2023-2024学年高中物理人教版2019 选择性必修第一册课后习题第四章习题课光的折射和全反射含答案

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习题课:光的折射和全反射

必备知识基础练

1.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴与桌面垂直,过轴线的截面为等边

三角形,如图所示。有一半径为 r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥

的轴重合。已知玻璃的折射率为 1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为(

)

A.rB.1.5rC.2rD.2.5r

2. (多选)(2021 天津一中高二检测)如图所示,这是一玻璃球体,其半径为 R,O为球心,AB 为水平直径。

M点是玻璃球的最高点,来自 B点的光线 BD 从D点射出,出射光线平行于 AB,已知∠ABD=30°,光在

真空中的传播速度为 c,则(

)

A.此玻璃的折射率为

❑

√

B.光线从 B到D需用时

C.若增大∠ABD,光线不可能在 DM 段发生全反射现象

D.若减小∠ABD,从AD 段射出的光线均平行于 AB

3.如图所示,某同学利用方格坐标纸测量半圆形玻璃砖的折射率,OA 是画在纸上的直线,他在直线 OA

的适当位置先后竖直插上 P1、P2两枚大头针,按图所示放上玻璃砖,然后插上 P3、P4大头针。

(1)其中他确定 P3大头针位置的方法应是

‡ 　

。‡

(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以 O为圆心,半径

与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示)。请算出玻璃砖的折射率 n=

。‡

4.如图所示,扇形 AOB 为透明柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°。一束平行于角平分线 OM 的单

色光由 OA 射入介质,经OA 折射的光线恰平行于 OB。

(1)求介质的折射率;

(2)折射光线中恰好射到 M点的光线

(选填“能”或“不能”)发生全反射。‡

5. (2021 河北邢台第二中学高二期末)如图所示为一半径为 R的透明半球体过球心 O的横截面,面上

P点到直径 MN 间的垂直距离为 d=

❑

√

R。一细光束沿 PO 方向从 P点入射,经过面 MON 恰好发生全

反射。若此光束沿平行 MN 方向从 P点入射,从圆上 Q点出射,光在真空中的传播速度为 c,求:

(1)透明半球体的折射率 n;

(2)沿MN 方向从 P点入射的光在透明半球体中的传播时间 t。

关键能力提升练

6. (多选)(2021 山东潍坊检测)在光纤制造过程中,由于拉伸速度不均匀,会使得拉出的光纤偏离均匀

的圆柱体,而呈现圆台形状(如图所示)。已知此光纤长度为 L,圆台对应底角为 θ,折射率为 n,真空中光

速为 c。现在光从下方垂直射入下台面,则下列说法正确的是(

)

A.光从真空射入光纤,光子的频率不变

B.光通过此光纤到达小截面的最短时间为

C.从上方截面射出的光束一定是平行光

D.若满足 sin θ>

,则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出

7.半径为 R、介质折射率为 n的透明圆柱体,过其轴线 OO'的截面如图所示。位于截面所在的平面内

的一细束光线,以角 i0由O点入射,折射光线由上边界的 A点射出。当光线在 O点的入射角减小至某

一值时,折射光线在上边界的 B点恰好发生全反射。求 A、B两点间的距离。

8. 如图所示,半径为 R的半球形玻璃砖放置在水平面上,折射率为 n=

,圆心为 O点,半球形的最高点

为Q点。在玻璃砖内紧贴底面的 P点放置一点光源,P点距 O点的距离为

❑

√

R。已知 sin 37°=

,cos

37°=

。

(1)P点发出的光经过 Q点折射射出,求出射角的正弦值 sin θ;

(2)P点沿垂直底面方向发出的光能否直接从玻璃砖球面射出?

(3)若P点发出的光能从玻璃砖球面任意位置直接射出,P点距 O点的距离 L应满足什么条件?

9.一艘赛艇停在平静的水面上,赛艇前端有一标记 P离水面的高度为 h1=0.6 m,尾部下端 Q略高于水

面;赛艇正前方离赛艇前端 s1=0.8 m 处有一浮标,如图所示。一潜水员在浮标前方 s2=3.0 m 处下潜到

深度为 h2=4.0 m 时,看到标记 P刚好被浮标挡住,此处看不到赛艇尾端 Q;继续下潜 Δh=4.0 m,恰好能

看见 Q。求:

(1)水的折射率 n;

(2)赛艇的长度 l。(可用根式表示)

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