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2019-2020年物理粤教版选修3-4课后集训：第四章第三节认识光的全反射现象 Word版含解析基础过关1.光线由空气透过半圆形玻璃砖，再射入空气的光路图中，如图4-3-2所示，正确的是（玻璃的折射率为1.5）( )图4-3-2A.图乙、丙、丁 B.图甲、丁C.图乙、丙 D.图甲、丙解析：光线由空气进入玻璃砖中时，入射角大于折射角，由玻璃砖射入空气时，入射角小于折射角，由临界角计算公式得C=arcsin=arcsin=4149,入射角50大于临界角，将发生全反射，故正确答案是A.答案：A2.一束光从空气射向折射率为n=的某种玻璃的表面，如图4-3-3所示，i代表入射角，则( )图4-3-3A.当i45时，会发生全反射现象B.无论入射角i是多大，折射角r都不会超过45C.欲使折射角r=30，应以i=45的角度入射D.当入射角i=tan-1时，反射光线跟入射光线恰好互相垂直答案：BC3.在完全透明的水下某处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，如果圆形透光平面的半径匀速增大，则光源在( )A.加速上升 B.加速下沉 C.匀速上升 D.匀速下沉答案：D4.如图4-3-4所示，光线从空气垂直射入棱镜界面的BC上，棱镜的折射率n=,这条光线离开棱镜时与界面的夹角为( )图4-3-4A.30 B.45 C.60 D.90解析：光路图如图4-3-5所示，此棱镜的临界角为C，则sinC=,C=45光线在AB面上发生全反射，又n=,sin=,=45.图4-3-5答案：B5.如图4-3-6所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是( )图4-3-6A.只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖B.只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖C.通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折D.圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射答案：BCD6.关于全反射，下列说法中正确的是( )A.发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线B.光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象C.光从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射现象D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射解析：全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时，且入射角大于或等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质.答案：CD7.已知介质对某单色光的临界角为C，则( )A.该介质对单色光的折射率等于B.此单色光在该介质中的传播速度等于csinC（c是光在真空中的传播速度）C.此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍D.此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍解析：由临界角的计算式sinC=得n=,选项A正确；将n=代入sinC=得sinC=,故v=c sinC,选项B正确；设该单色光的频率为f，在真空中的波长为0,在介质中的波长为,由波长、频率、光速的关系得c=0f,v=f,故sinC=,=0sinC,选项C正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D错误.答案：ABC综合运用8.如图4-3-7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，设为界面和界面，光线从界面射入玻璃砖，再从界面射出，回到空气中，如果改变光到达界面时的入射角，则( )图4-3-7A.只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全反射现象B.只要入射角足够大，光线在界面上可能发生全反射现象C.不管入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象D.不管入射角多大，光线在界面上都不可能发生全反射现象解析：在界面光由空气进入玻璃砖，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；在界面光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面和界面平行，光由界面进入玻璃后再达到界面，在界面上的入射角等于在界面上的折射角，因此入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，选项D也正确，选项C、D正确.答案：CD9.一个半圆柱形玻璃体的截面如图4-3-8所示，其中O为圆心，aOb为平面acb为半圆柱面，玻璃的折射率n=.一束平行光与aOb面成45角照到平原上，将有部分光线经过两次折射后从半圆柱面acb射出，试画出能有光线射出的那部分区域，并证明这个区域是整个acb弧的一半.图4-3-8解析：能射出的那部分光线区域如图4-3-9所示.根据折射定律n=sini/sinr知图4-3-9sinr=sini/n=sin45/=,可见r=30,由全反射临界角sinC=知C=45,由图知对号典型光线有aOd=180-C+（90-r)=180-45+（90-30)=75,对号典型光线有bOe=180-C+（90+r)=180-45+（90+30)=15,可见射出区域为dOe所对应的圆弧.因dOe=180-aOd-bOe=180-75-15=90.10.在厚度为d、折射率为n的大玻璃板下表面，有一个半径为r的圆形发光面.为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面，可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片，问所贴纸片的最小半径应为多大？解析：根据题述，光路如图4-3-10所示，图中，S点为圆形发光面边缘上一点.由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA确定，当入射角大于临界角C时，光线就不能射出玻璃板了.图4-3-10图中r=dtanC=,而sinC=,则cosC=,所以r=.故应贴圆纸片的最小半径R=r+r=r+.答案：r+11.如图4-3-11所示，一根长为L的直光导纤维，它的折射率为n.光从它的一个端面射入，又从另一端面射出所需的最长时间为多少？（设光在直空中的光速为c)图4-3-11解析：由题中的已知条件可知，要使光线从光导纤维的一端射入，然后从它的另一端全部射出，必须使光线在光导纤维中发生全反射现象.要使光线在光导纤维中经历的时间最长，就必须使光线的路径最长，即光对光导纤维的入射角最小.光导纤维的临界角为C=arcsin.光在光导纤维中传播的路径为d=nL.光在光导纤维中传播的速度为v=.所需最长时间为tmax=.答案：12.为了测定某种材料制成的长方体的折射率，用一束光线从AB面以60入射角射入长方体时光线刚好不能从BC面射出，如图4-3-12所示.该材料的折射率是多少.图4-3-12解析：如图4-3-13所示，根据折射定律：n= 图4-3-13由题意可知：sinC= 而C=90-r 由得cosr= 而cosr=代入得= 联立和得，n=.答案：13.已知水的折射率为，在水面下放一个强点光源S，则可在水面上看到一个圆形透光面.如果这个透光面的直径D为4 m，求光源离水面的距离H.解析：在水面上看到的圆形透光面，是水面下点光源发出的光穿过水面进入空气而形成的.如果水中点光源发出的光射向水面时，入射角大于等于临界角，这些光线将发生全反射，则光不能穿过水面.如图4-14所示，点光源S发出的光线SA、SB到达水面时，恰好发生全反射，C是临界角，在AB区域内有光射入空气.由几何关系可知：tanC=而sinC= 所以H=m=1.76 m答案：1.76 m
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