2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册4.2全反射同步练习基础过关（word版含答案）
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册4.2全反射同步练习基础过关（word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 755.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-04 12:55:26 | ||
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文档简介
4.2全反射同步练习基础过关--2021~2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修一
练习
一、单选题，共10小题
1．如图是同一单色光从介质a射向介质b时的光路图，由此可知（ ）
A．a是光密介质，b是光疏介质
B．增大入射角，光在界面可能发生全反射
C．光在介质a中的频率大于在介质b中的频率
D．光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度
2．一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法错误的是（ ）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．波长越长的光在光纤中传播的速度越大
C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
3．如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰船舶、楼台、亭阁、集市等出现在远方的空中。沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可即，这就是“蜃景”。下列有关蜃景的说法错误的是（ ）
A．海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是蜃景，B是景物
D．C是蜃景，D是景物
4．图示为用某种透明材料制成的长方形透明体的横截面，，，E为中点。现让一束光沿纸面以与成角的方向从E点射入透明体，若第一次射出透明体的位置为Q，已知透明体的折射率，则Q、C两点间的距离及光在透明体中传播的时间正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（ ）
A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最小
D．当入射角由45°逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射
6．如图所示，一束白光以入射角射向三棱镜，在光屏上形成彩色光带，则（ ）
A．处光的波长小于处光的波长
B．在棱镜中，处光的传播速度小于处光的传播速度
C．增大，处的光可能在面上发生全反射
D．减小，处的光可能在面上发生全反射
7．已知介质对某单色光的临界角为C，则不正确的是（ ）
A．该介质对单色光的折射率等于
B．此单色光在该介质中的传播速度等于csinC（c是光在真空中的传播速度）
C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍
D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍
8．如图所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出。已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示，在透明均匀介质内有一个半径为R的球状空气泡，单色平行光从左侧水平射入，其中的一束细光束在A点以入射角从介质射入气泡，射出气泡时光线方向偏转了30（不考虑多次反射的情况），则在介质中能射入气泡的平行光的面积是（ ）
A． B． C．πR2 D．
10．截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图，三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是（ ）
A．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的
B．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的
C．若DE发出的单色光频率变大，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大
D．若DE发出的单色光频率变大，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小
二、多选题，共5小题
11．如图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长的竖立的长方体玻璃砖和光屏，BC、MN、PQ三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧BAC移动，从点光源发出的一束白光始终正对圆心O射入半圆形玻璃砖，经过长方体玻璃砖后，打在光屏上。已知玻璃对紫光的折射率为n=1.532，若不考虑光在各个界面的反射，则下列说法正确的是（ ）
A．点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上总有彩色光斑
B．点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上的红色光斑的移动范围比紫色光斑的大
C．点光源在A点时，光屏上的红色光斑在紫色光斑的上方
D．点光源在A点时，若撤去长方体玻璃砖，光屏上的红色光斑将向上移动
12．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC。由、两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有光射出，光路图如图所示。则、两束光（ ）
A．在真空中，光的传播速度比b光的大
B．在棱镜内，光的传播速度比b光的小
C．光可能是红光，b光可能是蓝光
D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
13．如图所示的ACBO为透明柱体的横截面，其形状为半圆，一细束激光从非常靠近A端的一点以入射角i射向透明体，若除全反射外不考虑其他反射，结果发现激光恰好只能从平面上非常靠近B端的点射出，下列说法正确的是（ ）
A．透明体材料的折射率一定等于或大于
B．激光在曲面上至少发生一次全反射
C．入射角i相同时，激光在曲面上发生全反射的次数越多材料的折射率越大
D．激光从透明体射出时，折射角总等于入射角
14．某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是（ ）
A．绿光在CD边的出射点在F点下方
B．绿光在CD边出射的方向与BC平行
C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长
D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等
15．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射入E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜的折射率为 B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，频率变小 D．光从空气进入棱镜，波速变小
三、填空题，共3小题
16．如图所示，一束光线从玻璃球的A点射入，入射角为60° ，折射入球后，经过一次反射再折射到球外的光线恰好平行于入射光线。则玻璃球的折射率为_________，B点_______光线折射出玻璃球（选填“有”或“没有”）
17．在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示．当光线是由空气射入玻璃砖时，则θ1和θ2中为入射角的是_______；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是_______；从图线可知玻璃砖的折射率是_______．
18．2009年诺贝尔物理学奖授予华商物理学家高，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的__________（选填“大”或“小”），而光在光纤内芯（内层玻璃）的传播速率比在外套（外层玻璃）的传播速率__________（选填“大”或“小”）。
四、解答题，共2小题
19．将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，且单色光从射入圆柱体A到射出圆柱体B经过的总时间为。光在真空中传播速度为c，不考虑多次反射，求：
（1）半圆柱体对该单色光的折射率；
（2）当时，单色光从圆柱体B射出位置相对A的圆心下移距离h。
20．如图所示，一玻璃球的半径为R，折射率为球心为O，为直径，四点在一条直线上，且， 在A点有一光源能向球内各个方向发出光线，球外空间为真空，真空中的光速为c，求：
（a）光从A点沿直线传播到M点需要的时间；
（b）不考虑光在球面内反射后再折射的情况，球面上有光线射出的面积有多大。
试卷第2页，共2页
试卷第1页，共1页
参考答案
1．D
【详解】
A．结合光路图可判定入射角大于折射角，可知介质a是光疏介质，b是光密介质，故A错误；
B．全反射发生在从光密介质到光疏介质过程，故B错误；
C．同一单色光在不同介质中传播，频率不变，即光在介质a中的频率等于在介质b中的频率，故C错误；
D．由折射率
可知
所以，光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确；
BC．波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v=，光在光纤中传播的速度越大，故选项B正确，C错误；
D．根据知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项D正确。
本题选错误的，故选C。
3．B
【详解】
海面上，下层空气的温度比上层的低，密度比上层的大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小；沙面上，下层空气的温度比上层的高，密度比上层的小，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，故ACD正确，与题意不符；B错误，与题意相符。
故选B。
4．A
【详解】
光路图如图所示，光线在E点的入射角i=60°，则根据
解得
因为
则C＜45°，光线射到BC边上的F点时发生全反射，然后射到CD边上的Q点，则第一次射出透明体的位置Q与C两点间的距离为
光线在介质中传播速度
光在透明体中传播的距离
光在透明体中传播的时间为
BCD错误，A正确。
故选A。
5．D
【详解】
A．因为 ，根据折射定律， ，同理，根据光的可逆性，光从2射向1或者小2射向3时，入射角相等，则，所以，介质3的折射率最最大，介质2的折射率最小，A错误；
B．因为，介质2对介质1和介质3来说都是光疏介质，B错误；
C．因为和 ，光在介质2中的速度最大，C错误；
D．光从介质1进入介质2时，是从光疏介质进入光密介质，可能发生全反射，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．由光路图可知，b光的偏折程度大于a光的偏折程度，所以b光的折射率大，b侧光的频率大，波长短，故A错误；
B．由折射率
可知因为b光的折射率大，所以在棱镜中，处光的传播速度大于处光的传播速度，故B错误；
C．光在从折射率大的物质射入折射率小的物质时才会发生全反射，故在AB面不会发生全反射，故C错误；
D．由图
可知减小，增大到，当时，就会在AC面发生全反射，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．根据临界角公式
得
故A正确；
B．光在介质中的传播速度
故B正确；
C．设光在真空中与介质中的波长分别为和，由
联立可得
则
故C正确；
D．光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中的频率相等，故D错误。
本题选错误项，故选D。
8．A
【详解】
根据折射率公式得
，
单色光在玻璃砖中通过的光程为
则单色光在玻璃砖中通过的时间为
故选A。
9．A
【详解】
由题，入射时光路图如图1所示，
由几何知识，可得如图1内角2θ=30°，可得θ=15°，所以
当光线入射恰好发生全反射如图2所示时，
由
可得
C=45°
平行光能射入气泡的半径
可得面积
故A正确，BCD错误；
故选A。
10．D
【详解】
AB．由题可知
sinC=
临界角为45°，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA′C′C平面上有一半的面积有光线射出，故AB错误。
CD．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变大时，折射率也会变大，导致临界角会减小，出射光线区域的面积将减小，故C错误，D正确。
故选D。
11．BC
【详解】
A．光线靠近玻璃砖的直边时，会发生全反射，没有光斑，且当入射光与BC垂直时，光线不发生偏折，在光屏上没有彩色光斑，故A错误；
C．由于红光的折射率比紫光的折射率小，红光通过半圆形玻璃砖后的折射角比紫光的小，则点光源在A点时，光屏上的红色光斑在紫色光斑的上方，故C正确；
B．由光的折射、全反射规律及几何关系分析可知，点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上红色光斑的移动范围比紫色光斑的大，故B正确；
D．点光源在A点时，光线通过长方体玻璃砖后会向上发生移动，若撤去长方体玻璃砖，光屏上的红色光斑将向下移动，故D错误。
故选BC。
12．CD
【详解】
AB．由于在CD、AE边只有光射出，故b光发生全反射而a光没有发生全反射，可知，b光的临界角C较小，由
可知，b光的折射率较大，由
可知，在棱镜内，光的传播速度比b光的大，在真空中，光、b光的传播速度c相同，AB错误；
C．红光的折射率比蓝光小，故光可能是红光，b光可能是蓝光，C正确；
D．以相同的入射角i从空气斜射入水中，由
可知，b光的折射角r较小，D正确。
故选CD。
13．BCD
【详解】
A．当激光射入透明体的折射角小于时，激光入射到曲面时的入射角大于，由
可知材料的折射率可小于，故A错误；
B．如图，根据光路图可知激光至少在曲面上发生一次全反射才能经B射出，故B正确；
C．如图，入射角i相同时，材料的折射率越大，折射角越小，根据几何知识可知激光在曲面上发生全反射的次数越多，故C正确；
D．激光从B处射出，由对称关系可知反射角处处相等，射到B处的光线的入射角等于A处的折射角，故D正确。
故选BCD。
14．BC
【详解】
A．画出光路图，由于红光经过左边中点E，又经过右边中点F，根据对称性可知，红光从AB边进入棱镜后射到BC边的中点G，发生全反射，平行于BC边射出，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以E点出射角小于红光E点的出射角；画出光路图，容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方，A错误；
B．由光路图可知，出介质时，折射率不变，由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等，所以也平行于BC边射出，B正确；
CD．由于光的速度非常大，所以可以忽略绿光和红光在介质内的路程差，可看作在介质内的路程几乎相同，由公式
可知，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以介质内绿光速度小于红光速度，则绿光在玻璃砖内传播时间长于红光，C正确D错误。
故选BC。
15．AD
【详解】
A．由几何知识可知：光线在AB面上入射角为
折射角为
则棱镜的折射率为
故A正确；
B．由几何关系知，光在F点的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆原理知，光在F点不能发生全反射，故B错误；
CD．光从空气进入棱镜，频率不变，由
可得波速变小，由
可知波长变小，故D正确，C错误。
故选AD。
16． 有
【详解】
[1] 光路图如图
由几何关系可得
则得
玻璃球的折射率为
[2] 设全反射临界角为C，则有
光线射到B点时入射角为
因为
所以光线在B点不能发生全反射，光线折射出玻璃球
17． 0.67 1.50
【详解】
试题分析：当光线是由空气射入玻璃砖时，入射角大于折射角，所以入射角为；由图可知折射率；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值．
考点：折射定律；临界角．
18．大 小
【详解】
[1]光纤通信是利用了光的全反射原理，全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角，所以内芯的折射率大于外套的折射率。
[2]由可知，在折射率越大的介质中，光的传播速度越小，所以光在光纤内芯（内层玻璃）的传播速率比在外套（外层玻璃）的传播速率小。
19．（1）；（2）
【详解】
（1）当时，A右侧恰好无光线射出，即光线发生全反射，根据全反射条件可知
解得
（2）光路图如图所示
根据折射定律，有
解得
在半圆柱B表面，根据发射定律，有
解得
设两半圆柱体圆心距离为L，则有
解得
单色光从圆柱体B射出位置相对A的圆心下移距离
联立解得
20．（a）；（b）
【详解】
（a）由折射定律知在球内
则
在球外
总时间
（b）设发生全反射的临界角为C，则有
可得
由下图可知，左半球有光线射出故
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
练习
一、单选题，共10小题
1．如图是同一单色光从介质a射向介质b时的光路图，由此可知（ ）
A．a是光密介质，b是光疏介质
B．增大入射角，光在界面可能发生全反射
C．光在介质a中的频率大于在介质b中的频率
D．光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度
2．一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法错误的是（ ）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．波长越长的光在光纤中传播的速度越大
C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
3．如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰船舶、楼台、亭阁、集市等出现在远方的空中。沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可即，这就是“蜃景”。下列有关蜃景的说法错误的是（ ）
A．海面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面上，上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是蜃景，B是景物
D．C是蜃景，D是景物
4．图示为用某种透明材料制成的长方形透明体的横截面，，，E为中点。现让一束光沿纸面以与成角的方向从E点射入透明体，若第一次射出透明体的位置为Q，已知透明体的折射率，则Q、C两点间的距离及光在透明体中传播的时间正确的是（ ）
A． B．
C． D．
5．一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（ ）
A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最小
D．当入射角由45°逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射
6．如图所示，一束白光以入射角射向三棱镜，在光屏上形成彩色光带，则（ ）
A．处光的波长小于处光的波长
B．在棱镜中，处光的传播速度小于处光的传播速度
C．增大，处的光可能在面上发生全反射
D．减小，处的光可能在面上发生全反射
7．已知介质对某单色光的临界角为C，则不正确的是（ ）
A．该介质对单色光的折射率等于
B．此单色光在该介质中的传播速度等于csinC（c是光在真空中的传播速度）
C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sinC倍
D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍
8．如图所示为长方形玻璃砖一横截面ABQD，BQ边长为L，一束单色光从AB边上的P点进入玻璃砖，在AD边上的某点恰好发生全反射后从Q点射出。已知玻璃砖对这种单色光的折射率为n，光在真空中的传播速度为c，则单色光在玻璃砖中通过的时间为（ ）
A． B． C． D．
9．如图所示，在透明均匀介质内有一个半径为R的球状空气泡，单色平行光从左侧水平射入，其中的一束细光束在A点以入射角从介质射入气泡，射出气泡时光线方向偏转了30（不考虑多次反射的情况），则在介质中能射入气泡的平行光的面积是（ ）
A． B． C．πR2 D．
10．截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图，三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是（ ）
A．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的
B．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的
C．若DE发出的单色光频率变大，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大
D．若DE发出的单色光频率变大，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小
二、多选题，共5小题
11．如图所示，自左向右依次固定放置半圆形玻璃砖、足够长的竖立的长方体玻璃砖和光屏，BC、MN、PQ三个表面相互平行。一点光源可沿着圆弧BAC移动，从点光源发出的一束白光始终正对圆心O射入半圆形玻璃砖，经过长方体玻璃砖后，打在光屏上。已知玻璃对紫光的折射率为n=1.532，若不考虑光在各个界面的反射，则下列说法正确的是（ ）
A．点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上总有彩色光斑
B．点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上的红色光斑的移动范围比紫色光斑的大
C．点光源在A点时，光屏上的红色光斑在紫色光斑的上方
D．点光源在A点时，若撤去长方体玻璃砖，光屏上的红色光斑将向上移动
12．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC。由、两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有光射出，光路图如图所示。则、两束光（ ）
A．在真空中，光的传播速度比b光的大
B．在棱镜内，光的传播速度比b光的小
C．光可能是红光，b光可能是蓝光
D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
13．如图所示的ACBO为透明柱体的横截面，其形状为半圆，一细束激光从非常靠近A端的一点以入射角i射向透明体，若除全反射外不考虑其他反射，结果发现激光恰好只能从平面上非常靠近B端的点射出，下列说法正确的是（ ）
A．透明体材料的折射率一定等于或大于
B．激光在曲面上至少发生一次全反射
C．入射角i相同时，激光在曲面上发生全反射的次数越多材料的折射率越大
D．激光从透明体射出时，折射角总等于入射角
14．某玻璃砖的横截面是底角为45°的等腰梯形，如图，一束由红绿两色组成的复色光从AB边中点E平行于BC边射入后，两种色光在BC边均发生全反射后再从CD边射出玻璃砖，其中的红光的射出点是CD边中点F。除了全反射，不考虑光在玻璃砖内的多次反射，则下列说法正确的是（ ）
A．绿光在CD边的出射点在F点下方
B．绿光在CD边出射的方向与BC平行
C．绿光在玻璃砖内传播的时间一定比红光要长
D．绿光在玻璃砖内传播的时间可能和红光相等
15．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射入E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法正确的是（ ）
A．该棱镜的折射率为 B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，频率变小 D．光从空气进入棱镜，波速变小
三、填空题，共3小题
16．如图所示，一束光线从玻璃球的A点射入，入射角为60° ，折射入球后，经过一次反射再折射到球外的光线恰好平行于入射光线。则玻璃球的折射率为_________，B点_______光线折射出玻璃球（选填“有”或“没有”）
17．在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示．当光线是由空气射入玻璃砖时，则θ1和θ2中为入射角的是_______；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值是_______；从图线可知玻璃砖的折射率是_______．
18．2009年诺贝尔物理学奖授予华商物理学家高，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的__________（选填“大”或“小”），而光在光纤内芯（内层玻璃）的传播速率比在外套（外层玻璃）的传播速率__________（选填“大”或“小”）。
四、解答题，共2小题
19．将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上下错开一定距离，如图所示，用一束单色光沿半径照射半圆柱体A，设圆心处入射角为，当时，A右侧恰好无光线射出；当时，有光线沿B的半径射出，且单色光从射入圆柱体A到射出圆柱体B经过的总时间为。光在真空中传播速度为c，不考虑多次反射，求：
（1）半圆柱体对该单色光的折射率；
（2）当时，单色光从圆柱体B射出位置相对A的圆心下移距离h。
20．如图所示，一玻璃球的半径为R，折射率为球心为O，为直径，四点在一条直线上，且， 在A点有一光源能向球内各个方向发出光线，球外空间为真空，真空中的光速为c，求：
（a）光从A点沿直线传播到M点需要的时间；
（b）不考虑光在球面内反射后再折射的情况，球面上有光线射出的面积有多大。
试卷第2页，共2页
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参考答案
1．D
【详解】
A．结合光路图可判定入射角大于折射角，可知介质a是光疏介质，b是光密介质，故A错误；
B．全反射发生在从光密介质到光疏介质过程，故B错误；
C．同一单色光在不同介质中传播，频率不变，即光在介质a中的频率等于在介质b中的频率，故C错误；
D．由折射率
可知
所以，光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】
A．当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，故选项A正确；
BC．波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率n越小，根据公式v=，光在光纤中传播的速度越大，故选项B正确，C错误；
D．根据知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，故选项D正确。
本题选错误的，故选C。
3．B
【详解】
海面上，下层空气的温度比上层的低，密度比上层的大，故海面附近的空气折射率从下到上逐渐减小；沙面上，下层空气的温度比上层的高，密度比上层的小，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，故ACD正确，与题意不符；B错误，与题意相符。
故选B。
4．A
【详解】
光路图如图所示，光线在E点的入射角i=60°，则根据
解得
因为
则C＜45°，光线射到BC边上的F点时发生全反射，然后射到CD边上的Q点，则第一次射出透明体的位置Q与C两点间的距离为
光线在介质中传播速度
光在透明体中传播的距离
光在透明体中传播的时间为
BCD错误，A正确。
故选A。
5．D
【详解】
A．因为 ，根据折射定律， ，同理，根据光的可逆性，光从2射向1或者小2射向3时，入射角相等，则，所以，介质3的折射率最最大，介质2的折射率最小，A错误；
B．因为，介质2对介质1和介质3来说都是光疏介质，B错误；
C．因为和 ，光在介质2中的速度最大，C错误；
D．光从介质1进入介质2时，是从光疏介质进入光密介质，可能发生全反射，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．由光路图可知，b光的偏折程度大于a光的偏折程度，所以b光的折射率大，b侧光的频率大，波长短，故A错误；
B．由折射率
可知因为b光的折射率大，所以在棱镜中，处光的传播速度大于处光的传播速度，故B错误；
C．光在从折射率大的物质射入折射率小的物质时才会发生全反射，故在AB面不会发生全反射，故C错误；
D．由图
可知减小，增大到，当时，就会在AC面发生全反射，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．根据临界角公式
得
故A正确；
B．光在介质中的传播速度
故B正确；
C．设光在真空中与介质中的波长分别为和，由
联立可得
则
故C正确；
D．光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中的频率相等，故D错误。
本题选错误项，故选D。
8．A
【详解】
根据折射率公式得
，
单色光在玻璃砖中通过的光程为
则单色光在玻璃砖中通过的时间为
故选A。
9．A
【详解】
由题，入射时光路图如图1所示，
由几何知识，可得如图1内角2θ=30°，可得θ=15°，所以
当光线入射恰好发生全反射如图2所示时，
由
可得
C=45°
平行光能射入气泡的半径
可得面积
故A正确，BCD错误；
故选A。
10．D
【详解】
AB．由题可知
sinC=
临界角为45°，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA′C′C平面上有一半的面积有光线射出，故AB错误。
CD．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变大时，折射率也会变大，导致临界角会减小，出射光线区域的面积将减小，故C错误，D正确。
故选D。
11．BC
【详解】
A．光线靠近玻璃砖的直边时，会发生全反射，没有光斑，且当入射光与BC垂直时，光线不发生偏折，在光屏上没有彩色光斑，故A错误；
C．由于红光的折射率比紫光的折射率小，红光通过半圆形玻璃砖后的折射角比紫光的小，则点光源在A点时，光屏上的红色光斑在紫色光斑的上方，故C正确；
B．由光的折射、全反射规律及几何关系分析可知，点光源从B点移动到C点的过程中，光屏上红色光斑的移动范围比紫色光斑的大，故B正确；
D．点光源在A点时，光线通过长方体玻璃砖后会向上发生移动，若撤去长方体玻璃砖，光屏上的红色光斑将向下移动，故D错误。
故选BC。
12．CD
【详解】
AB．由于在CD、AE边只有光射出，故b光发生全反射而a光没有发生全反射，可知，b光的临界角C较小，由
可知，b光的折射率较大，由
可知，在棱镜内，光的传播速度比b光的大，在真空中，光、b光的传播速度c相同，AB错误；
C．红光的折射率比蓝光小，故光可能是红光，b光可能是蓝光，C正确；
D．以相同的入射角i从空气斜射入水中，由
可知，b光的折射角r较小，D正确。
故选CD。
13．BCD
【详解】
A．当激光射入透明体的折射角小于时，激光入射到曲面时的入射角大于，由
可知材料的折射率可小于，故A错误；
B．如图，根据光路图可知激光至少在曲面上发生一次全反射才能经B射出，故B正确；
C．如图，入射角i相同时，材料的折射率越大，折射角越小，根据几何知识可知激光在曲面上发生全反射的次数越多，故C正确；
D．激光从B处射出，由对称关系可知反射角处处相等，射到B处的光线的入射角等于A处的折射角，故D正确。
故选BCD。
14．BC
【详解】
A．画出光路图，由于红光经过左边中点E，又经过右边中点F，根据对称性可知，红光从AB边进入棱镜后射到BC边的中点G，发生全反射，平行于BC边射出，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以E点出射角小于红光E点的出射角；画出光路图，容易看出绿光从右边射出的出射点在F的上方，A错误；
B．由光路图可知，出介质时，折射率不变，由几何关系可知F点出射角与E点入射角相等，所以也平行于BC边射出，B正确；
CD．由于光的速度非常大，所以可以忽略绿光和红光在介质内的路程差，可看作在介质内的路程几乎相同，由公式
可知，同一介质对绿光的折射率大于对红光的折射率，所以介质内绿光速度小于红光速度，则绿光在玻璃砖内传播时间长于红光，C正确D错误。
故选BC。
15．AD
【详解】
A．由几何知识可知：光线在AB面上入射角为
折射角为
则棱镜的折射率为
故A正确；
B．由几何关系知，光在F点的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆原理知，光在F点不能发生全反射，故B错误；
CD．光从空气进入棱镜，频率不变，由
可得波速变小，由
可知波长变小，故D正确，C错误。
故选AD。
16． 有
【详解】
[1] 光路图如图
由几何关系可得
则得
玻璃球的折射率为
[2] 设全反射临界角为C，则有
光线射到B点时入射角为
因为
所以光线在B点不能发生全反射，光线折射出玻璃球
17． 0.67 1.50
【详解】
试题分析：当光线是由空气射入玻璃砖时，入射角大于折射角，所以入射角为；由图可知折射率；当光线由玻璃砖射入空气时，临界角的正弦值．
考点：折射定律；临界角．
18．大 小
【详解】
[1]光纤通信是利用了光的全反射原理，全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角，所以内芯的折射率大于外套的折射率。
[2]由可知，在折射率越大的介质中，光的传播速度越小，所以光在光纤内芯（内层玻璃）的传播速率比在外套（外层玻璃）的传播速率小。
19．（1）；（2）
【详解】
（1）当时，A右侧恰好无光线射出，即光线发生全反射，根据全反射条件可知
解得
（2）光路图如图所示
根据折射定律，有
解得
在半圆柱B表面，根据发射定律，有
解得
设两半圆柱体圆心距离为L，则有
解得
单色光从圆柱体B射出位置相对A的圆心下移距离
联立解得
20．（a）；（b）
【详解】
（a）由折射定律知在球内
则
在球外
总时间
（b）设发生全反射的临界角为C，则有
可得
由下图可知，左半球有光线射出故
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