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 | 624.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-05 21:12:40 | ||
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文档简介
4.2全反射新学期同步练习基础过关--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，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则这三种单色光中（ ）
A．光子的折射率na>nb>nc
B．在真空中传播的速度的关系是
C．入射光旋转改变入射角，射出玻璃三棱镜a、b、c单色光中，最后消失的是c
D．在玻璃三棱镜中的波长关系是a>b>c
2．2021年春季，树德中学三校区均开展了高二学生的职业规划和体验活动，同学们都收获颇多。这也激起了同学们对科学和科技发展更大的兴趣。某同学在学习光学时，对神奇的光现象也产生了更加浓厚的兴趣，但有关光现象的理解有一项说法是错误的，请帮他指出（ ）
A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了全反射
B．天空中的彩虹和光的色散都是由于发生了全反射
C．光导纤维丝内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大
D．海市蜃楼和沙漠蜃景是光在空气中发生折射和全反射形成的光学幻景
3．玻璃的折射率为1.5，如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（ ）
A．图甲、丙 B．图甲、丁 C．图乙、丙 D．图乙、丁
4．用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖，观察到的现象如图所示。以下说法正确的是（ ）
A．光线a是入射光线
B．玻璃砖的折射率
C．顺时针转动玻璃砖时，光线b也顺时针方向转
D．逆时针转动玻璃砖时，光线a逐渐减弱最后消失
5．宝石切工是衡量宝石价值的重要指标之一，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。若将某宝石的剖面简化如图所示（关于虚线左右对称），一束激光垂直面入射，恰好分别在面，面发生全反射后垂直面射出，由此可知该宝石对该激光的折射率为（ ）
A． B． C．1 D．2
6．如图所示，某种透明介质制成的截面为平行四边形的棱镜，其中。有一束单色光垂直于边射入介质，在边恰好发生全反射，反射光线射到边，且在边的反射光线可射到边上。则自边射出光线与自边射入光线夹角为（ ）
A．0° B．30° C．90° D．120°
7．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
8．有一块三角形棱镜ABC，其中∠A=60o，∠B=30o，∠C=90o，一束单色光沿着与BC平行的方向射到三棱镜的AB面上，光线发生折射后进入棱镜，若玻璃对光的折射率为，下面判断正确的是（ ）
A．光线在AB面折射角为30o
B．光线能从BC面透出
C．光线不能从AC面透出
D．照到AC面上的光线与AB垂直
9．自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去，某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜（折射率n>）组成，棱镜的横截面如图所示，一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是（ ）
A．平行于AC边的光线① B．平行于入射光线的光线②
C．平行于CB边的光线③ D．沿AB边的光线④
10．图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．一束光从真空射入玻璃丝的AB端面，已知光在真空中的传播速度为c。下列说法错误的是（ ）
A．光导纤维进行信号传输利用了全反射
B．为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，光线在端面AB上的入射角应满足
C．为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，光线在端面AB上的入射角应满足
D．光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间为
二、多选题，共5小题
11．如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线过C点与玻璃砖上表面垂直。与直线平行且等距的两束不同频率的细光束a、b从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下说法正确的是（ ）
A．此玻璃砖对b光的折射率大
B．真空中a光的波长小于b光的波长
C．a光的频率大于b光的频率
D．若a、b光从此玻璃砖射入真空，a光发生全反射的临界角较大
12．如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形。在D处有一红色点光源，在纸面内照射弧面AC，若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，则以下说法正确是（ ）
A．光从该材料到空气的临界角为37°
B．该光学元件的BC边上有光射出的长度为R
C．照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出
D．将点光源换成紫光，则AB边上有光射出的长度增大
13．如图所示，截面为半圆形的透明容器半径为R（容器壁厚度不计），AB为直径，O为圆心，C点为圆弧的最低点，P点与O点的距离为R，容器里装满折射率n=2的介质在光源S从C点沿半径运动到O点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．S运动到P点时，圆弧ACB上有光射出区域的长度为
B．S运动到P点时，直径AB上有光射出区域的长度为
C．S运动的距离后，圆弧ACB上所有区域均有光射出
D．S运动的距离后，直径AB上所有区域均有光射出
14．关于全反射，下列说法正确的是（ ）
A．光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射
B．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射
D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射
15．如图所示，是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角，今有a、b两束单色光从的中点P沿垂直的方向射入玻璃砖，a光线经面反射后恰好在面发生全反射，而b光线经面反射后能从面射出，不考虑多次反射作用（，）则（ ）
A．a光的光子动量比b光大
B．用同一装置进行双缝干涉时，a光的条纹间距比b光大
C．玻璃砖对a光的折射率为
D．a光在面上也发生了全反射
三、填空题，共3小题
16．如图是高速公路上的反光柱，它的反光材料主要由里面充有空气的小玻璃球组成。当光射向玻璃球时，光可在玻璃球的______(填“内表面”或“外表面”)发生全反射，因为当光线从______(选填“光疏介质”或“光密介质”)射到两种介质的界面上时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。
17．光纤通信技术是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的折射率___________（选填“大”或“小”）。当光从光纤的外套进入内芯后，光的传播速度变___________（选填“大”或“小”）。若某种光纤的内芯在空气中发生全反射的临界角为，则内芯的折射率为___________（结果可用根号表示）。
18．用如图所示的装置测定玻璃的折射率．在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心重合，使激光束从玻璃圆弧一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应位置的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的____________．玻璃的折射率表达式n＝________.
四、解答题，共2小题
19．厚度为d，半径为R的透明圆柱体割去，其截面如图所示。一束平行光与OA、OB成45°角射到OA、OB面上，该光束刚好覆盖OA、OB面，透明体对光的折射率为n=，若进入透明体的光线射到圆柱面上，在有折射的情况下不考虑反射光线。求：
（1）该光束全反射临界角；
（2）透明体圆柱面有光线射出部分的面积与透明体圆柱部分面积的比值
20．一玻璃立方体中心有一点状光源，今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体．已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．D
【详解】
A．由图看出，c光的偏折程度最大，a光的偏折程度最小，则知c光的折射率最大，频率最大，a光的折射率最小，频率最小。故A错误；
B．各种色光在真空中的传播速度都相等，都为光速。故B错误；
C．根据临界角的概念，有
可知，a光的临界角最大，最后消失的是a。故C错误；
D．光子的折射率naνb>νc 根据波长与频率的关系式，有
可知，它们的波长关系为
a>b>c
故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光从水进入空气时发生了全反射。故A正确，与题意不符；
B．天空中的彩虹和光的色散都是由于发生了光的折射。故B错误，与题意相符；
C．光导纤维丝内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大，入射光从内芯射向外套时发生全发射。故C正确，与题意不符；
D．海市蜃楼和沙漠蜃景是光在空气中发生折射和全反射形成的光学幻景。故D正确，与题意不符。
故选B。
3．D
【详解】
光线从光疏介质到光密介质，入射角大于折射角，故甲图错误，乙图正确；
依据折射率与全反射临界角的关系
所以
所以C < 45o,故丙图错误，丁图正确；
故选D。
4．C
【详解】
A．如图可知，c是入射光线，b是反射光线，a是折射光线，故A错误；
B．玻璃砖的折射率
故B错误；
C．顺时针转动玻璃砖时，入射角r增大，故反射角也增大，光线b顺时针方向转，故C正确；
D．逆时针转动玻璃砖时，入射角r减小，故折射角也减小，不可能发生全反射，光线a不会消失，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
要求激光分别在PO面、QO面发生全反射后垂直MN面射出，所以光路应具有对称性，从而得到光线在 PO面发生全发射后光线水平。由几何关系可得PO面的入射角为，因此
故A正确。
故选A。
6．D
【详解】
如图所示，单光色在边恰好发生全反射，由
得
由几何关系知，又，则，光在边的入射角为60°，光在边发生全反射，根据几何关系，可判断光线垂直于边射出，入射光线与出射光线夹角为120°。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】
A．光路如图所示
设光线在AB面折射角为，则
解得
故A正确；
B．照射到BC光线入射角为，发生全反射时
因此
满足全反射条件，光线不能从BC面透出，故B错误；
C．照到AC上的光线入射角为，不满足发生全反射条件，光线能从AC面透出，故C错误。
D．光线在BC面上反射角为，反射光线与AB面平行，故D错误；
故选A。
9．B
【详解】
由题意可知，折射率，且
得临界角小于45°，由题图可知，光从空气进入棱镜．因入射角为0°，所以光线不偏折．当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆可知，出射光线是②，即平行于入射光线。
故选B。
10．C
【详解】
A．光导纤维进行信号传输利用了全反射，符合事实，故A正确，不符合题意；
BC．为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，要保证不会有光线从侧壁射出去，当在侧壁恰好发生全反射时，由折射定律
根据几何关系
，
恰好发生全反射时，临界角公式
解得
则，要保证发生全反射，应有
故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．光在玻璃丝中传播速度为
光速在玻璃丝轴向分量为
光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间为
故D正确，不符合题意。
故选C。
11．AD
【详解】
A．由图和折射定律可知，玻璃砖对b的折射率大于a的，选项A正确；
BC．玻璃砖对b的折射率大于a的，所以b的频率高，由，可知在真空中，a光的波长大于b光的波长，选项BC错误；
D．由可知，a光的折射率小，所以a光发生全反射的临界角大，选项D正确。
故选AD。
12．AC
【详解】
A．设光从该材料到空气的临界角为C，则有
sinC＝＝
得
C＝37°
故A正确；
BC．假设光线沿DE方向照射到AB面上正好发生全反射，DE与弧AC相交于F，则∠ADE＝37°，如图所示，假设光线沿DG方向照射到BC面上正好发生全反射，DG与弧AC相交H，可知∠CDG＝37°，则∠GDE＝16°，求得光线不能射出对应的弧长，即照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出。由几何知识求得该光学元件的BC边上有光射出部分的长度
CG＝Rtan37°＝R
故C正确，B错误；
D．若将点光源换成紫光，由于紫光的频率大于红光的频率，故在该种材料中紫光的折射率大于红光的折射率，根据
sinC＝
可知从该种材料中到空气中，紫光的临界角小于红光的临界角，则AB边上有光射出的长度将变短，故D错误。
故选AC。
13．AC
【详解】
AB．S运动到P点时，临界角
，
根据几何关系，P点与O点的距离为R，则向左最远出射点与圆心连线和竖直方向夹角为30°，则圆弧ACB上有光射出区域的长度为
直径上左侧最远出射点到圆心距离为d，则
直径AB上有光射出区域的长度为
故A正确B错误；
CD．S运动的距离后，在圆弧上入射角均小于临界角，所以圆弧ACB上所有区域均有光射出；直径上左侧最远出射点到圆心距离为 ，则
解得
故并非直径AB上所有区域均有光射出，故D错误。
故选AC。
14．ACD
【详解】
全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质，同一种光在不同介质中传播，传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质。
故选 ACD。
15．AC
【详解】
A．据题意作出光路如图
发生全反射的临界角为C，有
而两列光的入射角相同，a光线发生了全反射，b光折射，则有，则有，而光子的动量为
故a光的光子动量比b光大，故A正确；
B．由结合可知，，而用同一装置进行双缝干涉时的条纹间距为
则a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故B错误；
C．a光发生全反射的临界角为37°，则有
解得a光的折射率为
故C正确；
D．由光路图的几何关系可知，a光在AB面反射的入射角为，小于全反射的临界角37°，则a光在面上不能发生全反射，故D错误。
故选AC。
16．内表面 光密介质
【分析】
考查全反射。
【详解】
（1）[1]光的全发射应发生在光密介质的内表面；
[2]从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。
17．大 小
【分析】
本题考查光的折射和全反射，目的是考查学生的理解能力。
【详解】
[1][2][3]根据全反射定律
光纤内芯的折射率比外套的折射率大，这样光在内芯和外套的界面上才能发生全反射，保证信息的传输。由
可知，当光从光纤的外套进入内芯后，光的传播速度变小。此种光纤内芯的折射率
18．临界角
【详解】
以圆心O为轴逆时针转动光具盘，这样会使入射角增大，当看不到出射光线时，则会发生全反射，所以光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的临界角，玻璃折射率的表达式n
故答案为临界角；1/sinθ
19．（1）45°；（2）
【详解】
(1)根据
可得全反射临界角
C=45°
(2)光线在OA和OB面上的入射角均为
i=45°
根据折射定律有
解得折射角
r=30°
作出如图所示的光路图
可见，只有A1A2和B1B2部分有光线射出，两弧对应圆心角均为45°,透明体圆柱面有光线射出部分的面积与透明体圆柱面总面积的比值为
20．
【详解】
如下图所示
考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，根据折射定律有
式中，是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角，现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点，由题意可知，在A点刚好发生全反射，故
设线段OA在立方体上表面的投影长度为，由几何关系有
式中为玻璃立方体的边长，联立可得
则
由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应该是半径为的圆，所求的镀膜面积与玻璃立方体的表面积S之比为
答案第1页，共2页
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练习
一、单选题，共10小题
1．如图，一细光束通过玻璃三棱镜折射后分成a、b、c三束单色光，则这三种单色光中（ ）
A．光子的折射率na>nb>nc
B．在真空中传播的速度的关系是
C．入射光旋转改变入射角，射出玻璃三棱镜a、b、c单色光中，最后消失的是c
D．在玻璃三棱镜中的波长关系是a>b>c
2．2021年春季，树德中学三校区均开展了高二学生的职业规划和体验活动，同学们都收获颇多。这也激起了同学们对科学和科技发展更大的兴趣。某同学在学习光学时，对神奇的光现象也产生了更加浓厚的兴趣，但有关光现象的理解有一项说法是错误的，请帮他指出（ ）
A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光发生了全反射
B．天空中的彩虹和光的色散都是由于发生了全反射
C．光导纤维丝内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大
D．海市蜃楼和沙漠蜃景是光在空气中发生折射和全反射形成的光学幻景
3．玻璃的折射率为1.5，如图所示，光线由空气射入半圆形玻璃砖，或由玻璃砖射入空气的光路图中，正确的是（ ）
A．图甲、丙 B．图甲、丁 C．图乙、丙 D．图乙、丁
4．用激光笔照射光具盘上的半圆形玻璃砖，观察到的现象如图所示。以下说法正确的是（ ）
A．光线a是入射光线
B．玻璃砖的折射率
C．顺时针转动玻璃砖时，光线b也顺时针方向转
D．逆时针转动玻璃砖时，光线a逐渐减弱最后消失
5．宝石切工是衡量宝石价值的重要指标之一，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。若将某宝石的剖面简化如图所示（关于虚线左右对称），一束激光垂直面入射，恰好分别在面，面发生全反射后垂直面射出，由此可知该宝石对该激光的折射率为（ ）
A． B． C．1 D．2
6．如图所示，某种透明介质制成的截面为平行四边形的棱镜，其中。有一束单色光垂直于边射入介质，在边恰好发生全反射，反射光线射到边，且在边的反射光线可射到边上。则自边射出光线与自边射入光线夹角为（ ）
A．0° B．30° C．90° D．120°
7．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
8．有一块三角形棱镜ABC，其中∠A=60o，∠B=30o，∠C=90o，一束单色光沿着与BC平行的方向射到三棱镜的AB面上，光线发生折射后进入棱镜，若玻璃对光的折射率为，下面判断正确的是（ ）
A．光线在AB面折射角为30o
B．光线能从BC面透出
C．光线不能从AC面透出
D．照到AC面上的光线与AB垂直
9．自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去，某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜（折射率n>）组成，棱镜的横截面如图所示，一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是（ ）
A．平行于AC边的光线① B．平行于入射光线的光线②
C．平行于CB边的光线③ D．沿AB边的光线④
10．图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为L，折射率为n，AB代表端面．一束光从真空射入玻璃丝的AB端面，已知光在真空中的传播速度为c。下列说法错误的是（ ）
A．光导纤维进行信号传输利用了全反射
B．为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，光线在端面AB上的入射角应满足
C．为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，光线在端面AB上的入射角应满足
D．光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间为
二、多选题，共5小题
11．如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线过C点与玻璃砖上表面垂直。与直线平行且等距的两束不同频率的细光束a、b从空气射入玻璃砖，折射后相交于图中的P点，以下说法正确的是（ ）
A．此玻璃砖对b光的折射率大
B．真空中a光的波长小于b光的波长
C．a光的频率大于b光的频率
D．若a、b光从此玻璃砖射入真空，a光发生全反射的临界角较大
12．如图所示，图中阴影部分ABC为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率n＝，AC为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，ABCD构成正方形。在D处有一红色点光源，在纸面内照射弧面AC，若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，则以下说法正确是（ ）
A．光从该材料到空气的临界角为37°
B．该光学元件的BC边上有光射出的长度为R
C．照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出
D．将点光源换成紫光，则AB边上有光射出的长度增大
13．如图所示，截面为半圆形的透明容器半径为R（容器壁厚度不计），AB为直径，O为圆心，C点为圆弧的最低点，P点与O点的距离为R，容器里装满折射率n=2的介质在光源S从C点沿半径运动到O点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．S运动到P点时，圆弧ACB上有光射出区域的长度为
B．S运动到P点时，直径AB上有光射出区域的长度为
C．S运动的距离后，圆弧ACB上所有区域均有光射出
D．S运动的距离后，直径AB上所有区域均有光射出
14．关于全反射，下列说法正确的是（ ）
A．光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射
B．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射
D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射
15．如图所示，是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角，今有a、b两束单色光从的中点P沿垂直的方向射入玻璃砖，a光线经面反射后恰好在面发生全反射，而b光线经面反射后能从面射出，不考虑多次反射作用（，）则（ ）
A．a光的光子动量比b光大
B．用同一装置进行双缝干涉时，a光的条纹间距比b光大
C．玻璃砖对a光的折射率为
D．a光在面上也发生了全反射
三、填空题，共3小题
16．如图是高速公路上的反光柱，它的反光材料主要由里面充有空气的小玻璃球组成。当光射向玻璃球时，光可在玻璃球的______(填“内表面”或“外表面”)发生全反射，因为当光线从______(选填“光疏介质”或“光密介质”)射到两种介质的界面上时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。
17．光纤通信技术是利用光导纤维传输信号，以实现信息传递的一种通信方式。我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的折射率___________（选填“大”或“小”）。当光从光纤的外套进入内芯后，光的传播速度变___________（选填“大”或“小”）。若某种光纤的内芯在空气中发生全反射的临界角为，则内芯的折射率为___________（结果可用根号表示）。
18．用如图所示的装置测定玻璃的折射率．在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心重合，使激光束从玻璃圆弧一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应位置的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的____________．玻璃的折射率表达式n＝________.
四、解答题，共2小题
19．厚度为d，半径为R的透明圆柱体割去，其截面如图所示。一束平行光与OA、OB成45°角射到OA、OB面上，该光束刚好覆盖OA、OB面，透明体对光的折射率为n=，若进入透明体的光线射到圆柱面上，在有折射的情况下不考虑反射光线。求：
（1）该光束全反射临界角；
（2）透明体圆柱面有光线射出部分的面积与透明体圆柱部分面积的比值
20．一玻璃立方体中心有一点状光源，今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体．已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．D
【详解】
A．由图看出，c光的偏折程度最大，a光的偏折程度最小，则知c光的折射率最大，频率最大，a光的折射率最小，频率最小。故A错误；
B．各种色光在真空中的传播速度都相等，都为光速。故B错误；
C．根据临界角的概念，有
可知，a光的临界角最大，最后消失的是a。故C错误；
D．光子的折射率na
可知，它们的波长关系为
a>b>c
故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
A．水中的气泡看上去比较明亮是因为有一部分光从水进入空气时发生了全反射。故A正确，与题意不符；
B．天空中的彩虹和光的色散都是由于发生了光的折射。故B错误，与题意相符；
C．光导纤维丝内芯材料的折射率应比外套材料的折射率大，入射光从内芯射向外套时发生全发射。故C正确，与题意不符；
D．海市蜃楼和沙漠蜃景是光在空气中发生折射和全反射形成的光学幻景。故D正确，与题意不符。
故选B。
3．D
【详解】
光线从光疏介质到光密介质，入射角大于折射角，故甲图错误，乙图正确；
依据折射率与全反射临界角的关系
所以
所以C < 45o,故丙图错误，丁图正确；
故选D。
4．C
【详解】
A．如图可知，c是入射光线，b是反射光线，a是折射光线，故A错误；
B．玻璃砖的折射率
故B错误；
C．顺时针转动玻璃砖时，入射角r增大，故反射角也增大，光线b顺时针方向转，故C正确；
D．逆时针转动玻璃砖时，入射角r减小，故折射角也减小，不可能发生全反射，光线a不会消失，故D错误。
故选C。
5．A
【详解】
要求激光分别在PO面、QO面发生全反射后垂直MN面射出，所以光路应具有对称性，从而得到光线在 PO面发生全发射后光线水平。由几何关系可得PO面的入射角为，因此
故A正确。
故选A。
6．D
【详解】
如图所示，单光色在边恰好发生全反射，由
得
由几何关系知，又，则，光在边的入射角为60°，光在边发生全反射，根据几何关系，可判断光线垂直于边射出，入射光线与出射光线夹角为120°。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】
A．光路如图所示
设光线在AB面折射角为，则
解得
故A正确；
B．照射到BC光线入射角为，发生全反射时
因此
满足全反射条件，光线不能从BC面透出，故B错误；
C．照到AC上的光线入射角为，不满足发生全反射条件，光线能从AC面透出，故C错误。
D．光线在BC面上反射角为，反射光线与AB面平行，故D错误；
故选A。
9．B
【详解】
由题意可知，折射率，且
得临界角小于45°，由题图可知，光从空气进入棱镜．因入射角为0°，所以光线不偏折．当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆可知，出射光线是②，即平行于入射光线。
故选B。
10．C
【详解】
A．光导纤维进行信号传输利用了全反射，符合事实，故A正确，不符合题意；
BC．为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，要保证不会有光线从侧壁射出去，当在侧壁恰好发生全反射时，由折射定律
根据几何关系
，
恰好发生全反射时，临界角公式
解得
则，要保证发生全反射，应有
故B正确，不符合题意，C错误，符合题意；
D．光在玻璃丝中传播速度为
光速在玻璃丝轴向分量为
光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间为
故D正确，不符合题意。
故选C。
11．AD
【详解】
A．由图和折射定律可知，玻璃砖对b的折射率大于a的，选项A正确；
BC．玻璃砖对b的折射率大于a的，所以b的频率高，由，可知在真空中，a光的波长大于b光的波长，选项BC错误；
D．由可知，a光的折射率小，所以a光发生全反射的临界角大，选项D正确。
故选AD。
12．AC
【详解】
A．设光从该材料到空气的临界角为C，则有
sinC＝＝
得
C＝37°
故A正确；
BC．假设光线沿DE方向照射到AB面上正好发生全反射，DE与弧AC相交于F，则∠ADE＝37°，如图所示，假设光线沿DG方向照射到BC面上正好发生全反射，DG与弧AC相交H，可知∠CDG＝37°，则∠GDE＝16°，求得光线不能射出对应的弧长，即照射在AC边上的入射光，有弧长为区域的光不能从AB、BC边直接射出。由几何知识求得该光学元件的BC边上有光射出部分的长度
CG＝Rtan37°＝R
故C正确，B错误；
D．若将点光源换成紫光，由于紫光的频率大于红光的频率，故在该种材料中紫光的折射率大于红光的折射率，根据
sinC＝
可知从该种材料中到空气中，紫光的临界角小于红光的临界角，则AB边上有光射出的长度将变短，故D错误。
故选AC。
13．AC
【详解】
AB．S运动到P点时，临界角
，
根据几何关系，P点与O点的距离为R，则向左最远出射点与圆心连线和竖直方向夹角为30°，则圆弧ACB上有光射出区域的长度为
直径上左侧最远出射点到圆心距离为d，则
直径AB上有光射出区域的长度为
故A正确B错误；
CD．S运动的距离后，在圆弧上入射角均小于临界角，所以圆弧ACB上所有区域均有光射出；直径上左侧最远出射点到圆心距离为 ，则
解得
故并非直径AB上所有区域均有光射出，故D错误。
故选AC。
14．ACD
【详解】
全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质，同一种光在不同介质中传播，传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质。
故选 ACD。
15．AC
【详解】
A．据题意作出光路如图
发生全反射的临界角为C，有
而两列光的入射角相同，a光线发生了全反射，b光折射，则有，则有，而光子的动量为
故a光的光子动量比b光大，故A正确；
B．由结合可知，，而用同一装置进行双缝干涉时的条纹间距为
则a光的条纹间距小于b光的条纹间距，故B错误；
C．a光发生全反射的临界角为37°，则有
解得a光的折射率为
故C正确；
D．由光路图的几何关系可知，a光在AB面反射的入射角为，小于全反射的临界角37°，则a光在面上不能发生全反射，故D错误。
故选AC。
16．内表面 光密介质
【分析】
考查全反射。
【详解】
（1）[1]光的全发射应发生在光密介质的内表面；
[2]从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。
17．大 小
【分析】
本题考查光的折射和全反射，目的是考查学生的理解能力。
【详解】
[1][2][3]根据全反射定律
光纤内芯的折射率比外套的折射率大，这样光在内芯和外套的界面上才能发生全反射，保证信息的传输。由
可知，当光从光纤的外套进入内芯后，光的传播速度变小。此种光纤内芯的折射率
18．临界角
【详解】
以圆心O为轴逆时针转动光具盘，这样会使入射角增大，当看不到出射光线时，则会发生全反射，所以光具盘上两次刻度之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的临界角，玻璃折射率的表达式n
故答案为临界角；1/sinθ
19．（1）45°；（2）
【详解】
(1)根据
可得全反射临界角
C=45°
(2)光线在OA和OB面上的入射角均为
i=45°
根据折射定律有
解得折射角
r=30°
作出如图所示的光路图
可见，只有A1A2和B1B2部分有光线射出，两弧对应圆心角均为45°,透明体圆柱面有光线射出部分的面积与透明体圆柱面总面积的比值为
20．
【详解】
如下图所示
考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，根据折射定律有
式中，是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角，现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点，由题意可知，在A点刚好发生全反射，故
设线段OA在立方体上表面的投影长度为，由几何关系有
式中为玻璃立方体的边长，联立可得
则
由题意，上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应该是半径为的圆，所求的镀膜面积与玻璃立方体的表面积S之比为
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