質(zhì)的折射率。 ②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

8、磚全反射臨界角為42，問： ①這束光線能否從另一側(cè)面射出？并說明理由 ②若光線能從側(cè)面射出，玻璃磚折射率應(yīng)滿足何條件？ 16.如圖所示，直角三棱鏡的折射率n＝，∠A＝30。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∠A＝60，∠C＝90，一束極細(xì)的光于AC的中點(diǎn)D垂直AC面入射，AD＝a，棱鏡的折射率為n＝，求： ①求此玻璃的臨界角； ②光從棱鏡第一次射入空氣時(shí)的折射角； ③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

9、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)有一束位于過球心O的豎直平面內(nèi)的光線，平行于桌面射到球體表面上，折射入球體后再從豎直表面射出，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＝，該圓柱體對藍(lán)光的折射率為，則： ①它從圓柱面射出時(shí)的出射角β為多大？ ②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(可簡化為一

10、長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，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)滿足的條件； （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

11、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∠ABO＝∠BOC = 1200 ，真空中光速c = 3108m/s 。求： ① 光在介質(zhì)中的折射率n ② 光在介質(zhì)中傳播速度v 24.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α＝60.已知光在真空中的速度c＝3108 m/s，玻璃的折射率n＝

12、1.5，求： (1)這束入射光線的入射角多大？ (2)光在棱鏡中的波長是多大？ (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①的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂點(diǎn),光線②的入射點(diǎn)為B,∠AOB=60,已知該玻璃對紅光的折射率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)

13、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邊的長度為2d,BD的長度為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（n>1.5），直角邊AB的長為a．一束很細(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． ① 在圖上畫出該光束在棱鏡中的光路圖； ② 求該單色光通過三棱鏡的時(shí)間為多少？ 評卷人 得分 五、簡答題（題型注釋） 評卷人 得分 六、作圖

14、題（題型注釋） 28.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） 評卷人 得分 七、辨析題（題型注釋） 評卷人 得分 八、估算題（題型注釋） 評卷人 得分 九、判斷題（題型注釋） 評卷人 得分 十、證明題（題型注釋） 試卷答案 1.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對稱，則法線與岀射光線和入射光線平行，所以∠ABO=30，則折射角r=∠OAB=30，

15、據(jù)折射定律有：n=sin60/sin30=，所以C選項(xiàng)正確。 2. 3.BCD 4.①45(2分) ②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) 見解析圖(2分) 7. 8. 9.設(shè)光線在玻璃球中的折射角為θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝ 解得：θ＝30 由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為 L＝2Rcosθ＝R 光在玻璃的速度為 v＝c/n＝/2 c 光線在

16、玻璃球中的傳播時(shí)間 t＝L/v＝R /c. 10.設(shè)光線在玻璃球中的折射角為θ，由折射定律得sinθ0/sinθ＝n＝ 解得：θ＝30 由幾何知識可知光線在玻璃球中路徑的長度為 L＝2Rcosθ＝R 光在玻璃的速度為 v＝c/n＝/2 c 光線在玻璃球中的傳播時(shí)間 t＝L/v＝R /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

17、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. 13.①設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為、， ，?。?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分） ②畫出如圖光路圖， （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） 由幾何知識可得： 解得cm ……………………（

18、1分） 由幾何知識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 ?。饩€在AB面折射， 1分 1分 解得 1分 ⅱ．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 由對稱性 1分 綜上所述：有兩束光從AB面射出，分別

19、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)玻璃對空氣的臨界角為C，則sinC＝＝，C＝45. (2)如圖所示，i1＝60，因i1>45，發(fā)生全反射． i2＝i1－30＝30

20、 D．“抵制洋貨、愛用國貨”運(yùn)動的推動 20.（1）sini≤ (2)Tmax=Ln2/c 21. 22.設(shè)折射角為r，根據(jù)折射定律 解得 由幾何知識得，ΔOPQ為直角三角形，所以兩個(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L． 23. m/s 24.(1)設(shè)光在AD面的入射角、折射角分別為θ1、θ2，θ2＝30 根據(jù)n＝得sinθ1＝nsinθ2＝1.5sin30＝0.75， θ1＝arcsin0.75. （2分） (2)根據(jù)n＝得 v＝＝ m/s＝210

21、8 m/s，（1分） 根據(jù)v＝λf得 λ＝＝ m≈3.7710－7 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 sinC＝＝≈0.67 sin45＞0.67，因此光線ab在AB面會發(fā)生全反射（2分） 光線在CD面的入射角θ2′＝θ2＝30 圖（2分） 根據(jù)n＝，光線在CD面的出射光線與法線的夾角θ1′＝θ1＝arcsin0.75. （2分） 25.R/3 小 26. (1)略 (2)BE= (3) 27.）①如圖（2分） ②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度為a 單色光在三棱鏡中的傳播速度 （2分） 則光通過三棱鏡的時(shí)間 （2分） 28.