4.2全反射同步测试卷——2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）
文档属性
| 名称 | 4.2全反射同步测试卷——2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（word含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 904.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-10-29 22:19:40 | ||
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文档简介
2全反射同步测试卷
一、单选题
1．如图所示，一束细白光从半圆形玻璃砖顶点垂直于PQ向圆心O射去。保持入射光不变让玻璃砖绕圆心逆时针缓慢转动，当转过角时，恰好没有任何光线从PQ边射出。由此可以判定（ ）
A．红光的临界角是 B．红光的临界角是
C．紫光的临界角是 D．紫光的临界角是
2．如图是半径为R的半圆形玻璃砖，一束单色光从A点射入玻璃砖，在直径面上发生全反射，最终从B点射出玻璃砖（B点位置未标出），已知出射光与入射光之间互相垂直，真空中光速为c，则（ ）
A．玻璃砖的折射率为
B．光在玻璃砖内的速度为
C．光在玻璃砖中的临界角为
D．光在直径面上的全反射点P与O点的距离为
3．高速公路的标志牌常贴有“逆反射膜”，夜间行车时，它能使车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特别醒目。这种“逆反射膜”的内部均匀分布着一层直径为10ym的细玻璃球。下面分析单个微小球体对光的作用，如图所示，真空中的细光束以i=60°从A点入射到玻璃球表面，进入球内后在B点发生反射，然后从C点射出。下列说法正确的是（ ）
A．当折射率n=时，从C点射出的光线与A点的入射光线平行
B．若仅减小球的半径，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射
C．若仅增大球的折射率，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射
D．若仅增大入射光的频率，C点与A点的距离变大
4．如图所示，一束可见光以入射角从玻璃砖射向空气，经折射后分为a、b两束单色光。a、b两束光相比，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在玻璃中，a光的速度较大b光的速度
C．增大入射角，b光首先发生全反射
D．增大入射角，a光首先发生全反射
5．道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后，像被颠倒180°。如图所示，棱镜的橫截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，与CD平行的三条光线从AD面射入棱镜，经CD面反射后，反射光直接射到BC面上。已知棱镜的折射率为n=，则（ ）
A．光在玻璃中的波长比空气中的波长长
B．只有光线3在CD面上发生全反射
C．三条光线在CD面上都发生全反射
D．从BC面射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线3
6．关于全反射，下列说法中正确的是（ ）
A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线
B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射现象
D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射
7．如图所示，某棱镜的横截面为直角三角形ABC，其折射率为，已知∠A=30°、∠C=90°，一束平行于AC的光射向棱镜右侧界面，且折射后先射到AC面。若入射光线向下平移，则光从AB边射入到第一次射出棱镜的时间将（ ）
A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定
8．如图所示，一个玻璃是由半径为2m、弧度为210°的优弧AB构成，其折射率为2。该玻璃有一特殊功能：在弧AB上不能射出玻璃的光线将自动被玻璃吸收，能射出的光线一部分从玻璃射出，另一部分发生反射；在线段AO上，若光线接触AO端，将立即被全部吸收。现在玻璃的正右端60°角射入一均匀水平的光线，则能够从弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃总边长为（ ）
A．m B．m C．m D．m
9．现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成。如图所示，其截面ABC为直角三角形，∠ACB＝30°。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知CO＝AC＝L，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．光线在AC边的折射角为60°
B．该透明玻璃材料的折射率为2
C．该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45°
D．光线在工件中的传播时间为
10．波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距。则（下列表述中，脚“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）（ ）
A．这两束光的光子的动量P1>P2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1>U2
D．这两束光在玻璃中的传播速度满足v111．如图为某摄影师用相机抓拍到的某旅游景区的照片，对该照片和摄影师拍摄过程中涉及的光学知识，下列理解正确的是________。
A．图中的景物在水中的像不是实际光线会聚而成的
B．由于景物发出的光在平静的湖面上发生全反射，所以景物在水中的像看起来很亮
C．从相机中看不见湖面下物体的原因，可能是湖面下物体发出的光在湖面发生了全反射
D．如果摄影师向湖面靠近，从相机中仍不能看到湖面下的物体
E.如果摄影师远离湖面，从相机中一定看不到湖面下的物体
12．如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少，下列说法正确的是（ ）
A．这款油量计对所有液体都适用
B．随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C．观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D．可以用折射率为1.35的透明塑料来制作这款油量计
二、多选题
13．如图所示，图中阴影部分为一折射率的透明材料制成的柱形光学元件的横截面，为正方形，中间部分是圆形，为圆心，在处有一点光源。若只考虑首次沿横截面直接射向外表面的光线，则（ ）
A．外表面的发光长度占外表面总长度的
B．外表面的发光长度占外表面总长度的
C．射出外表面的光占光源发出光的
D．射出外表面的光占光源发出光的
14．如图，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，则下列判断正确的是（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在玻璃砖中，a光的速度大于b光的速度
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．以同一入射角从某介质射入空气，若a恰发生全反射，则b光一定能发生全反射
E.以同一入射角从某介质射入空气，若b光恰发生全反射，则a光一定能发生全反射
15．下列说法正确的是（ ）
A．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体所处的实际位置高
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮，是由于光的全反射
D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大
E.小孔成像是由于光的全反射
三、解答题
16．某透明物体的横截面如图所示，其中ABC为等腰直角三角形，AB为直角边，长度为L， ADC为一圆弧，其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n＝2.0。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体，求：
（1）光线从ADC圆弧射出的区域弧长s。
（2）光线从ADC圆弧射出，在透明物体中的最长时间t。
17．如图所示，为某种透明介质的截面图，为等腰直角三角形，BC为半径R=10cm的四分之一的圆弧，AB与水平面屏幕MN垂直并接触于A点，由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i=45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑，已知该介质对红光和紫光的折射率分别为，。
(1)判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；
(2)求两个亮斑间的距离。
2全反射同步测试卷参考答案
1．A
【详解】
当转过角时,可以知道光线在PQ界面上的入射角为。恰好没有任何光线从PQ边射出,可以知道临界角为，因为紫光的折射率最大，根据
由此可知：紫光的临界角最小,最先消失的是紫光，现在都没有光射出，说明临界角最大的红光也没有射出，所以可以知道红光的临界角为。故A项符合题意，BCD项不符合题意。
故选A。
2．D
【详解】
A．如图，在A处
在P处的入射角
入射光与出射光相互垂直，m、L两法线垂直，
， ，
故A错误；
B．根据
故B错误；
C．临界角
故C错误；
D．如图 ，所以
故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．由折射定律
r=30°
其光路图如图所示，由几何关系可知从C点射出的光线与A点的入射光线平行，A正确；
BC．由光路的可逆性知，无论减小球的半径或增大球的折射率，光在球内都不可能发生全反射，BC错误；
D．若仅增大入射光的频率，折射率变大，则B点将下移，由光路对称性知C将上移，故C点与A点距离将减小，D错误。
故选A。
4．D
【详解】
AB．因为玻璃对a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，根据
可知，在玻璃中，a光的速度小于b光的速度，选项AB错误；
CD．根据
分析知，a光的临界角比b光的小，逐渐增大入射角，先达到a光的临界角，则a光最先发生全反射，故C错误，D正确；
故选D。
5．C
【详解】
A．光的频率不变，波长与波速成正比，光从空气中射入玻璃中波速减小，则知光在玻璃中的波长比在空气中的波长小，故A错误；
BCD．作出如图所示光路图，设光线在棱镜中发生全反射的临界角为C，有
解得
C=45°
根据折射定律
解得
r=30°
由几何知识求得光线在CD面上的入射角θ=75°>45°，所以三条光线在CD面上都能发生全反射，且三条光线平行；由光路图可判断知距离C点最近的为光线1，故BD错误，C正确；
故选C。
6．D
【详解】
A．发生全反射时，所有光线全部反射，没有折射光线，A错误；
B．光线从光密介质射向光疏介质时，并且入射角大于临界角时，才会发生全反射现象，B错误；
C．光从光疏介质射向光密介质时，入射角大于折射角，不可能发生全反射现象，C错误；
D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射，使反射的光线特不强，从而看起来特别明亮，D正确。
故选D。
7．A
【详解】
如图，由几何关系可得
根据折射定律
解得
由几何关系可知，折射光线在AC边的入射角为
光线发生全反射的临界角为
因为
所以光线在AC面能发生全反射如图所示，由几何关系可知，当入射光线向下平移，光在棱镜内两次的折射光线相互平行，全反射时的光线也相互平行，由几何关系可知，当入射光线向下平移，其在在棱镜内传播的路程增大，所以光从AB边射入到第一次射出棱镜的时间将变长，则A正确；BCD错误；
故选A。
8．A
【详解】
由公式
解得：临界角，设入射光线从某位置P点入射的光线，照射到AB弧面上Q点时，入射角恰好等于临界角，则能射出的光线的区域对应的圆心角为，则能射出光线的部分AB面的弧长为
设从Q点反射的光线与OA交于S点，则△OQS为直角三角形，且，则被AO段吸收的玻璃的长度为
因此能够从弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃总边长为
故选A。
9．C
【详解】
A．画出光路图如图
由图中几何关系可知光线在AC边的折射角
r＝30°
A错误；
B．折射率
n＝
其中
i＝45°，r＝30°
可得
n＝
B错误；
C．由于
sinC＝
可得，全反射临界角为
C＝45°
C正确；
D．根据几何关系可知
OD＝L，DE＝L
光在工件中的传播速度
v＝
则光在工件中的传播时间为
t＝
D错误。
故选C。
10．B
【详解】
由干涉条纹间距的公式可知，。
A．由光子的动量，可知，故A错误；
B．由可知，两光子频率，即光子2的频率大，根据频率与介质的折射率关系可知，折射率关系为，由临界角和折射率的关系，可知这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2，故B正确；
C．由光电效应方程可知频率越大逸出的光电子的初动能越大，又由可知，频率越大，遏止电压越大，则，故C错误；
D．由折射率可知，折射率越大，这两束光在玻璃中的传播速度越小，则，故D错误。
故选B。
11．ACE
【详解】
A．图中的景物在水中的像是反射光线反向延长线相交形成的虚像，不是实际光线会聚而成的，故A正确；
B．发生全反射的必要条件是光从光密介质射入光疏介质，可知，景物发出的光在平静的湖面上不能发生全反射，而发生了反射，所以景物在水中的像看起来很亮，故B错误；
C．湖面下的物体发出的光线斜射到湖面上时，光线的入射角较大，当该入射角大于等于全反射的临界角时，在湖面发生了全反射，因而相机中可能看不见湖面下的物体，C正确；
D．如果摄影师向湖面靠近，根据反射定律知，反射光线可能射不到相机中，则从相机中可能看到湖面下的物体，D错误；
E．远离湖面一定看不到湖面下的物体，E正确。
故选ACE。
12．B
【详解】
A．由于油的折射率大于塑料的折射率，故光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，但是换做其他液体，则其折射率不一定大于塑料的折射率，则光线在塑料和液体的界面不一定发生折射，即这款油量计不是对所有液体都适用，选项A错误；
B．如果当油面下降，塑料露出油面时，光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，故人看起来是明亮的，因为右边塑料最短，可知随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮，选项B正确；
C．观察窗亮的部分越长，说明油面越低，剩余油量越少，选项C错误；
D．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率
故D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
AB．如图所示，由折射率可知，该种材料发生全反射的临界角，即上只有发光，不发光，即
因而外表面的发光长度占外表面总长度的，A正确，B错误；
CD．由于
射出外表面的光占光源发出光的，C错误，D正确。
故选AD。
14．ACE
【详解】
A．由光路图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，可知玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确；
B．根据
知，a光的折射率大，则a光在玻璃砖中传播速度小，故B错误；
C．a光的折射率较大，则a光的频率较大，根据
知，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确；
D．根据
sinC=
知，a光的折射率较大，则a光发生全反射的临界角较小，以相同的入射角从介质射入空气，a光能发生全反射，b光不一定能发生全反射，故D错误；
E．a光发生全反射的临界角较小，以相同的入射角从介质射入空气，b光能发生全反射，b光一定能发生全反射，故E正确。
故选ACE。
15．ABC
【详解】
A．由于光的折射，当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体的实际位置高，选项A正确；
B．光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，选项B正确；
C．在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮，是由于光在裂缝处发生全反射，选项C正确；
D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小，选项D错误；
E．小孔成像是由于光的直线传播，E错误。
故选ABC。
16．（1）；（2）
【详解】
由全反射的临界角可知
透明体的临界角为30°，如下图
从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于临界角，恰好发生全反射，由几何关系可知
圆弧EDF的长度
（2）由几何关系可知，光线经过BC面发生全发射后，经半圆的中心射出时，光线的路径最长，时间最长
光线的介质中的传播速度为
光线的介质中的路径为
光线从ADC圆弧射出，在透明物体中的最长时间
17．(1)AM处的亮斑为红色，AN处的亮斑为红色与紫色的混合色；(2)
【详解】
(1)设红光和紫光的临界角分别为C1、C2，分别满足
解得
，
由题意可知
故紫光在AB面发生全反射，而红光在AB面一部分折射，一部分反射，且由几何关系可知，反射光线与AC垂直，所以在AM处产生的亮斑为红色，在AN处产生的亮斑为红色与紫色的混合色。
(2)光路如图所示
设红光的折射角为r，两个光斑分别为P1、P2，根据折射定律可得
解得
由几何知识可得
解得
由几何知识可得为等腰直角三角形，可知
所以两个亮斑间的距离为
试卷第1页，共3页
一、单选题
1．如图所示，一束细白光从半圆形玻璃砖顶点垂直于PQ向圆心O射去。保持入射光不变让玻璃砖绕圆心逆时针缓慢转动，当转过角时，恰好没有任何光线从PQ边射出。由此可以判定（ ）
A．红光的临界角是 B．红光的临界角是
C．紫光的临界角是 D．紫光的临界角是
2．如图是半径为R的半圆形玻璃砖，一束单色光从A点射入玻璃砖，在直径面上发生全反射，最终从B点射出玻璃砖（B点位置未标出），已知出射光与入射光之间互相垂直，真空中光速为c，则（ ）
A．玻璃砖的折射率为
B．光在玻璃砖内的速度为
C．光在玻璃砖中的临界角为
D．光在直径面上的全反射点P与O点的距离为
3．高速公路的标志牌常贴有“逆反射膜”，夜间行车时，它能使车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特别醒目。这种“逆反射膜”的内部均匀分布着一层直径为10ym的细玻璃球。下面分析单个微小球体对光的作用，如图所示，真空中的细光束以i=60°从A点入射到玻璃球表面，进入球内后在B点发生反射，然后从C点射出。下列说法正确的是（ ）
A．当折射率n=时，从C点射出的光线与A点的入射光线平行
B．若仅减小球的半径，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射
C．若仅增大球的折射率，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射
D．若仅增大入射光的频率，C点与A点的距离变大
4．如图所示，一束可见光以入射角从玻璃砖射向空气，经折射后分为a、b两束单色光。a、b两束光相比，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．在玻璃中，a光的速度较大b光的速度
C．增大入射角，b光首先发生全反射
D．增大入射角，a光首先发生全反射
5．道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后，像被颠倒180°。如图所示，棱镜的橫截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，与CD平行的三条光线从AD面射入棱镜，经CD面反射后，反射光直接射到BC面上。已知棱镜的折射率为n=，则（ ）
A．光在玻璃中的波长比空气中的波长长
B．只有光线3在CD面上发生全反射
C．三条光线在CD面上都发生全反射
D．从BC面射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线3
6．关于全反射，下列说法中正确的是（ ）
A．发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线
B．光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光疏介质射向光密介质时，也可能发生全反射现象
D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射
7．如图所示，某棱镜的横截面为直角三角形ABC，其折射率为，已知∠A=30°、∠C=90°，一束平行于AC的光射向棱镜右侧界面，且折射后先射到AC面。若入射光线向下平移，则光从AB边射入到第一次射出棱镜的时间将（ ）
A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定
8．如图所示，一个玻璃是由半径为2m、弧度为210°的优弧AB构成，其折射率为2。该玻璃有一特殊功能：在弧AB上不能射出玻璃的光线将自动被玻璃吸收，能射出的光线一部分从玻璃射出，另一部分发生反射；在线段AO上，若光线接触AO端，将立即被全部吸收。现在玻璃的正右端60°角射入一均匀水平的光线，则能够从弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃总边长为（ ）
A．m B．m C．m D．m
9．现有一三棱柱工件，由透明玻璃材料组成。如图所示，其截面ABC为直角三角形，∠ACB＝30°。现有一条光线沿着截面从AC边上的O点以45°的入射角射入工件，折射后到达BC边发生全反射，垂直AB边射出。已知CO＝AC＝L，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．光线在AC边的折射角为60°
B．该透明玻璃材料的折射率为2
C．该光线在透明玻璃材料中发生全反射的临界角为45°
D．光线在工件中的传播时间为
10．波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距。则（下列表述中，脚“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）（ ）
A．这两束光的光子的动量P1>P2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1>U2
D．这两束光在玻璃中的传播速度满足v1
A．图中的景物在水中的像不是实际光线会聚而成的
B．由于景物发出的光在平静的湖面上发生全反射，所以景物在水中的像看起来很亮
C．从相机中看不见湖面下物体的原因，可能是湖面下物体发出的光在湖面发生了全反射
D．如果摄影师向湖面靠近，从相机中仍不能看到湖面下的物体
E.如果摄影师远离湖面，从相机中一定看不到湖面下的物体
12．如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少，下列说法正确的是（ ）
A．这款油量计对所有液体都适用
B．随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C．观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D．可以用折射率为1.35的透明塑料来制作这款油量计
二、多选题
13．如图所示，图中阴影部分为一折射率的透明材料制成的柱形光学元件的横截面，为正方形，中间部分是圆形，为圆心，在处有一点光源。若只考虑首次沿横截面直接射向外表面的光线，则（ ）
A．外表面的发光长度占外表面总长度的
B．外表面的发光长度占外表面总长度的
C．射出外表面的光占光源发出光的
D．射出外表面的光占光源发出光的
14．如图，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b，则下列判断正确的是（ ）
A．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率
B．在玻璃砖中，a光的速度大于b光的速度
C．a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长
D．以同一入射角从某介质射入空气，若a恰发生全反射，则b光一定能发生全反射
E.以同一入射角从某介质射入空气，若b光恰发生全反射，则a光一定能发生全反射
15．下列说法正确的是（ ）
A．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体所处的实际位置高
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的
C．在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮，是由于光的全反射
D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大
E.小孔成像是由于光的全反射
三、解答题
16．某透明物体的横截面如图所示，其中ABC为等腰直角三角形，AB为直角边，长度为L， ADC为一圆弧，其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为n＝2.0。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入该透明物体，求：
（1）光线从ADC圆弧射出的区域弧长s。
（2）光线从ADC圆弧射出，在透明物体中的最长时间t。
17．如图所示，为某种透明介质的截面图，为等腰直角三角形，BC为半径R=10cm的四分之一的圆弧，AB与水平面屏幕MN垂直并接触于A点，由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O，在AB分界面上的入射角i=45°，结果在水平屏幕MN上出现两个亮斑，已知该介质对红光和紫光的折射率分别为，。
(1)判断在AM和AN两处产生亮斑的颜色；
(2)求两个亮斑间的距离。
2全反射同步测试卷参考答案
1．A
【详解】
当转过角时,可以知道光线在PQ界面上的入射角为。恰好没有任何光线从PQ边射出,可以知道临界角为，因为紫光的折射率最大，根据
由此可知：紫光的临界角最小,最先消失的是紫光，现在都没有光射出，说明临界角最大的红光也没有射出，所以可以知道红光的临界角为。故A项符合题意，BCD项不符合题意。
故选A。
2．D
【详解】
A．如图，在A处
在P处的入射角
入射光与出射光相互垂直，m、L两法线垂直，
， ，
故A错误；
B．根据
故B错误；
C．临界角
故C错误；
D．如图 ，所以
故D正确。
故选D。
3．A
【详解】
A．由折射定律
r=30°
其光路图如图所示，由几何关系可知从C点射出的光线与A点的入射光线平行，A正确；
BC．由光路的可逆性知，无论减小球的半径或增大球的折射率，光在球内都不可能发生全反射，BC错误；
D．若仅增大入射光的频率，折射率变大，则B点将下移，由光路对称性知C将上移，故C点与A点距离将减小，D错误。
故选A。
4．D
【详解】
AB．因为玻璃对a光的偏折程度大于b光，所以玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，根据
可知，在玻璃中，a光的速度小于b光的速度，选项AB错误；
CD．根据
分析知，a光的临界角比b光的小，逐渐增大入射角，先达到a光的临界角，则a光最先发生全反射，故C错误，D正确；
故选D。
5．C
【详解】
A．光的频率不变，波长与波速成正比，光从空气中射入玻璃中波速减小，则知光在玻璃中的波长比在空气中的波长小，故A错误；
BCD．作出如图所示光路图，设光线在棱镜中发生全反射的临界角为C，有
解得
C=45°
根据折射定律
解得
r=30°
由几何知识求得光线在CD面上的入射角θ=75°>45°，所以三条光线在CD面上都能发生全反射，且三条光线平行；由光路图可判断知距离C点最近的为光线1，故BD错误，C正确；
故选C。
6．D
【详解】
A．发生全反射时，所有光线全部反射，没有折射光线，A错误；
B．光线从光密介质射向光疏介质时，并且入射角大于临界角时，才会发生全反射现象，B错误；
C．光从光疏介质射向光密介质时，入射角大于折射角，不可能发生全反射现象，C错误；
D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，就是因为光从水或玻璃射向气泡时，在界面发生全反射，使反射的光线特不强，从而看起来特别明亮，D正确。
故选D。
7．A
【详解】
如图，由几何关系可得
根据折射定律
解得
由几何关系可知，折射光线在AC边的入射角为
光线发生全反射的临界角为
因为
所以光线在AC面能发生全反射如图所示，由几何关系可知，当入射光线向下平移，光在棱镜内两次的折射光线相互平行，全反射时的光线也相互平行，由几何关系可知，当入射光线向下平移，其在在棱镜内传播的路程增大，所以光从AB边射入到第一次射出棱镜的时间将变长，则A正确；BCD错误；
故选A。
8．A
【详解】
由公式
解得：临界角，设入射光线从某位置P点入射的光线，照射到AB弧面上Q点时，入射角恰好等于临界角，则能射出的光线的区域对应的圆心角为，则能射出光线的部分AB面的弧长为
设从Q点反射的光线与OA交于S点，则△OQS为直角三角形，且，则被AO段吸收的玻璃的长度为
因此能够从弧AB上射出以及被AO段吸收的玻璃总边长为
故选A。
9．C
【详解】
A．画出光路图如图
由图中几何关系可知光线在AC边的折射角
r＝30°
A错误；
B．折射率
n＝
其中
i＝45°，r＝30°
可得
n＝
B错误；
C．由于
sinC＝
可得，全反射临界角为
C＝45°
C正确；
D．根据几何关系可知
OD＝L，DE＝L
光在工件中的传播速度
v＝
则光在工件中的传播时间为
t＝
D错误。
故选C。
10．B
【详解】
由干涉条纹间距的公式可知，。
A．由光子的动量，可知，故A错误；
B．由可知，两光子频率，即光子2的频率大，根据频率与介质的折射率关系可知，折射率关系为，由临界角和折射率的关系，可知这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1>C2，故B正确；
C．由光电效应方程可知频率越大逸出的光电子的初动能越大，又由可知，频率越大，遏止电压越大，则，故C错误；
D．由折射率可知，折射率越大，这两束光在玻璃中的传播速度越小，则，故D错误。
故选B。
11．ACE
【详解】
A．图中的景物在水中的像是反射光线反向延长线相交形成的虚像，不是实际光线会聚而成的，故A正确；
B．发生全反射的必要条件是光从光密介质射入光疏介质，可知，景物发出的光在平静的湖面上不能发生全反射，而发生了反射，所以景物在水中的像看起来很亮，故B错误；
C．湖面下的物体发出的光线斜射到湖面上时，光线的入射角较大，当该入射角大于等于全反射的临界角时，在湖面发生了全反射，因而相机中可能看不见湖面下的物体，C正确；
D．如果摄影师向湖面靠近，根据反射定律知，反射光线可能射不到相机中，则从相机中可能看到湖面下的物体，D错误；
E．远离湖面一定看不到湖面下的物体，E正确。
故选ACE。
12．B
【详解】
A．由于油的折射率大于塑料的折射率，故光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，但是换做其他液体，则其折射率不一定大于塑料的折射率，则光线在塑料和液体的界面不一定发生折射，即这款油量计不是对所有液体都适用，选项A错误；
B．如果当油面下降，塑料露出油面时，光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，故人看起来是明亮的，因为右边塑料最短，可知随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮，选项B正确；
C．观察窗亮的部分越长，说明油面越低，剩余油量越少，选项C错误；
D．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率
故D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
AB．如图所示，由折射率可知，该种材料发生全反射的临界角，即上只有发光，不发光，即
因而外表面的发光长度占外表面总长度的，A正确，B错误；
CD．由于
射出外表面的光占光源发出光的，C错误，D正确。
故选AD。
14．ACE
【详解】
A．由光路图可知，a光的偏折程度大于b光的偏折程度，可知玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，故A正确；
B．根据
知，a光的折射率大，则a光在玻璃砖中传播速度小，故B错误；
C．a光的折射率较大，则a光的频率较大，根据
知，a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，故C正确；
D．根据
sinC=
知，a光的折射率较大，则a光发生全反射的临界角较小，以相同的入射角从介质射入空气，a光能发生全反射，b光不一定能发生全反射，故D错误；
E．a光发生全反射的临界角较小，以相同的入射角从介质射入空气，b光能发生全反射，b光一定能发生全反射，故E正确。
故选ACE。
15．ABC
【详解】
A．由于光的折射，当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体的实际位置高，选项A正确；
B．光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，选项B正确；
C．在光的照射下，玻璃杯裂缝处看上去比周围明显亮，是由于光在裂缝处发生全反射，选项C正确；
D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小，选项D错误；
E．小孔成像是由于光的直线传播，E错误。
故选ABC。
16．（1）；（2）
【详解】
由全反射的临界角可知
透明体的临界角为30°，如下图
从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于临界角，恰好发生全反射，由几何关系可知
圆弧EDF的长度
（2）由几何关系可知，光线经过BC面发生全发射后，经半圆的中心射出时，光线的路径最长，时间最长
光线的介质中的传播速度为
光线的介质中的路径为
光线从ADC圆弧射出，在透明物体中的最长时间
17．(1)AM处的亮斑为红色，AN处的亮斑为红色与紫色的混合色；(2)
【详解】
(1)设红光和紫光的临界角分别为C1、C2，分别满足
解得
，
由题意可知
故紫光在AB面发生全反射，而红光在AB面一部分折射，一部分反射，且由几何关系可知，反射光线与AC垂直，所以在AM处产生的亮斑为红色，在AN处产生的亮斑为红色与紫色的混合色。
(2)光路如图所示
设红光的折射角为r，两个光斑分别为P1、P2，根据折射定律可得
解得
由几何知识可得
解得
由几何知识可得为等腰直角三角形，可知
所以两个亮斑间的距离为
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