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2019-2020年高中物理課時跟蹤檢測十一光的全反射光導(dǎo)纖維及其應(yīng)用魯科版 一、選擇題(共6小題，每小題5分，共30分，第小題只有一個選項正確。) 1．已知介質(zhì)對某單色光的臨界角為C，則下列說法錯誤的是(　　) A．該介質(zhì)對單色光的折射率等于 B．此單色光在該介質(zhì)中的傳播速度為csin C(c是光在真空中的傳播速度) C．此單色光在該介質(zhì)中的傳播波長是在真空中波長的sin C倍 D．此單色光在該介質(zhì)中的頻率是在真空中的倍 2．一束光線由空氣斜射入橫截面為半圓形的玻璃磚，再由玻璃磚射出，入射光線的延長線沿半徑，則如圖1所示的光路圖正確的是(　　) 圖1 A．①②　　　　　　　 　B．②③ C．③④ D．①④ 3. (重慶高考)打磨某剖面如圖2所示的寶石時，必須將OP、OQ邊與軸線的夾角θ切割在θ1<θ<θ2的范圍內(nèi)，才能使從MN邊垂直入射的光線，在OP邊和OQ邊都發(fā)生全反射(僅考慮如圖所示的光線第一次射到OP邊并反射到OQ邊后射向MN邊的情況)，則下列判斷正確的是(　　) 圖2 A．若θ>θ2，光線一定在OP邊發(fā)生全反射 B．若θ>θ2，光線會從OQ邊射出 C．若θ<θ1，光線會從OP邊射出 D．若θ<θ1，光線會在OP邊發(fā)生全反射 4.如圖3所示，兩束頻率不同的光束A和B分別沿半徑方向射入半圓形玻璃磚，出射光線都是OP方向，下列說法正確的是(　　) 圖3 A．A對玻璃磚的折射率較大 B．A穿過玻璃磚所需的時間較長 C．光由玻璃射向空氣發(fā)生全反射時，A的臨界角小 D．光由玻璃射向空氣發(fā)生全反射時，B的臨界角小 5. (四川高考)如圖4所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則(　　) 圖4 A．小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球 B．小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出 C．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大 D．小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大 6.如圖5所示是一個圓柱體棱鏡的截面圖，圖中E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線EE1、FF1、GG1、HH1平行于半徑ON，ON邊可吸收到達其上的所有光線。已知該棱鏡的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆蓋OM，則光線(　　) 圖5 A．不能從圓弧NF1射出 B．只能從圓弧NG1射出 C．能從圓弧G1H1射出 D．能從圓弧H1M射出 二、非選擇題(共2小題，共20分) 7．(8分)(江蘇高考)如圖6為單反照相機取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個截面，AB⊥BC。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？(計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示) 圖6 8．(12分)(山東高考)如圖7，三角形ABC為某透明介質(zhì)的橫截面，O為BC邊的中點，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線自O(shè)以角i入射，第一次到達AB邊恰好發(fā)生全反射。已知θ＝15，BC邊長為2L，該介質(zhì)的折射率為。求： 圖7 (ⅰ)入射角i; (ⅱ)從入射到發(fā)生第一次全反射所用的時間 (設(shè)光在真空中的速度為c，可能用到：sin 75＝或tan 15＝2－)。 答 案 1．選D　由臨界角的計算式sin C＝得n＝，選項A正確；將n＝代入sin C＝得sin C＝，故v＝csin C，選項B正確；設(shè)該單色光的頻率為f，在真空中的波長為λ0，在介質(zhì)中的波長為λ，由波長、頻率、光速的關(guān)系得c＝λ0f，v＝λf，故sin C＝＝，λ＝λ0sin C，選項C正確；該單色光由真空傳入介質(zhì)時，頻率不發(fā)生變化，選項D錯誤。 2．選D　在玻璃磚的下邊，由于光是從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，在這個面上有可能發(fā)生光的折射，如果入射角大于臨界角，則發(fā)生全反射。由光的折射定律和全反射的知識，很容易看出①④圖正確，答案為D。 3．選D　題圖中，要使光線可在OP邊發(fā)生全反射，圖中光線在OP邊上的入射角大于90－θ2。從OP邊上反射到OQ邊的光線，入射角大于90－(180－3θ1)＝3θ1－90可使光線在OQ邊上發(fā)生全反射。若θ＞θ2，光線不能在OP邊上發(fā)生全反射；若θ＜θ1，光線不能在OQ邊上發(fā)生全反射，綜上所述，選項D正確。 4．選D　根據(jù)光線可逆，兩束光在空氣中的入射角相等，A光的折射角大、折射率?。籿＝，折射率小的，在介質(zhì)中的傳播速度大，時間短，故A、B錯；sin C＝，折射率小的，臨界角大，所以B的臨界角小。故D正確。 5．選D　根據(jù)光的傳播規(guī)律解決問題。發(fā)光小球沿水平方向發(fā)出的光，均能射出玻璃缸，不發(fā)生全反射，選項A錯誤；小球發(fā)出的光射到水面上時，當(dāng)入射角大于等于臨界角時，會發(fā)生全反射，選項B錯誤；光的頻率由光源決定，光由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，光的頻率不變，選項C錯誤；根據(jù)n＝，光在水中的傳播速度較小，選項D正確。 6．選B　由該棱鏡的折射率為n＝可知其臨界角C滿足sin C＝＝，由題圖中的幾何關(guān)系可求出GG1右邊的入射光線全部發(fā)生全反射，GG1左邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，所以光線只能從圓弧NG1射出，選項B正確。 7．解析：本題考查光的全反射規(guī)律的應(yīng)用，意在考查考生對光路的分析能力及全反射規(guī)律的應(yīng)用能力。光線在棱鏡中的光路圖如圖所示，根據(jù)反射定律和題設(shè)條件，得4α＝90，所以入射角α＝22.5 根據(jù)全反射規(guī)律，sin C＝ 故sin 22.5≥ 所以n≥，即折射率的最小值為。 答案： 8．解析：(ⅰ)根據(jù)全反射規(guī)律可知，光線在AB面上P點的入射角等于臨界角C，由折射定律得 sin C＝① 代入數(shù)據(jù)得C＝45② 設(shè)光線在BC面上的折射角為r，由幾何關(guān)系得r＝30③ 由折射定律得n＝④ 聯(lián)立③④式，代入數(shù)據(jù)得i＝45⑤ (ⅱ)在△OPB中，根據(jù)正弦定理得＝⑥ 設(shè)所用時間為t，光線在介質(zhì)中的速度為v，得＝vt⑦ 又v＝⑧ 聯(lián)立⑥⑦⑧式，代入數(shù)據(jù)得t＝L⑨ 答案：見解析