4.2全反射同步練習 （含答案）

試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁試卷第=page11頁，共=sectionpages33頁人教版（2019）選擇性必修一4.2全反射同步練習一、單選題1．如圖所示，一截面為折射率為n=1.5直角三角形的玻璃磚，，一細激光束自中點垂直射入玻璃磚，在面全反射。光線第一次射到邊時，自邊折射出的光線與邊夾角為，則為（）A． B． C． D．2．為了表演“隱形的大頭針”節(jié)目，某同學在半徑為r的圓形薄軟木片中心垂直插入一枚大頭針，并將其放入盛有水的碗中，如圖所示。已知水的折射率為，為了保證表演成功（在水面上看不到大頭針），大頭針末端離水面的最大距離h為（）A．r B．r C．r D．r3．關于光的傳播現(xiàn)象及應用，下列說法正確的是（

）A．一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象B．光導纖維絲內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率小C．海面上的海市蜃樓將呈現(xiàn)倒立的像，位置在實物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景D．一束色光從空氣進入水中，波長將變短，色光的顏色也將發(fā)生變化4．如圖所示為一光導纖維的示意圖。光纖內(nèi)芯的折射率為n（n>1.1），外套的折射率為1.1。已知光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射時的臨界角為C，且。為使光在內(nèi)芯和外套界面發(fā)生全反射，光在光纖一端端面由空氣直接射入內(nèi)芯時的入射角應滿足（）A． B．C． D．5．如圖為“蛟龍”號深海潛水器觀察窗截面圖，觀察窗的形狀為圓臺，由某透明介質(zhì)材料制成。一束光垂直CD邊射到AC邊的中點E，并恰好能在AC邊和AB邊發(fā)生全反射。則該介質(zhì)的折射率約為（）A．1.15 B．1.41 C．1.50 D．2.006．如圖所示，兩平行細激光束a、b射向真空中足夠大的長方體透明材料的下表面，發(fā)現(xiàn)該材料的上表面只有一處有光線射出，則（）A．激光a在材料的上表面被全反射B．激光b在材料的上表面被全反射C．激光a的折射率大于激光b的折射率D．激光a比激光b在透明材料中傳播速度大7．如圖所示，扇形為透明玻璃磚截面示意圖，圓心角，為的角平分線，平行于的單色光在空氣中邊射入玻璃磚，經(jīng)面折射后的光線恰平行于面。則下列說法正確的是（）A．該玻璃磚的折射率為B．經(jīng)面折射后的光線射到面都將發(fā)生全反射C．該入射光在空氣中的波速與在玻璃磚中的波速相等D．面沒有光線射出8．如圖所示的平面內(nèi)，光束a經(jīng)圓心O射入半圓形玻璃磚，出射光為b、c兩束單色光。下列說法正確的是（）A．在真空中光束b的波長小于光束c的波長B．在玻璃磚中光束b的傳播速度大于光束c的傳播速度C．玻璃磚對光束b的折射率小于對光束c的折射率D．b、c兩束單色光由玻璃射入空氣時b光束發(fā)生全反射的臨界角更大9．某玻璃三棱鏡的截面如圖所示，邊沿豎直方向，，。已知玻璃的折射率為。當一束水平單色光照射在三棱鏡邊上時，光在邊上的折射角為（不考慮光在玻璃中的多次反射）（）A． B． C． D．10．光纖通訊中信號傳播的主要載體是光纖，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，可看成一段直線，其內(nèi)芯和外套的材料不同，光在內(nèi)芯中傳播。下列關于光纖的說法中正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在外套與外界的界面上發(fā)生全反射C．波長越長的光在光纖中傳播的速度越大D．頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大11．在光纖制造過程中，拉伸速度不均勻，會使得拉出的光纖偏離均勻的圓柱體，而呈圓臺狀，如圖所示，已知此光纖長度為L，圓臺對應底角為，折射率為n，真空中光速為c。現(xiàn)光從下方垂直射入下臺面，則（）A．光從真空射入光纖，光的頻率變小B．光通過此光纖到達小截面的最短時間為C．從上方截面射出的光束一定是平行光D．若滿足，則光在第一次到達光纖側(cè)面時不會從光纖側(cè)面射出12．如圖所示，半圓形玻璃磚按圖中實線位置放置，直徑與BD重合。一束白光沿著半圓柱形玻璃磚的半徑從圓弧面垂直BD射到圓心O點上。使玻璃磚繞O點逆時針緩慢地轉(zhuǎn)過角度θ（0°<θ<90°），觀察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移動。在玻璃磚轉(zhuǎn)動過程中，以下說法正確的是（）A．在弧形屏上可以觀察到反射光的色散現(xiàn)象B．紅光在玻璃磚中傳播速度最小C．折射光斑在弧形屏上沿順時針方向移動D．玻璃磚旋轉(zhuǎn)過程中弧形屏上最先消失的一定是紅光二、填空題13．我國的光纖通信技術處于世界領先水平。光纖內(nèi)芯（內(nèi)層玻璃）的折射率比外套（外層玻璃）的___________（選填“大”或“小”）。某種光纖的內(nèi)芯在空氣中全反射的臨界角為43°，則該內(nèi)芯的折射率為___________。（sin43°=0.68，cos43°=0.73，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）14．光由空氣以45°的入射角射向介質(zhì)時，折射角是30°，則光由介質(zhì)射向空氣的臨界角是____________．15．如圖所示為一不平行玻璃磚的橫截面，其中。a、b兩束單色光從空氣垂直玻璃磚上表面射入，在下表面上，a光恰好發(fā)生全反射，b光既有折射又有反射，則a、b兩束光的頻率關系________（選填“>”“<”或“=”），a光在玻璃磚中的傳播速度va=_______。（已知光在真空中的傳播速度為c）16．我國的光纖通信技術處于世界領先水平。光纖內(nèi)芯（內(nèi)層玻璃）的折射率比外套（外層玻璃）的_____（選填“大”或“小”）。某種光纖的內(nèi)芯在空氣中全反射的臨界角為，則該內(nèi)芯的折射率為_____。（取，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）17．為了在實驗室模擬海市蜃樓現(xiàn)象，在沙盤左端豎直固定一目標，實驗者在沙盤右側(cè)觀察，如圖所示，現(xiàn)給沙盤加熱，實驗者在沙盤右端可同時看到物體與其倒立的像（海市蜃樓現(xiàn)象）。則加熱后，離沙盤越近處空氣的折射率越______（填大或?。?，產(chǎn)生倒立的像的原因是光發(fā)生了______。三、解答題18．某同學通過實驗測定半圓柱形玻璃磚的折射率n，如圖甲所示，O為圓心，AO為半徑，長為R。一束極細的光垂直MN照射到半圓柱上。（1）改變?nèi)肷涔獾奈恢?，測出多組入射光線和法線ON的夾角i，折射光線和法線ON的夾角r，作出sini—sinr圖像如圖乙所示，求該玻璃的折射率n。（2）平行光垂直MN照射到半圓柱上，光線到達左側(cè)圓弧面后，有部分光線能從該表面射出，求能射出光線對應入射光在底面上的最大半徑為多少？（不考慮光線在透明物體內(nèi)部的反射。）19．由某種材料制成的圓錐體倒立放置，其截面如圖所示，虛線為垂直于AB邊的對稱軸，AO邊與BO邊的夾角可以調(diào)節(jié)，現(xiàn)使一光線從圖示位置垂直于AB邊射入圓錐截面。當AO邊與BO邊的夾角為106°時，光線恰好不會從AO邊射出。取sin37°=0.6，cos37°=0.8。求該材料的折射率。20．某透明介質(zhì)的橫截面如圖所示，ABEF為直角梯形，，AB邊的長度為a，DQE是半徑為的圓弧?，F(xiàn)有一單色細光束以45°入射角從P點射入透明介質(zhì)，射到AB面發(fā)生反射，然后到達圓弧面上的Q點時恰好發(fā)生全反射。已知介質(zhì)的折射率，光在真空中的速度為c，求：（1）P點到AB面的距離h；（2）該光線從P點傳播到Q點的時間t。21．一透明棱鏡的橫截面是一個直角梯形，，一細光束在截面所在平面內(nèi)，與成一定角度射入棱鏡，入射點到B點的距離為，入射光線可在上方繞入射點自由轉(zhuǎn)動，足夠長。當入射光線與面的夾角為時，出射光線恰與面垂直，如圖所示。真空中光速為。（i）求從上射出的光在棱鏡中傳播的最短時間；（ii）求上有光射出區(qū)域的長度。（結(jié)果均可含根號）22．國內(nèi)最長的梅溪湖激光音樂噴泉，采用了世界一流的燈光和音響設備，呈現(xiàn)出震撼人心的萬千變化。噴泉的水池里某一射燈發(fā)出的一細光束射到水面的入射角α=37°，從水面上出射時的折射角γ=53°。（1）求光在水面上發(fā)生全反射的臨界角的正弦值；（2）該射燈（看做點光源）位于水面下h=m處，求射燈照亮的水面面積（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。答案第=page11頁，共=sectionpages22頁答案第=page11頁，共=sectionpages22頁參考答案：1．C【詳解】依題意，畫出光路圖如圖所示則有在E點發(fā)生全反射，由幾何關系可得在F點發(fā)生折射，由幾何關系可得由解得由于解得故選C。2．A【詳解】只要從大頭針末端發(fā)出的光線射到圓形薄軟木片邊緣界面處能夠發(fā)生全反射，從水面上就看不到大頭針，如圖所示根據(jù)圖中幾何關系有sinC=所以h=r故選A。3．A【詳解】A．一束白光通過三棱鏡后形成了彩色光帶是光的色散現(xiàn)象，A正確；B．由全反射的條件可知，內(nèi)芯材料的折射率比外套材料的折射率要大，B錯誤；C．海市蜃樓將呈現(xiàn)正立的像，位置在實物的上方，又稱上現(xiàn)蜃景，C錯誤；D．色光進入水中，光的頻率不變，顏色不變，D錯誤。故選A。4．A【詳解】若光在內(nèi)芯和外套界面恰能發(fā)生全反射，則在端面入射時在內(nèi)芯與外套發(fā)生全反射時解得則光在光纖一端端面由空氣直接射入內(nèi)芯時的入射角應滿足故選A。5．A【詳解】根據(jù)題意，一束光垂直CD邊射到AC邊的中點E，并恰好能在AC邊和AB邊發(fā)生全反射的光路圖如下圖所示根據(jù)幾何關系可得是正三角形，即有根據(jù)折射率的公式可得BCD錯誤，A正確。故選A。6．D【詳解】AB．兩束單色光在玻璃磚的上表面的入射角等于在下表面的折射角，根據(jù)光路可逆性原理知，兩束單色光在玻璃磚的上表面都不會發(fā)生全反射，故AB錯誤；CD．因玻璃磚的上表面只有一束光線射出，通過玻璃磚后a的側(cè)移小于b的側(cè)移，可知激光a的折射率小于激光b的折射率，則激光a比激光b在透明材料中傳播速度大，激光a的頻率小于激光b的頻率，故C錯誤，D正確。故選D。7．A【詳解】A．如圖由入射光線與OM平行可知入射角折射角與OB平行可知，折射角因此該玻璃磚的折射率A正確；BD．經(jīng)面折射后的光線射到面時，不同位置的入射角不同，越靠近點B處的入射角越小，當接近B點處，入射角接近0o，一定能從面上射出，BD錯誤；C．根據(jù)可知該入射光在空氣中傳播速度大于在玻璃磚中的波速，C錯誤。故選A。8．A【詳解】C．由圖可知，玻璃磚對光束b的折射程度較大，則玻璃磚對光束b的折射率大于對光束c的折射率，故A錯誤；B．根據(jù)可知在玻璃磚中光束b的傳播速度小于光束c的傳播速度，故B錯誤；A．折射率越大，則光的頻率越大，根據(jù)可知在真空中光束b的波長小于光束c的波長，故A正確；D．根據(jù)可知b、c兩束單色光由玻璃射入空氣時b光束發(fā)生全反射的臨界角更小，故D錯誤。故選A。9．C【詳解】如圖1所示，假設一束光線經(jīng)過AB后射在BC上的D點，根據(jù)幾何關系可知光線在D點的入射角為45°，因為所以光線在D點將發(fā)生全反射，反射角為45°，根據(jù)幾何關系可知反射光線在AC上E點的入射角為30°，設折射角為r，根據(jù)折射定律有解得如圖2所示，假設一束光線經(jīng)過AB后射在AC上的F點，根據(jù)幾何關系可知光線在F點的入射角為60°，因為所以光線在F點將發(fā)生全反射，不能從AC邊折射出。綜上所述，故選C。10．C【詳解】AB．內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。AB錯誤；CD．波長越長，光在內(nèi)芯中的折射率越小，頻率越大，光在內(nèi)芯中的折射率越大，根據(jù)可知，波長越長的光在光纖中傳播的速度越大。C正確，D錯誤。故選C。11．D【詳解】A．光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無關，所以光從真空射入光纖，光的頻率不變，A錯誤；B．光通過此光纖到達小截面的最短距離為，光在光纖中的傳播速度則光通過此光纖到達小截面的最短時間為B錯誤；C．通過光纖側(cè)面反射后再從上方截面射出的光束不垂直截面射出，上方截面的光束不平行，C錯誤；D．設臨界角為，則光第一次到達光纖側(cè)面的入射角等于，當，即時，發(fā)生全反射，光不會從光纖側(cè)面射出，D正確。故選D。12．C【詳解】A．反射光線過圓心，射出時與圓形玻璃磚面垂直，不會發(fā)生色散現(xiàn)象，A錯誤；B．根據(jù)光在玻璃中的傳播的速度，紅光頻率最小，折射率最小，紅光在玻璃磚中傳播速度最大，B錯誤；C．玻璃磚繞O點逆時針緩慢地轉(zhuǎn)過角度θ的過程中，相當于玻璃磚不動，入射光線順時針轉(zhuǎn)動，折射光線隨入射光線順時針轉(zhuǎn)動，折射光斑沿順時針方向移動，C正確；D．由臨界角公式可知，紫光折射率最大，臨界角最小，玻璃磚旋轉(zhuǎn)過程中弧形屏上最先消失的一定是紫光，D錯誤。故選C。13．

大

1.5【詳解】[1]當電磁波傳播到光纖內(nèi)芯與外套界面時發(fā)生全反射，所以內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大；[2]由題知，發(fā)生全反射，臨界角，根據(jù)臨界角與折射率的關系解得內(nèi)芯的折射率14．【詳解】該介質(zhì)對光的折射率為，，所以根據(jù)全反射公式，所以，所以C=思路分析：根據(jù)折射率公式以及全反射公式分析試題點評：本題考查了對公式的運用15．

>

【詳解】[1]a光恰好產(chǎn)生全反射，因此折射角是90°，設入射角為θ，a光在玻璃中的折射率是na，在空氣中的折射率是n0，由折射定律可知nasinθ=n0同理，設b光的折射角是α，則有nbsin??=n0sin??比較以上兩式可知na>nb，對同一種光有是光在真空中的波長，即折射率與光在介質(zhì)中的波長成反比，與頻率成正比，所以a光的頻率大于b光的頻率，即γa>γb。[2]由幾何關系可知a光入射角θ=30°，由折射定律有nasinθ=n0=1可得na=2由可得va=16．

大

【詳解】[1]根據(jù)全反射定律可知光釬內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，這樣光在內(nèi)芯和外殼的界面上才能發(fā)生全反射，保證信息的傳輸。[2]折射率為17．

小

全反射【詳解】[1]給沙盤加熱，致使離沙盤越近處空氣越稀薄，折射率越小。[2]目標反射光線進入人眼，光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)，到一定程度后發(fā)生全反射，看到倒影。18．（1）1.5；（2）【詳解】（1）折射率為sini—sinr圖像的斜率為（2）如圖所示設光束的邊界由C處水平射入，在B處發(fā)生全反射，∠OBC為臨界角，由sin∠OBC=由幾何關系得OC=Rsin∠OBC解得光柱的半徑19．【詳解】設光線在該材料中發(fā)生全反射的臨界角為C，光路如圖所示，根據(jù)幾何關系有設該材料的折射率的為n，則解得2