高中物理阶段质量检测四光的折射教科版选修34整理.docx

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高中物理阶段质量检测四光的折射教科版选修34整理

2017-2018学年高中物理阶段质量检测（四）光的折射教科版选修3-4

编辑整理：

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这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017-2018学年高中物理阶段质量检测（四）光的折射教科版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

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阶段质量检测（四）　光的折射

（时间60分钟，满分100分）

一、选择题（共8小题，每小题6分，共48分。

每小题至少有一个选项正确，全选对得6分，选不全得3分,错选不得分）

1．某广场在夜间打开了音乐喷泉，在喷水池中同一深度排列着四个不同颜色的射灯。

如果从水面上方垂直俯视各灯，感觉最浅的是（　　）

A．红灯　　　　　　　　　B．黄灯

C．绿灯D。

紫灯

2．光从甲介质射到乙介质时，入射角为30°，且折射光线与反射光线的夹角为75°，则（　　）

A．乙为光疏介质

B．光在甲中传播较快

C．光从甲射到乙中时可能发生全反射

D．光从乙射到甲中时可能发生全反射

3．下述现象中由全反射造成的是（　　）

A．露珠或喷泉的水珠，在阳光的照耀下格外耀眼

B．沙漠中的海市蜃楼

C．用光导纤维传输图像信号

D．插在水中的筷子看起来向上折了

4．如图1所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。

已知入射方向与边AB的夹角为θ＝30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则（　　）

图1

A．该棱镜的折射率为

B．光在F点发生全反射

C．光从空气进入棱镜,波长变小

D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

5．如图2所示,一束光射到透明介质的A点，入射角为i，则（　　）

图2

A．当i足够大时，在A点将发生全反射

B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射

C．无论i多大，在A点都不会发生全反射

D.无论i多大，从球内向外射出时，都不会发生全反射

6．如图3中，一束平行单色光从真空垂直射入折射率为2、半径为R的半球形玻璃体，则从右侧向左看（　　）

图3

A．半球表面都发光

B．半球表面无光线射出

C．半球表面中央有截面半径为

的圆亮斑

D．半球表面中央有截面半径为

R的圆亮斑

7．一玻璃砖横截面如图4所示,其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，∠ABC＝45°。

为一圆弧,其圆心在BC边的中点。

此玻璃的折射率为1.5.P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。

若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（　　）

图4

A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光

B．屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度

C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度

D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大

8．如图5所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R，R＝

r。

现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。

设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c,则（　　）

图5

A．n可能为

B．n可能为2

C．t可能为

D.t可能为

二、实验题（共2小题，共18分，把答案填在题中横线上或按要求作答）

9．（10分）如图6所示，半球形玻璃砖的平面部分水平,底部中点有一小电珠,利用游标卡尺（或直尺）测量出有关数据后,可计算玻璃的折射率.试完成以下实验步骤：

图6

（1）若S发光,则在玻璃砖平面上方看到平面中有一圆形亮斑。

用游标卡尺测出________和________（写出对应字母和其表示的意义）。

（2）写出玻璃折射率的表达式________（用上述测量的物理量的字母表示）.

图7

10．（8分）如图7所示，激光液面控制仪的原理是:

固定的一束激光AO以入射角i照射到液面上,反射光OB射到水平的光屏上，屏上用光电管将光讯号转变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面的高度.如果发现光点B在屏上向右移动了Δs的距离到B′，由此可知液面________（填“升高"或“降低”）了________。

三、计算题（共3小题，共34分。

解答题应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位）

11．（10分）如图8所示,一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。

来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB,另一光线BN恰好在N点发生全反射。

已知∠ABM＝30°，求

图8

（1）玻璃的折射率。

（2）球心O到BN的距离。

12．（10分）（山东高考）如图9所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面,位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。

已知棱镜的折射率n＝

，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm,∠OAB＝60°。

图9

（1）求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向.

（2）第一次的出射点距C________cm。

13．（14分）（新课标全国卷Ⅰ）图10所示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L,折射率为n，AB代表端面。

已知光在真空中的传播速度为c。

图10

（1）为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件；

（2）求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。

答案

1．选D　当垂直俯视时，视深公式为h＝

，H为实际深度，n为折射率，由于紫光在水中的折射率最大，所以紫光的视深最浅,D正确，A、B、C错误。

2．选AC　因为反射光线与界面夹角为60°，而折射光线与反射光线的夹角为75°，所以可以得到折射光线与法线夹角为75°，大于入射角,故光是从光密介质进入光疏介质.

3．选ABC　水珠看起来格外耀眼、海市蜃楼等现象都属于全反射现象，故A、B正确；光导纤维传输信号的原理是全反射原理，故C正确;筷子在水中看起来向上折了是光的折射现象,故D错。

4．选AC　在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为

，A正确；在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射,B错;由公式λ介＝

，可知C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错。

5．选CD　光从光密介质射向光疏介质才有可能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质时,肯定不能发生全反射.画出完整光路图，如图所示,由图可知A点的入射角i与B、D点的折射角始终相等。

假设B点刚好发生全反射，则光将沿圆切线方向射出。

那么A点光也沿切线方向传播，根本不会进入球内，这与假设矛盾.所以，当光进入球内，则一定会从球内射出,一定不会发生全反射.故C、D均正确.

6．选C　光线在球的弧面发生折射，连接圆心和入射点，根据公式sinC＝

可得，sinC＝

，故可得当距离圆心

R以外的光线在弧面上发生全反射,从右侧将看不到光线，所以半球表面中央有截面半径为

R的圆亮斑，故C正确。

7．选BD　宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面，入射角为45°＞临界角θ＝arcsin

，所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到

上。

画出光路图如图所示，可以知道以

折射后的光向右偏折，经

折射后的光向左偏折。

当向下移动光屏时，屏上亮区先逐渐减小然后逐渐增大。

故B、D均正确。

8．选AB　根据题意可画出光路图如图所示,则两次全反射的的入射角均为45°，所以全反射的临界角C≤45°，折射率n≥

＝

，A、B均正确；光在介质中的传播速度v＝

≤

，所以传播时间t＝

≥

，C、D均错误。

9．解析：

（1）圆形亮斑的直径d1；

半圆形玻璃砖的直径d2。

（2）由几何关系，得tanC＝

＝

。

由全反射知识，

得sinC＝

，解得n＝

.

答案：

（1）圆形亮斑的直径d1

半圆形玻璃砖的直径d2

（2）n＝

10。

解析：

如图所示，光点右移是液面降低造成的，由几何知识得tani＝

，进一步推导得h＝

.

答案：

降低　

11．解析：

（1）设光线BM在M点的入射角为i，折射角为r，由几何知识可知，i＝30°,r＝60°，根据折射定律得

n＝

代入数据得

n＝

①

（2）光线BN恰好在N点发生全反射，则∠BNO为临界角C

sinC＝

②

设球心到BN的距离为d，由几何知识可知

d＝RsinC③

联立①②③式得

d＝

R。

答案:

（1）

（2）

R

12．解析：

本题主要考查光的折射和全反射、折射率，意在考查考生应用折射和全反射解决光路问题的能力。

（1）设发生全反射的临界角为C,由折射定律得

sinC＝

代入数据得

C＝45°

光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60°,均发生全反射。

设光线在CD边的入射角为α，折射角为β，由几何关系得α＝30°，小于临界角，光线第一次射出棱镜是在CD边，由折射定律得n＝

代入数据得

β＝45°

（2）

cm

答案：

（1）见解析　

（2）

13．解析:

（1）设光线在端面AB上C点（如图）的入射角为i,折射角为r，由折射定律有

sini＝nsinr　①

设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为α，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有

α≥θ　②

式中，θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足

nsinθ＝1　③

由几何关系得

α＋r＝90°　④

由①②③④式得

sini≤

　⑤

（2）光在玻璃丝中传播速度的大小为

v＝

　⑥

光速在玻璃丝轴线方向的分量为

vx＝vsinα　⑦

光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为

T＝

　⑧

光线在玻璃丝中传播，在刚好发生全反射时，光线从端面AB传播到其另一端面所需的时间最长，由②③⑥⑦⑧式得

Tmax＝

　⑨

答案：

（1）sini≤

（2）