階段質(zhì)量檢測(四)光的折射(時間60分鐘，滿分100分)一、選擇題(共8小題，每小題6分，共48分。每小題至少有一個選項正確，全選對得6分，選不全得3分，錯選不得分)1．某廣場在夜間打開了音樂噴泉，在噴水池中同一深度排列著四個不同顏色的射燈。如果從水面上方垂直俯視各燈，感覺最淺的是()A．紅燈 B．黃燈C．綠燈 D.紫燈2．光從甲介質(zhì)射到乙介質(zhì)時，入射角為30°，且折射光線與反射光線的夾角為75°，則()A．乙為光疏介質(zhì)B．光在甲中傳播較快C．光從甲射到乙中時可能發(fā)生全反射D．光從乙射到甲中時可能發(fā)生全反射3．下述現(xiàn)象中由全反射造成的是()A．露珠或噴泉的水珠，在陽光的照耀下格外耀眼B．沙漠中的海市蜃樓C．用光導(dǎo)纖維傳輸圖像信號D．插在水中的筷子看起來向上折了4．如圖1所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點，并偏折到F點。已知入射方向與邊AB的夾角為θ＝30°，E、F分別為邊AB、BC的中點，則()圖1A．該棱鏡的折射率為eq\r(3)B．光在F點發(fā)生全反射C．光從空氣進入棱鏡，波長變小D．從F點出射的光束與入射到E點的光束平行5．如圖2所示，一束光射到透明介質(zhì)的A點，入射角為i，則()圖2A．當i足夠大時，在A點將發(fā)生全反射B．當i足夠大時，光從球內(nèi)向外射出時將發(fā)生全反射C．無論i多大，在A點都不會發(fā)生全反射D.無論i多大，從球內(nèi)向外射出時，都不會發(fā)生全反射6．如圖3中，一束平行單色光從真空垂直射入折射率為2、半徑為R的半球形玻璃體，則從右側(cè)向左看()圖3A．半球表面都發(fā)光B．半球表面無光線射出C．半球表面中央有截面半徑為eq\f(R,2)的圓亮斑D．半球表面中央有截面半徑為eq\f(\r(2),2)R的圓亮斑圖4A．從BC邊折射出一束寬度與BC邊長度相等的平行光B．屏上有一亮區(qū)，其寬度小于AB邊的長度C．屏上有一亮區(qū)，其寬度等于AC邊的長度D．當屏向遠離玻璃磚的方向平行移動時，屏上亮區(qū)先逐漸變小然后逐漸變大8．如圖5所示，空氣中有一橫截面為半圓環(huán)的均勻透明柱體，其內(nèi)圓半徑為r，外圓半徑為R，R＝eq\r(2)r?，F(xiàn)有一束單色光垂直于水平端面A射入透明柱體，只經(jīng)過兩次全反射就垂直于水平端面B射出。設(shè)透明柱體的折射率為n，光在透明柱體內(nèi)傳播的時間為t，若真空中的光速為c，則()圖5A．n可能為eq\r(3) B．n可能為2C．t可能為eq\f(2\r(2)r,c) D.t可能為eq\f(4.8r,c)二、實驗題(共2小題，共18分，把答案填在題中橫線上或按要求作答)9．(10分)如圖6所示，半球形玻璃磚的平面部分水平，底部中點有一小電珠，利用游標卡尺(或直尺)測量出有關(guān)數(shù)據(jù)后，可計算玻璃的折射率。試完成以下實驗步驟：圖6(1)若S發(fā)光，則在玻璃磚平面上方看到平面中有一圓形亮斑。用游標卡尺測出________和________(寫出對應(yīng)字母和其表示的意義)。(2)寫出玻璃折射率的表達式________(用上述測量的物理量的字母表示)。圖710．(8分)如圖7所示，激光液面控制儀的原理是：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，屏上用光電管將光訊號轉(zhuǎn)變成電訊號，電訊號輸入控制系統(tǒng)用以控制液面的高度。如果發(fā)現(xiàn)光點B在屏上向右移動了Δs的距離到B′，由此可知液面________(填“升高”或“降低”)了________。三、計算題(共3小題，共34分。解答題應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和演算步驟，有數(shù)值計算的要注明單位)11．(10分)如圖8所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑。來自B點的光線BM在M點射出，出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點發(fā)生全反射。已知∠ABM＝30°，求圖8(1)玻璃的折射率。(2)球心O到BN的距離。12．(10分)(山東高考)如圖9所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點垂直AD邊射入。已知棱鏡的折射率n＝eq\r(2)，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm，∠OAB＝60°。圖9(1)求光線第一次射出棱鏡時，出射光線的方向。(2)第一次的出射點距C________cm。13．(14分)(新課標全國卷Ⅰ)圖10所示為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長為L，折射率為n，AB代表端面。已知光在真空中的傳播速度為c。圖10(1)為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫蠊饩€在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；(2)求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間。答案1．選D當垂直俯視時，視深公式為h＝eq\f(H,n)，H為實際深度，n為折射率，由于紫光在水中的折射率最大，所以紫光的視深最淺，D正確，A、B、C錯誤。2．選AC因為反射光線與界面夾角為60°，而折射光線與反射光線的夾角為75°，所以可以得到折射光線與法線夾角為75°，大于入射角，故光是從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)。3．選ABC水珠看起來格外耀眼、海市蜃樓等現(xiàn)象都屬于全反射現(xiàn)象，故A、B正確；光導(dǎo)纖維傳輸信號的原理是全反射原理，故C正確；筷子在水中看起來向上折了是光的折射現(xiàn)象，故D錯。4．選AC在E點作出法線可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為eq\r(3)，A正確；在BC邊上的入射角小于臨界角，不會發(fā)生全反射，B錯；由公式λ介＝eq\f(λ空氣,n)，可知C正確；三棱鏡兩次折射使得光線都向底邊偏折，不會與入射到E點的光束平行，故D錯。5．選CD光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)才有可能發(fā)生全反射，因此光在A點由空氣進入介質(zhì)時，肯定不能發(fā)生全反射。畫出完整光路圖，如圖所示，由圖可知A點的入射角i與B、D點的折射角始終相等。假設(shè)B點剛好發(fā)生全反射，則光將沿圓切線方向射出。那么A點光也沿切線方向傳播，根本不會進入球內(nèi)，這與假設(shè)矛盾。所以，當光進入球內(nèi)，則一定會從球內(nèi)射出，一定不會發(fā)生全反射。故C、D均正確。6．選C光線在球的弧面發(fā)生折射，連接圓心和入射點，根據(jù)公式sinC＝eq\f(1,n)可得，sinC＝eq\f(1,2)，故可得當距離圓心eq\f(1,2)R以外的光線在弧面上發(fā)生全反射，從右側(cè)將看不到光線，所以半球表面中央有截面半徑為eq\f(1,2)R的圓亮斑，故C正確。8．選AB根據(jù)題意可畫出光路圖如圖所示，則兩次全反射的的入射角均為45°，所以全反射的臨界角C≤45°，折射率n≥eq\f(1,sin45°)＝eq\r(2)，A、B均正確；光在介質(zhì)中的傳播速度v＝eq\f(c,n)≤eq\f(c,\r(2))，所以傳播時間t＝eq\f(x,v)≥eq\f(4\r(2)r,c)，C、D均錯誤。9．解析：(1)圓形亮斑的直徑d1；半圓形玻璃磚的直徑d2。(2)由幾何關(guān)系，得tanC＝eq\f(d1/2,d2/2)＝eq\f(d1,d2)。由全反射知識，得sinC＝eq\f(1,n)，解得n＝eq\r(\f(d12＋d22,d12))。答案：(1)圓形亮斑的直徑d1半圓形玻璃磚的直徑d2(2)n＝eq\r(\f(d12＋d22,d12))10.解析：如圖所示，光點右移是液面降低造成的，由幾何知識得tani＝eq\f(Δs/2,h)，進一步推導(dǎo)得h＝eq\f(Δs,2tani)。答案：降低eq\f(Δs,2tani)11．解析：(1)設(shè)光線BM在M點的入射角為i，折射角為r，由幾何知識可知，i＝30°，r＝60°，根據(jù)折射定律得n＝eq\f(sinr,sini)代入數(shù)據(jù)得n＝eq\r(3)①(2)光線BN恰好在N點發(fā)生全反射，則∠BNO為臨界角CsinC＝eq\f(1,n)②設(shè)球心到BN的距離為d，由幾何知識可知d＝RsinC③聯(lián)立①②③式得d＝eq\f(\r(3),3)R。答案：(1)eq\r(3)(2)eq\f(\r(3),3)R12．解析：本題主要考查光的折射和全反射、折射率，意在考查考生應(yīng)用折射和全反射解決光路問題的能力。(1)設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由折射定律得sinC＝eq\f(1,n)代入數(shù)據(jù)得C＝45°光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為60°，均發(fā)生全反射。設(shè)光線在CD邊的入射角為α，折射角為β，由幾何關(guān)系得α＝30°，小于臨界角，光線第一次射出棱鏡是在CD邊，由折射定律得n＝eq\f(sinβ,sinα)代入數(shù)據(jù)得β＝45°(2)eq\f(4\r(3),3)cm答案：(1)見解析(2)eq\f(4\r(3),3)13．解析：(1)設(shè)光線在端面AB上C點(如圖)的入射角為i，折射角為r，由折射定律有sini＝nsinr ①設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點的入射角為α，為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有α≥θ ②式中，θ是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時的臨界角，它滿足nsinθ＝1 ③由幾何關(guān)系得α＋r＝90° ④由①②③④式得sini≤eq\r(n2－1) ⑤(2)光在玻璃絲中傳播速度的大小為v＝e