鲁科版高中物理选修34 第4章 光的折射与全反射 单元测试_.pdf

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1、鲁科版高中物理选修鲁科版高中物理选修 3434 第第 4 4 章章光的折射与全反射光的折射与全反射单元测试单元测试_New_New鲁科版高中物理选修鲁科版高中物理选修 3434 第第 4 4 章章光的折射与全反射光的折射与全反射 单元测试单元测试2021-20212021-2021 学年鲁科版高中物理选修学年鲁科版高中物理选修 3-43-4 第第 4 4 章章 光的折射与全反射光的折射与全反射 单元测试单元测试一、单选题一、单选题1.1.一束白光从顶角为一束白光从顶角为 的一边以比较大的入射角的一边以比较大的入射角 i i 射射入并通过三棱镜后，在屏入并通过三棱镜后，在屏 P P 上可得到彩色

2、光带，如图上可得到彩色光带，如图所示，在入射角所示，在入射角 i i 逐渐减小到零的过程中，假如屏上的逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（彩色光带先后全部消失，则（）A.A.红光最先消失，紫光最后消红光最先消失，紫光最后消失失B.B.紫光最先消失，红光最后消失紫光最先消失，红光最后消失C.C.紫光最先消失，黄光最后消紫光最先消失，黄光最后消失失D.D.红光最先消失，黄光最后消失红光最先消失，黄光最后消失2.2.如图所示，空气中在一折射率为如图所示，空气中在一折射率为的玻璃柱体，其的玻璃柱体，其横截面是圆心角为横截面是圆心角为 90、半径为90、半径为 R R 的扇形的扇形

3、 OABOAB，一束平，一束平行光平行于横截面，以行光平行于横截面，以 45入射角照射到45入射角照射到 OAOA 上，上，OBOB 不不透光，若只考虑首次入射到圆弧透光，若只考虑首次入射到圆弧 ABAB 上的光，则圆弧上的光，则圆弧 ABAB第 3 页上有光透出部分的弧长为（上有光透出部分的弧长为（）A.A.RRB.B.RRC.C.RRD.D.RR3.3.假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比出时刻与实际存在大气层的情况相比()A.A.将提将提前前B.B.将延将延后后C.C.在某些地在某些地区将提前，在另一些地

4、区将延区将提前，在另一些地区将延后后D.D.不变不变4.4.在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“尾在自行车的后挡泥板上，常常安装着一个“尾灯”其实它不是灯它是用一种透明的塑料制成的，灯”其实它不是灯它是用一种透明的塑料制成的，其截面如图所示夜间，从自行车后方来的汽车灯光照其截面如图所示夜间，从自行车后方来的汽车灯光照第 4 页在“尾灯”上时，“尾灯”就变得十分明亮，以便引起在“尾灯”上时，“尾灯”就变得十分明亮，以便引起汽车司机的注意从原理上讲它的功能是利用了汽车司机的注意从原理上讲它的功能是利用了（）A.A.光的折光的折射射B.B.光的全反光的全反射射C.C.光的折射和反光的折射和反射射D

5、.D.光的色散光的色散5.5.如图所示，如图所示，MNMN 是介质和介质的交界面，介质是介质和介质的交界面，介质中的光源中的光源 S S 发出的一束光照射在交界面的发出的一束光照射在交界面的 O O 点后分成两点后分成两束光束光 OAOA 和和 OBOB，若保持入射点若保持入射点 O O 不动，将入射光不动，将入射光 SOSO顺时针旋转至顺时针旋转至 S S1 1O O 的位置，则在旋转过程中下列说法正的位置，则在旋转过程中下列说法正确的是（确的是（）A.A.光线光线 OAOA 逆时针旋转且逐渐减逆时针旋转且逐渐减弱弱B.B.光线光线 OBOB 逆时针旋转且逐渐减弱逆时针旋转且逐渐减弱第 5

6、页C.C.光线光线 OBOB 逐渐减弱且可能消逐渐减弱且可能消失失D.D.介质可能是光疏介质介质可能是光疏介质6.6.如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为砖，在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出，经折射后射出 a a、b b 两束光线则（两束光线则（）A.A.在玻璃中，在玻璃中，a a 光的传播速度小于光的传播速度小于 b b 光的传播速度光的传播速度B.B.在真空中，在真空中，a a 光的传播速度小于光的传播速度小于 b b 光的传播速度光的传播速度C.C.玻璃砖对玻璃砖对 a a 光的折射率小于对光的折射率小于对

7、 b b 光的折射率光的折射率D.D.若改变光束的入射方向使若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，则折射角逐渐变大，则折射光线光线 b b 首先消失首先消失二、多选题二、多选题7.7.某同学做测定玻璃某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多折射率实验时，用他测得的多组入射角与折射角作出组入射角与折射角作出 sinsin 1 1sin sin 2 2图象如图所图象如图所示，若示，若 1 1为入射角，为入射角，2 2为折射角，则下列判断中正确为折射角，则下列判断中正确的是的是()A.A.光线是从空气射入玻璃光线是从空气射入玻璃中中B.B.玻璃的折射率约玻璃的折射率约为为 1 14949第 6 页C

8、.C.玻璃的折射率为玻璃的折射率为0 06767D.D.光线光线是从玻璃射入空气的是从玻璃射入空气的8.8.实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率 n n 随随着波长着波长 的变化符合科西经验公式：的变化符合科西经验公式：n=A+n=A+，其，其中中 A A、B B、C C 是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散是正的常量太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如图，则（的情形如图，则（）A.A.屏上屏上 d d 处是紫光处是紫光B.B.屏上屏上 d d 处的光在棱镜中传播速度最大处的光在棱镜中传播速度最大C.C.屏上屏上 d d 处的光在棱镜中传播速度最小

9、处的光在棱镜中传播速度最小D.D.光经过三棱镜后发生色散原因是不同频率的光在光经过三棱镜后发生色散原因是不同频率的光在同种介质中折射率不同同种介质中折射率不同9.9.如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿如图所示，一束由两种色光混合的复色光沿 POPO 方向方向射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光射向一上下表面平行的厚玻璃砖的上表面，得到三束光线、，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法线、，若玻璃砖的上下表面足够宽，下列说法正确的是（正确的是（）第 7 页A.A.光束仍为复色光，光束、为单色光光束仍为复色光，光束、为单色光B.B.玻璃对光束的折射率大于对光束的折射率玻璃对光束的折射率

10、大于对光束的折射率C.C.改变改变 角，光束、仍保持平行角，光束、仍保持平行D.D.通过相同的双缝干涉装置，光束产生的条纹宽通过相同的双缝干涉装置，光束产生的条纹宽度大于光束的宽度度大于光束的宽度三、填空题三、填空题10.10.如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由 MNMN 端面的端面的中点垂直射入，恰好能在弧面中点垂直射入，恰好能在弧面 EFEF 上发生全反射，然后上发生全反射，然后垂直垂直 PQPQ 端面射出（端面射出（1 1）则该玻璃棒的折射率）则该玻璃棒的折射

11、率n=_n=_（2 2）若将入射光向）若将入射光向 N N 端平移，当第一次端平移，当第一次射到弧面射到弧面 EFEF 上时上时_(_(填“能”“不能”或“无填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射法确定能否”)发生全反射四、解答题四、解答题11.11.一个装盛某种液体的圆柱形铁桶，其中央纵截面是一个装盛某种液体的圆柱形铁桶，其中央纵截面是边长为边长为 a a 的正方形，如图的正方形，如图 1616 所示当桶内没有液体所示当桶内没有液体时，从某点时，从某点 A A 恰能看到桶底边缘的某点恰能看到桶底边缘的某点 B B当桶内液体当桶内液体的深度为桶高的的深度为桶高的时，仍沿时，仍沿 ABA

12、B 方向看去，恰好看到桶方向看去，恰好看到桶底上的底上的C C点，点，C C、B B两点相距两点相距a a，求该液体的折射率，求该液体的折射率（最（最第 8 页后结果可用根式表示）后结果可用根式表示）12.12.如图所示，某玻璃砖的截面由半圆和正三角形组如图所示，某玻璃砖的截面由半圆和正三角形组成，半圆的直径为成，半圆的直径为 d d，正三角形的边长也为，正三角形的边长也为 d d，一束单，一束单色光从色光从 ABAB 边的中点边的中点 D D 垂直于垂直于 BCBC 射入玻璃砖中，结果折射入玻璃砖中，结果折射光线刚好通过半圆的圆心射光线刚好通过半圆的圆心 O O，光在真空中的传播速度，光在真

13、空中的传播速度为为 c c，求：，求：光在玻璃砖中传播的时间（不考虑光的反射）光在玻璃砖中传播的时间（不考虑光的反射）.人射光线的方向不变，将光在人射光线的方向不变，将光在 ABAB 面上的入射点下面上的入射点下移，使折射光线刚好能照射到圆的底部，入射点沿移，使折射光线刚好能照射到圆的底部，入射点沿 ABAB移动的距离为多少？这时光束在圆的底部经玻璃砖折射移动的距离为多少？这时光束在圆的底部经玻璃砖折射后的折射角为多少？后的折射角为多少？13.13.如图所示，一束截面为圆形（半径如图所示，一束截面为圆形（半径 R=1mR=1m）的平行紫）的平行紫光垂直射向一半径也为光垂直射向一半径也为 R R

14、 的玻璃半球的平面，经折射后的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕在屏幕 S S 上形成一个圆形亮区屏幕上形成一个圆形亮区屏幕 S S 至球心距离为至球心距离为 D=D=第 9 页（+1+1）m m，不考虑光的干涉和衍射，试问：，不考虑光的干涉和衍射，试问：若玻璃半球对紫色光的折射率为若玻璃半球对紫色光的折射率为 n=n=，请你求出圆，请你求出圆形亮区的半径；形亮区的半径；若将题干中紫光改为白光，在屏幕若将题干中紫光改为白光，在屏幕 S S 上形成的圆形亮上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色？区的边缘是什么颜色？五、综合题五、综合题14.14.如图所示，一个半径为如图所示，一个半径为 R R 的的透明球

15、体放置在水平透明球体放置在水平面上，一束蓝光从面上，一束蓝光从 A A 点沿水平方向射入球体后经点沿水平方向射入球体后经 B B 点射点射出，最后射到水平面上的出，最后射到水平面上的 C C 点，已知点，已知蓝光的折射率为蓝光的折射率为，求：，求：（1 1）这束蓝光从球面射出时的出射角）这束蓝光从球面射出时的出射角；15.15.如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深如图所示，一个足够大的水池盛满清水，水深h=4mh=4m，水池底部中心有一点光源，水池底部中心有一点光源 A A，其中一条光线斜射，其中一条光线斜射到水面上距到水面上距 A A 为为 l=5ml=5m 的的 B B 点时，它的反射

16、光线与折射点时，它的反射光线与折射，该球体对，该球体对第 10 页光线恰好垂直光线恰好垂直（1 1）求水的折射率）求水的折射率 n n；（2 2）用折射率）用折射率 n n 和水深和水深 h h 表示水面上被光源照亮部分表示水面上被光源照亮部分的面积（圆周率用的面积（圆周率用 表示）表示）答案解析部分答案解析部分一、单选题一、单选题1.1.【答案】【答案】B B【解析】【解析】【解答】作出白光的折射光路图，可看出，白【解答】作出白光的折射光路图，可看出，白光从光从 ABAB 射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面侧面ACAC时的入射角较大，且因紫光

17、折射率大，时的入射角较大，且因紫光折射率大，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射，且不从进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射，且不从ACAC 面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从发生全反射而不从 ACAC 面射出。面射出。【分析】由于白光是复色光，各种色光的折射率不同，【分析】由于白光是复色光，各种色光的折射率不同，紫光的折射率最大，偏折程度最大；入射角紫光的折射率最大，偏折程度最大；入射角 逐渐减逐渐减小到零的过程中，导致光线射到棱镜右侧面的入射角增小到零的过程中，导致光线射到棱镜右侧面的入射角增大，当入射角达到某光的临

18、界角时该光将发生全反射，大，当入射角达到某光的临界角时该光将发生全反射，分析色光的临界角大小可得出最先发生全反射的光。分析色光的临界角大小可得出最先发生全反射的光。2.2.【答案】【答案】A A第 11 页，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角因而其全反射的临界角最小，故随着入射角 i i 的减小，的减小，【解析】【解析】【解答】解：光线在【解答】解：光线在 AOAO 面折射时，根据折射面折射时，根据折射定律有：定律有：r=30r=30过过 O O 的光线垂直入射到的光线垂直入射到 ABAB 界面上点界面上点 C C 射出，射出，C C 到到 B B 之间之间没有光线射出；越接近没有光线射出

19、；越接近 A A 的光线入射到的光线入射到 ABAB 界面上时的界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大入射角越大，发生全反射的可能性越大根据临界角公式：根据临界角公式：sinC=sinC=，得临界角为：C=45，得临界角为：C=45如果如果 ABAB 界面上的临界点为界面上的临界点为 D D，此光线在，此光线在 AOAO 界面上点界面上点 E E入射，在三角形入射，在三角形 ODEODE 中可求得中可求得 ODOD 与水平方向的夹角为与水平方向的夹角为18180（120+45）=15，所以0（120+45）=15，所以 A A 到到 D D 之间没有光之间没有光线射出由此可得没有光线射出

20、的圆弧对应圆心角为线射出由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90（30+15）=4590（30+15）=45所以有光透出的部分的弧长为所以有光透出的部分的弧长为RR故选：故选：A A【分析】作出两条特殊光线，一是从【分析】作出两条特殊光线，一是从 O O 点沿半径方向进点沿半径方向进入玻璃柱体的光线，在入玻璃柱体的光线，在 AOAO 面上折射后传播入方向不面上折射后传播入方向不变，二是在变，二是在 ABAB 面上发生全反射的光线，有光透出的部面上发生全反射的光线，有光透出的部分在这两条光线之间，然后根据几何关系求解分在这两条光线之间，然后根据几何关系求解3.3.【答案】【答案】B B=n=n

21、=，得：，得：sinr=0.5sinr=0.5，可得折射角为：，可得折射角为：第 12 页【解析】【解析】【解答】假如地球周围没有大气层，太阳光将【解答】假如地球周围没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图所示，在地球上沿直线传播，如图所示，在地球上 B B 点的人将在太阳到点的人将在太阳到达达 A点时才能看到日出；而若地球表面有大气层，由A点时才能看到日出；而若地球表面有大气层，由于空气的折射率大于于空气的折射率大于 1 1，并且离地球表面越近，大气层，并且离地球表面越近，大气层越密，折射率越大，太阳光将沿如图越密，折射率越大，太阳光将沿如图 ABAB 曲线进入在曲线进入在 B B处的人眼中，使

22、在处的人眼中，使在 B B 处的人看到了日出但处的人看到了日出但 B B 处的人认处的人认为光是沿直线传播的，则认为太阳位于地平线上的为光是沿直线传播的，则认为太阳位于地平线上的 AA点，而此时太阳还在地平线以下，日出时间提前了，所点，而此时太阳还在地平线以下，日出时间提前了，所以无大气层时日出时间将延后以无大气层时日出时间将延后【分析】根据光发生折射时的光线偏折情况和光在均匀【分析】根据光发生折射时的光线偏折情况和光在均匀介质中沿直线传播来解答此题。介质中沿直线传播来解答此题。4.4.【答案】【答案】B B【解析】【解析】【解答】解：从题图可以看出，自行车的尾灯【解答】解：从题图可以看出，自

23、行车的尾灯是利用了全反射的原理，使光线发生了是利用了全反射的原理，使光线发生了 180偏折，故180偏折，故ACDACD 错误，错误，B B 正确正确故选：故选：B B【分析】当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于临【分析】当光从光密介质射入光疏介质且入射角大于临界角时发生全反射，根据这个条件分析界角时发生全反射，根据这个条件分析5.5.【答案】【答案】C C【解析】【解析】【解答】【解答】A A、若保持入射点、若保持入射点 O O 不动，将入射光不动，将入射光SOSO 顺时针旋转时，入射角增大时，根据反射定律知反顺时针旋转时，入射角增大时，根据反射定律知反射光线射光线 OAOA 逆时针旋转，

24、且逐渐增强故逆时针旋转，且逐渐增强故 A A 错误错误B B、由折射定律知，折射光线与入射光线同向旋转，则、由折射定律知，折射光线与入射光线同向旋转，则第 13 页知光线知光线 OBOB 顺时针旋转且逐渐减弱，故顺时针旋转且逐渐减弱，故 B B 错误错误CDCD、由光路图知：入射角小于折射角，说明介质相、由光路图知：入射角小于折射角，说明介质相对介质是光密介质，当入射角增大能发生全反射，故对介质是光密介质，当入射角增大能发生全反射，故光线光线 OBOB 逐渐减弱且可能消失，故逐渐减弱且可能消失，故 C C 正确，正确，D D 错误错误故选：故选：C C【分析】当入射角增大时，反射光增强，折射光

25、线与入【分析】当入射角增大时，反射光增强，折射光线与入射光线同向旋转根据入射角与折射角的大小，分析折射光线同向旋转根据入射角与折射角的大小，分析折射率的大小，判断能否发生全反射射率的大小，判断能否发生全反射6.6.【答案】【答案】A A【解析】【解析】【解答】解：【解答】解：ACAC、光线、光线 a a 的偏折程度大，根据的偏折程度大，根据折射定律公式折射定律公式 n=n=确、确、B B 错误；错误；B B、在真空中，、在真空中，a a 光与光与 b b 光的传播速度相等，都是光的传播速度相等，都是 c c，故，故B B 错误；错误；D D、若改变光束的入射方向使、若改变光束的入射方向使 角逐

26、渐变大，则折射光角逐渐变大，则折射光线线 a a 的折射角先达到的折射角先达到 90，故90，故 a a 光先发生全反射，首先光先发生全反射，首先消失，故消失，故 D D 错误；错误；故选：故选：A A【分析】【分析】根据折射定律判断折射率大小，根据根据折射定律判断折射率大小，根据 v=v=判断判断光在玻璃中的传播速度大小；根据全反射条件，分析哪光在玻璃中的传播速度大小；根据全反射条件，分析哪束光先发生全反射束光先发生全反射二、多选题二、多选题第 14 页，知玻璃砖对，知玻璃砖对 a a 光的折射率大，根光的折射率大，根据公式据公式 v=v=，知光线，知光线 a a 在玻璃中的传播速度小，故在

27、玻璃中的传播速度小，故 A A 正正7.7.【答案】【答案】A,BA,B【解析】【解析】【解答】由【解答】由，B B 正确，正确，C C 错误；由于错误；由于，故，故光线是从空气射入玻璃中，光线是从空气射入玻璃中，A A 正确，正确，D D 错误错误【分析】【分析】主要考查你对主要考查你对实验：测定玻璃的折射率实验：测定玻璃的折射率等考点等考点的理解的理解8.8.【答案】【答案】A,C,DA,C,D【解析】【解析】【解答】【解答】解：解：A A、白色光经过三棱镜后产生色散、白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（现象，在光屏由上至下（a a、b b、c c、d d）依次为红、橙、）依次

28、为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小故屏上折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小故屏上a a 处为红光，屏上处为红光，屏上 d d 处是紫光，处是紫光，k k 同时可知，屏上同时可知，屏上 d d 处处的光在棱镜中传播速度最小故的光在棱镜中传播速度最小故 ACAC 正确，正确，B B 错误；错误；D D、太阳光进入三棱镜后发生色散，是由于不同频率的、太阳光进入三棱镜后发生色散，是由于不同频率的光在同种介质中折射率不同故光在同种介质中折射率不同故 D D 正确正确故选：故选：ACDACD【

29、分析】太阳光是复色光，经过三棱镜后由于折射率不【分析】太阳光是复色光，经过三棱镜后由于折射率不同，导致偏折程度不同同，导致偏折程度不同9.9.【答案】【答案】A,CA,C【解析】【解析】【解答】【解答】解：解：A A、两种色光都在玻璃砖的上表面、两种色光都在玻璃砖的上表面发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射发生了反射，入射角相同，由反射定律知，它们的反射角相同，可知光束角相同，可知光束 I I 是复色光而光束、由于折射是复色光而光束、由于折射率的不同导致偏折分离，所以光束、为单色光故率的不同导致偏折分离，所以光束、为单色光故A A 正确正确第 15 页B B、由图知：光束的偏折程度

30、大于比光束的偏折程、由图知：光束的偏折程度大于比光束的偏折程度，根据折射定律可知玻璃对光束的折射率大于光束度，根据折射定律可知玻璃对光束的折射率大于光束的折射率，故的折射率，故 B B 错误错误C C、一束由两种色光混合的复色光沿、一束由两种色光混合的复色光沿 POPO 方向射出，经过方向射出，经过反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射反射、再折射后，光线仍是平行，因为光的反射时入射角与反射角相等所以由光路可逆可得出射光线平角与反射角相等所以由光路可逆可得出射光线平行改变行改变 角，光线，仍保持平行故角，光线，仍保持平行故 C C 正正确；确；D D、光束的折射率大于光束，则光束的频

31、率大于、光束的折射率大于光束，则光束的频率大于光束，光束的波长小于光束的波长，而双缝干涉光束，光束的波长小于光束的波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光产生的条纹间距与波长成正比，则双缝干涉实验中光产生的条纹间距比光的小故条纹间距比光的小故 D D 错误错误故选：故选：ACAC【分析】光束【分析】光束 I I 是反射光线，而光束、是由于两种是反射光线，而光束、是由于两种色光的折射率不同，导致出现光线偏折分离但根据光色光的折射率不同，导致出现光线偏折分离但根据光路可逆可知出射光线仍与入射光线平行由光束、路可逆可知出射光线仍与入射光线平行由光束、的位置可确定其折射率的不同，从而判

32、定光的波长大的位置可确定其折射率的不同，从而判定光的波长大小，可确定双缝干涉条纹间距的大小小，可确定双缝干涉条纹间距的大小三、填空题三、填空题10.10.【答案】【答案】；能；能第 16 页【解析】【解析】【解答】（【解答】（1 1）如图所示，单色光照射到）如图所示，单色光照射到 EFEF 弧弧面上时恰好发生全反射，由全反射的条件可知面上时恰好发生全反射，由全反射的条件可知由折射定律得由折射定律得联立式解得联立式解得 n n（2 2）当入射光向）当入射光向 N N 端移动时，端移动时，光线在光线在 EFEF 面上的入射角将增大，所以能产生全反射。面上的入射角将增大，所以能产生全反射。【分析】根

33、据几何关系确定出在【分析】根据几何关系确定出在 EFEF 弧面上的临界角，弧面上的临界角，根据根据求出玻璃的折射率当入射光向求出玻璃的折射率当入射光向 N N 端平移，端平移，当第一次射到弧面当第一次射到弧面 EFEF 上时，通过比较入射角与临界角上时，通过比较入射角与临界角的大小关系确定能否发生全反射。的大小关系确定能否发生全反射。四、解答题四、解答题11.11.【答案】【答案】解：当液体的深度为桶高的解：当液体的深度为桶高的时，光路如图时，光路如图所示：所示：由几何关系，知：由几何关系，知：|OE|=|OE|=a a，|BC|=|BC|=a a，|CD|=|CD|=a a所以：所以：第 1

34、7 页|OC|=|OC|=a a=则得则得 sin=sin45=sin=sin45=，sin=，sin=根据折射定律表达式该液体的析射率根据折射定律表达式该液体的析射率 n n 为：为：n=n=答：该液体的折射率为答：该液体的折射率为【解析】【解析】【分析】首先画出光路图，再根据几何关系求【分析】首先画出光路图，再根据几何关系求出入射角和折射角正弦值，就可结合折射定律求出液体出入射角和折射角正弦值，就可结合折射定律求出液体的折射率的折射率12.12.【答案】【答案】解：由几何关系可知，光在解：由几何关系可知，光在ABAB面上的入面上的入射角为射角为 60，折射角为60，折射角为 3030根据折

35、射率公式有根据折射率公式有光在玻璃砖中传播的时间光在玻璃砖中传播的时间由几何关系可知，光在玻璃砖中传播的路程由几何关系可知，光在玻璃砖中传播的路程s s=d d由几何关系可知由几何关系可知求得求得因此入射点沿因此入射点沿ABAB移动的距离移动的距离由几何关系可知，光线在玻璃砖底部的入射角为由几何关系可知，光线在玻璃砖底部的入射角为第 18 页30，根据光路可逆可知，光线在玻璃砖底部的折射30，根据光路可逆可知，光线在玻璃砖底部的折射角为角为 6060【解析】【解析】【分析】【分析】（1 1）利用几何关系求出光的路程，再）利用几何关系求出光的路程，再求出光在介质中的传播速度。求出光在介质中的传播

36、速度。（2 2）结合光的折射定律，利用几何关系求解即可。）结合光的折射定律，利用几何关系求解即可。13.13.【答案】【答案】解：如图，紫光刚要发生全反射时的临解：如图，紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕界光线射在屏幕 S S 上的点上的点 E E，E E 点到亮区中心点到亮区中心 G G 的距离的距离 r r就是所求最大半径设紫光临界角为就是所求最大半径设紫光临界角为 C C，由全反射的知，由全反射的知识：识：sinC=sinC=由几何知识可知：由几何知识可知：AB=RsinC=AB=RsinC=OB=RcosC=ROB=RcosC=RBF=ABtanC=BF=ABtanC=又又=AB=

37、DAB=DnRnR，GF=DGF=D（OB+BFOB+BF）=D=D所以有：所以有：r rm m=GE=GE=代入数据得：代入数据得：r rm m=1m=1m将题干中紫光改为白光，在屏幕将题干中紫光改为白光，在屏幕 S S 上形成的圆形亮区上形成的圆形亮区第 19 页的边缘是紫色的边缘是紫色因为当平行光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率因为当平行光从玻璃中射向空气时，由于紫光的折射率最大，临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光最大，临界角最小，所以首先发生全反射，因此出射光线与屏幕的交点最远故圆形亮区的最外侧是紫光线与屏幕的交点最远故圆形亮区的最外侧是紫光答：圆形亮区的最大半径为答：圆形

38、亮区的最大半径为 1m1m屏幕屏幕 S S 上形成的圆形亮区的最外侧是紫光上形成的圆形亮区的最外侧是紫光【解析】【解析】【分析】（【分析】（1 1）光线沿直线从）光线沿直线从 O O 点穿过玻璃，点穿过玻璃，方向不变从方向不变从 A A 点射出玻璃砖的光线方向向右偏折，射点射出玻璃砖的光线方向向右偏折，射到屏幕到屏幕 S S 上圆形亮区，作出光路图，由光的折射定律结上圆形亮区，作出光路图，由光的折射定律结合数学几何知识求出圆形亮区的半径合数学几何知识求出圆形亮区的半径（2 2）当光线从空当光线从空气垂直射入半圆玻璃砖，光线不发生改变，当入射角小气垂直射入半圆玻璃砖，光线不发生改变，当入射角小于

39、临界角时，光线才能再从玻璃砖射出，所以平行白光于临界角时，光线才能再从玻璃砖射出，所以平行白光中的折射率不同，导致临界角不同，因此偏折程度不中的折射率不同，导致临界角不同，因此偏折程度不同，从而确定圆形亮区的最外侧的颜色；同，从而确定圆形亮区的最外侧的颜色；五、综合题五、综合题14.14.【答案】【答案】（1 1）解：设）解：设得：得：，得：，得：（2 2）若）若，由根据几何关系得：，由根据几何关系得：，根据折射定律得，根据折射定律得，答：这束蓝光从球面射出时的出射角答：这束蓝光从球面射出时的出射角为为换用一束红光同样从换用一束红光同样从 A A 点射向该球体，则它从球体射出点射向该球体，则它

40、从球体射出后落到水平面上形成的光点在后落到水平面上形成的光点在 C C 点左边还是右边？点左边还是右边？解：红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减解：红光的折射率比蓝光小，则光线射出后偏折程度减第 20 页小，即小，即 变小，所以从球体射出后落到水平面上形成变小，所以从球体射出后落到水平面上形成的光点与的光点与 C C 点相比，位置偏右点相比，位置偏右【解析】【解析】【分析】【分析】光的折射；根据几何关系求出入射角，光的折射；根据几何关系求出入射角，通过折射定律求出折射角换用红光，折射率减小，偏通过折射定律求出折射角换用红光，折射率减小，偏折程度变小，从而确定出折射后落到水平面上的位置。

41、折程度变小，从而确定出折射后落到水平面上的位置。15.15.【答案】【答案】（1 1）解：设射向）解：设射向 B B 点的光线入射角与折射点的光线入射角与折射角分别角分别 i i 和和 r r，由题意得由题意得 sini=sini=i+r=90i+r=90则则 r=53r=53故水的折射率为故水的折射率为 n=n=则有则有 sinC=sinC=圆形光斑的半径为圆形光斑的半径为 R=htanC R=htanC圆形光斑的面积为圆形光斑的面积为 S=RS=R联立可解得联立可解得 S=S=【解析】【解析】【分析】【分析】（1 1）由几何关系求出入射角，结合反）由几何关系求出入射角，结合反射光线与折射光线恰好垂直，求出折射角，再根据折射射光线与折射光线恰好垂直，求出折射角，再根据折射定律求解水的折射率；定律求解水的折射率；（2 2）当光恰好发生全反射，亮斑当光恰好发生全反射，亮斑面积最大，由面积最大，由 sinC=sinC=可求出临界角，再由几何关系，可求出临界角，再由几何关系，可求出水面上被光源照亮部分的面积可求出水面上被光源照亮部分的面积2 2=0.6=0.6，i=37，i=37=1.331.33（2 2）解：设射向水面的光发生全反射的临界角为）解：设射向水面的光发生全反射的临界角为 C C第 21 页