高考物理 专题16 几何光学 备考强化训练42 光的全反射 光导纤维 新人教版-新人教版高三全册物理试题.doc

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1、强化训练42 全反射 临界角 光导纤维本套强化训练搜集近年来各地高中物理高考真题、模拟题及其它极有备考价值的习题等筛选而成。其主要目的在于：深刻理解临界角和全反射等几何光学的概念和规律，结合光的折射率、折射定律，棱镜及色散等知识，掌握解决全反射、光导纤维等的一类问题的基本方法，以提高我们综合分析此类物理问题的能力。全卷19题，总计120分，选做题14道备用。一、破解依据欲解决此类问题，试归纳以下几条依据：直线传播：光在同一种均匀介质中是直线传播的。即“一面二侧三等大，光路可逆”。光的反射：反射定律：反、入射光线、界面、法线位于同一平面内；反、入射光线位于界面“同侧”、法线的“异侧”；并且，其中

2、，i、i/分别为反、入射角。平面镜成像特点：“虚像，等大，等距离，与镜面对称。”物体在水中倒影是虚像，属光的反射现象。光的折射：折射定律：折、入射光线、界面、法线位于同一平面内，折、入射光线皆位于界面、法线的“异侧”；并且，其中，i、r分别为入、折射角,n2、n1分别为介质、的绝对折射率。折射率：反映折射光线的偏折程度。其大小为：。全反射：特点：光疏射入光密，折射角较小；光密射入光疏，折射角较大。条件：当光从介质射入空气（或真空）时，当而，亦即入射角i等于或大于临界角C，光将全部返回到原介质中。临界角：注：反射、折射、全反射的光路皆为可逆的“光路的可逆性。二、 精选习题选择题（每小题5分，共5

3、5分）（14浙江）关于下列光学现象，说法正确的是()A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气射入玻璃时可能发生全反射C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽（14开封联考）下列有关光纤及光纤通信的说法正确的是()A光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的小B光在光纤中的传输利用了全反射的原理C光纤通信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息D光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比

4、无线电波的波长大，在真空中传播的速度都约为3.0108 m/s(14四川)如图-1所示,口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球,则()图-1A.小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B.小球所发的光能从水面任何区域射出C.小球所发的光从水中进入空气后频率变大D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大(15龙岩综测)一束红色的细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图-2（a）所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着的变化而变化，如图-2（b）的图线所示。下列说法正确的是（ ）图-2A透明体对红光的折射率为B红光在透明体中的速度大小与在真空中的相同C红

5、光的折射光线的频率会随着折射光线强度的增大而增大D红光在透明体内发生全反射的临界角为 .（13四川）光射到两种不同介质的分界面，分析其后的传播情形可知()A折射现象的出现说明光是纵波B光总会分为反射光和折射光C折射光与入射光的传播方向总是不同的D发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同6.( 14吉林九校)如图-3所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球频率为的细光束在空中沿直线BC 传播，于C 点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知COD=120，玻璃球对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（设c为真空中的光速）（ ）A激光束的入射角B改变入射角的大小，

6、细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C光子在射入玻璃球后，光的频率变小D此激光束在玻璃中的波长为E从C点射入玻璃球的激光束，在玻璃球中不经反射传播的最长时间为图-37.( 14成都)如图-4所示，块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L，玻璃砖的折射率n=，若光从上表面AB射入的人射角i=60，光在真空中的光速为c，则() A折射角r=30 B光在玻璃中传播的时间为 C光在玻璃中传播的时为 D改变入射角i，光在下表面CD可能发生全发射图-48.( 14武汉二中)下面有关光纤及光纤通信说法正确的是（ ）A、光纤由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大B、光在光纤中传输利用了全反射的原理C、光纤通

7、信是一种以光波为传输介质的通信方式，光波按其波长长短，依次可分为红外线光、可见光和紫外线光，但红外线光和紫外线光属不可见光，它们都不可用来传输信息D、光波和无线电波同属电磁波，光波的频率比无线电波的频率低，波长比无线电波的波长长，在真空中传播的速度大小都约为3.0108 m/sE、光纤通讯的主要优点是容量大，此外，光纤传输还有衰减小、抗干扰性强等优点9. (15南平综测)如图-5所示，ABC为等腰棱镜，OO是棱镜的对称轴，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到D点的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，下列判断正确的是()图-5A在同一介质中，a光光速火于b

8、光光速B若从同一介质射入真空，发生全反射时a光的临界角比b光大C用同一双缝干涉实验装置观察，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距D在真空中，a光波长大于b光波长10(14重庆)打磨某剖面如图-6所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在12,光线一定在OP边发生全反射B.若2,光线会从OQ边射出C.若1,光线会从OP边射出D.若1,光线会在OP边发生全反射11. （14焦作一模）彩虹是由阳光进入水滴，先折射一次，然后在水滴的背面反射，最后离开水滴时再折射一次形成的彩虹形成的示意图如图-7所示，一束白光L由左侧射入水滴，a、b是白光射入水滴后经过一次反射和两次折射后的两条出射光线(a

9、、b是单色光)下列关于a光与b光的说法中正确的是() 图-7 A水滴对a光的折射率大于对b光的折射率Ba光在水滴中的传播速度小于b光在水滴中的传播速度C用同一台双缝干涉仪做光的双缝干涉实验，a光相邻的亮条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距Da、b光在水滴中传播的波长都比各自在真空中传播的波长要长E若a、b光在同一介质中，以相同的入射角由介质射向空气，若b光能够发生全反射，则a光也一定能够发生全反射作图题（共5分）12.(14武昌模拟)图-8表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光

10、路图并标出出射光线与界面法线夹角的度数。图-8计算题（共60分）(16全国)（10分）如图-9，在注满水的游泳池的池底有一点光源A，它到池边的水平距离为3.0 m从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为. (i)求池内的水深；(ii)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m当他看到正前下方的点光源A时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)图-9 (14山东)（8分）如图-10,三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点,位于截面所在平面内的一束光线自O以角

11、i入射,第一次到达AB边恰好发生全反射。已知=15,BC边长为2L,该介质的折射率为。求:入射角i;从入射到发生第一次全反射所用的时间(设光在真空中的速度为c,可能用到: 或。图-1015.(14新课标)（10分）一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板玻璃的折射率。16.(14海南)（7分）如图-11,矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面,在截面所在平面内有一细束激光照射玻璃砖,入射点距底面的高度为h,反射光线和折射

12、光线与底面所在平面的交点到AB的距离分别为l1和l2。在截面所在平面内,改变激光束在AB面上入射点的高度和入射角的大小,当折射光线与底面的交点到AB的距离为l3时,光线恰好不能从底面射出。求此时入射点距底面的高度H。 图-1117.（14新课标） (9分)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图-12所示玻璃的折射率为n. ()一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？()一细束光线在O点左侧与O相距R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置图-1218.(15海南)（8分）一半

13、径为R的半圆形玻璃砖，横截面如图-13所示。已知玻璃的全反射临界角r（rC,符合发生全反射的条件,在AC边没有光线透出。29.【答案】。【解析】画出光路图如下，当光线在AB弧面上发生全反射时，就没有光线从AB弧面射出，根据临界角确定出光线在AB弧面上恰好发生全反射时的入射点，由几何知识求解圆柱AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几。从O点射入的光线，折射角为r，根据折射定律 解得 r=30从某位置P点入射的光线，折射到AB弧面上Q点时，入射角恰等于临界角C，有： 代入数据得：C=45PQO中=180-90-r=15所以能射出的光线区域对应的圆心角=90-r=45能射出光线的部分占AB面的

14、比例为30.【答案】在AC面下方不能观察到折射光线；光路如图所示，最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角为120 。 【解析】由折射定律在BC面上有：sin60sin解得：=30由临界角的公式sinC得：sinC所以全反射的临界角C60光线在AC面上的入射角为60C，故光线在AC界面发生全反射，在AC面下方不能观察到折射光线 由几何关系可知在AB边上的入射角为30，则射出棱镜时的折射角为60，光路如图所示，最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角为12031. 【答案】10cm 【解析】光屏上的光点将向右移动，设玻璃砖转过角时光点离O点最远，记此时光点位置为A，此时光线在玻璃砖的平面上恰好发生全反射，临界角为C由折射定律有 由几何关系知，全反射的临界角C=45光点A到O的距离cm32. 【答案】。【解析】由光的折射定律，可得，显然在直角三角形MNR中在直角三角形PQN中解得33. 【答案】18 cm2【解析】因光源在底面的中点，可知光源到三个侧面的距离相等， 根据几何知识可知光源到三个侧面的距离为a,根据折射定律，sin C求得临界角C=45根据几何知识可求每个侧面的发光的面积为半径为a圆面积的一半。三个侧面的发光面积为S= 。