2019-2020年高中物理 第4章 第2節(jié)光的全反射第3節(jié)光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用課時(shí)訓(xùn)練 魯科版選修3-4【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1.(基礎(chǔ)理論辨析題)關(guān)于光的全反射和光纖的應(yīng)用，下列說法正確的是()A.光發(fā)生全反射時(shí)，折射光線消失，全部光線被反射B.光由不同的介質(zhì)射入真空或空氣時(shí)，臨界角均為42C.入射角大于臨界角，一定發(fā)生全反射D.玻璃是光密介質(zhì)E.海水的浪花呈白色，是日光在氣泡表面發(fā)生了全反射F.光纖通信是光導(dǎo)纖維的唯一應(yīng)用G.光導(dǎo)纖維的工作原理是光的折射2.下列事例哪些應(yīng)用了光的全反射現(xiàn)象()A.光導(dǎo)纖維通信B.用三棱鏡觀察太陽光譜C.某些光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90D.水中的魚看起來比實(shí)際的要淺3.光從一種介質(zhì)射到另一種介質(zhì)時(shí)，發(fā)生了全反射，則全反射發(fā)生在()A.折射率較小的介質(zhì)中B.折射率較大的介質(zhì)中C.光速較小的介質(zhì)中D.入射角小于臨界角4.光線由某種介質(zhì)射向與空氣的分界面，當(dāng)入射角大于45時(shí)折射光線消失，由此可斷定這種介質(zhì)的折射率是()A. B.C.D.25.如圖所示，細(xì)光束AO以45的入射角從某種介質(zhì)射向空氣時(shí)，分成a、b兩束。關(guān)于這兩種單色光，下列說法中正確的是()A.從該介質(zhì)射向空氣時(shí)，a光發(fā)生全反射時(shí)的臨界角一定大于45B.該介質(zhì)對b光的折射率一定小于C.該介質(zhì)對b光的折射率一定等于D.該介質(zhì)對b光的折射率一定大于6.光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說法正確的是()A.內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射C.內(nèi)芯的折射率比外套小，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生折射D.內(nèi)芯的折射率與外套相同，外套的材料有韌性，可以起保護(hù)作用7.如圖所示，半圓形玻璃磚的半徑為R，直徑為MN，一束白光從Q點(diǎn)以垂直于直徑MN的方向射入半圓形玻璃磚，從玻璃磚的圓弧面射出后，打到光屏P上得到由紅到紫的彩色光帶。已知QM=。如果保持入射光線和光屏的位置不變，而使半圓形玻璃磚沿直徑方向向上或向下移動(dòng)，移動(dòng)的距離小于，則有()A.半圓形玻璃磚向上移動(dòng)的過程中，屏上紅光最先消失B.半圓形玻璃磚向上移動(dòng)的過程中，屏上紫光最先消失C.半圓形玻璃磚向下移動(dòng)的過程中，屏上紅光最先消失D.半圓形玻璃磚向下移動(dòng)的過程中，屏上紫光最先消失8.如圖所示，水的折射率為n，水面上漂浮著一圓木板，圓木板中央插著一根大頭針，且在水中部分長為h。若從圓木板四周恰好看不到大頭針的頂尖P，則圓木板的面積為多少?【能力提升】1.(2011全國高考)雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過球心的截面，入射光線在過此截面的平面內(nèi)，a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線，則它們可能依次是()A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光2.(2011福建高考)如圖，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(dòng)，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3.(xx天津高考) 固定的半圓形玻璃磚的橫截面如圖，O點(diǎn)為圓心，OO為直徑MN的垂線。足夠大的光屏PQ緊靠玻璃磚右側(cè)且垂直于MN。由A、B兩種單色光組成的一束光沿半徑方向射向O點(diǎn)，入射光線與OO夾角較小時(shí)，光屏NQ區(qū)域出現(xiàn)兩個(gè)光斑，逐漸增大角，當(dāng)=時(shí)，光屏NQ區(qū)域A光的光斑消失，繼續(xù)增大角，當(dāng)=時(shí)，光屏NQ區(qū)域B光的光斑消失，則()A.玻璃磚對A光的折射率比對B光的大B.A光在玻璃磚中傳播速度比B光的大C.<<時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑D.<<時(shí)，光屏上只有1個(gè)光斑4.(xx江蘇高考)如圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，ABBC。光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出。若兩次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少?(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示)答案解析【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】1.【解析】選A、E。折射光線消失，全部光線被反射的現(xiàn)象稱為全反射現(xiàn)象，簡稱全反射，A項(xiàng)正確；光由不同的介質(zhì)射入真空或空氣時(shí)，臨界角不同，B項(xiàng)錯(cuò)；入射角大于臨界角，不一定發(fā)生全反射，還要光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)才能發(fā)生全反射現(xiàn)象，C項(xiàng)錯(cuò)；光疏介質(zhì)、光密介質(zhì)是相對的，只有一種介質(zhì)不能確定是光疏介質(zhì)還是光密介質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)；海水的浪花呈白色，是日光照射到海水的氣泡上，在氣泡表面發(fā)生了全反射，E項(xiàng)正確；光纖通信是光導(dǎo)纖維的主要應(yīng)用，還可應(yīng)用到內(nèi)窺鏡、潛望鏡等，F(xiàn)項(xiàng)錯(cuò)；光導(dǎo)纖維的工作原理是光的全反射，G項(xiàng)錯(cuò)。2.【解析】選A、C。光導(dǎo)纖維通信和光學(xué)儀器中用等腰直角玻璃三棱鏡改變光路90是利用了光的全反射現(xiàn)象，故A、C項(xiàng)正確；用三棱鏡觀察太陽光譜和水中的魚看起來比實(shí)際的要淺，都是光的折射現(xiàn)象，故B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.【解析】選B、C。光從光密介質(zhì)射到光疏介質(zhì)才可能發(fā)生全反射，全反射發(fā)生在折射率較大、光速較小的介質(zhì)中。4.【解析】選B。入射角大于45時(shí)折射光線消失，即這種介質(zhì)的臨界角C=45，所以n=，故B正確。5.【解析】選B。當(dāng)入射角是45時(shí)，a光不一定是剛好發(fā)生全反射，即a光的臨界角Ca45，故A錯(cuò)；b光的臨界角Cb>45，所以nb=<=。6.【解析】選B。內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生全反射，故只有B項(xiàng)正確。7.【解析】選D。當(dāng)玻璃磚上移時(shí)，從玻璃進(jìn)入空氣的光線的入射角在減小，所以不管哪種色光都不會(huì)發(fā)生全反射，故A、B錯(cuò)。在向下移動(dòng)時(shí)，由于從玻璃進(jìn)入空氣的光線的入射角在增大，紫光的臨界角最小，入射角增大后，先達(dá)到紫光的臨界角，最后達(dá)到紅光的臨界角。所以紫光首先發(fā)生全反射，在屏上消失，故C錯(cuò)，D對?！咀兪絺溥x】紅、黃、綠三種單色光以相同的入射角到達(dá)介質(zhì)和空氣的界面。若黃光恰好發(fā)生全反射，則()A.綠光一定能發(fā)生全反射B.紅光一定能發(fā)生全反射C.只有綠光從介質(zhì)進(jìn)入空氣D.只有紅光從介質(zhì)進(jìn)入空氣【解析】選A、D。紅、黃、綠三種單色光在同一介質(zhì)中的臨界角依次減小，若黃光恰好發(fā)生全反射，則入射角恰好等于黃光的臨界角，此入射角就大于綠光的臨界角，而小于紅光的臨界角，故從介質(zhì)進(jìn)入空氣時(shí)紅光沒有發(fā)生全反射，綠光發(fā)生了全反射，故選項(xiàng)A、D正確。8.【解析】當(dāng)P點(diǎn)光線射到圓木板邊緣時(shí)恰好發(fā)生全反射，即在空氣中沒有出射光線，則圓木板半徑r=htanC，又由全反射公式sinC=，cosC=，即tanC=，則r=。面積S=r2=。答案：【總結(jié)提升】全反射問題的解題思路(1)根據(jù)題意，確定剛好發(fā)生全反射的臨界條件。(2)作出光路圖。(3)根據(jù)幾何知識(shí)，進(jìn)行定量計(jì)算或定性分析。【能力提升】1.【解析】選B。第一次折射時(shí)，把水滴看成三棱鏡，向下偏折程度最大的光線一定是紫光，偏折程度最小的是紅光，故第二次折射后，從題圖上可看出紫光是a，紅光是d，所以正確答案是B。2.【解析】選C。由于入射點(diǎn)由A向B緩慢移動(dòng)，入射角增大，因此反射光增強(qiáng)，折射光減弱，A、B錯(cuò)，紫光折射率大，臨界角小，因此在光屏上最先消失的是紫光，C對，D錯(cuò)，故選C。3.【解題指南】解答本題時(shí)應(yīng)從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析：(1)屏上出現(xiàn)一個(gè)光斑的原因；(2)A光和B光發(fā)生全反射的條件?！窘馕觥窟xA、D。由題可知A光在玻璃磚中的臨界角為，玻璃磚對A光的折射率為nA=，B光在玻璃磚中的臨界角為，玻璃磚對B光的折射率為nB=，由于<，故nA>nB，A正確；由波速公式v=可判斷vA<vB，B錯(cuò)誤；當(dāng)<<時(shí)，A光發(fā)生全反射，B光沒有發(fā)生全反射，光屏上有兩個(gè)光斑，當(dāng)<<時(shí)，A光和B光都發(fā)生全反射，光屏PN區(qū)域只有一個(gè)光斑，C錯(cuò)，D對。4.【解析】由題意知，入射角=22.5，光線在CD面和EA面上發(fā)生了全反射，則折射率最小值為n=答案：