4.2 全反射 期末知识点练习题（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.2 全反射 期末知识点练习题（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 533.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-25 18:02:27 | ||
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文档简介
4.2 全反射
一、单选题
1．关于全反射下列说法中正确的是（ ）
A．光从光密介质射向光疏介质时一定发生全反射
B．光从光疏介质射入光密介质时可能发生全反射
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
D．光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射
2．华裔科学家高锟因在“有关光导纤维用于光学通信方面”取得了突破性成就而获得2009年诺贝尔物理学奖。利用光导纤维进行光纤通信所依据的原理是（ ）
A．光的全反射 B．光的折射 C．光的干涉 D．光的色散
3．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＝，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法错误的是（ ）
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，波长变短
D．光从空气进入棱镜，波速变小
4．如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，将a、b两种单色细光束射入到P点，入射角为，，若a光折射后恰好射至AD面上，b光从CD面射出，则（ ）
A．在介质中b光比a光速度大
B．a光在介质中的折射率
C．若要a光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足
D．改变入射角θ的大小，b光一定可以从AD面射出
5．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中．某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出．若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角出射，则此介质的折射率为（ ）
A． B． C． D．
6．一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是 ( )
A．该介质的折射率是
B．该介质的折射率是
C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D．光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象
7．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是
A． B．
C． D．
8．某种液体的折射率为2，距液面下深h处有一个点光源，从液面上看液面被光亮的圆形区域的半径为
A． h B．h C．h D．h
二、多选题
9．在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状如图所示．已知此光纤长度为L，圆台对应底角为，折射率为n，真空中光速为c．现光从下方垂直射入下台面，则
A．光从真空射入光纤，光子的频率不变
B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为
C．从上方截面射出的光束一定是平行光
D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出
10．如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°,已知桅杆到P点的水平距离为7m.( )
A．水的折射率为
B．水的折射率为
C．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为60°时，没有光从水面射出
D．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，则船应向左行驶（6－3）m
11．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
C．光线从光密介质射向光疏介质时，不一定会发生全反射
D．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射
E.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射
12．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且，有一束平行光线垂直射向AC面．已知这种介质的折射率，则( )
A．不可能有光线垂直于AB边射出
B．不可能有光线从BC边垂直射出
C．不可能有光线从AC边垂直射出
D．定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出
三、填空题
13．光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的____现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光的入射方向应该是____（填“从光密介质到光疏介质”或“从光疏介质到光密介质”），且入射角_______临界角（填“≤”或“≥”）。
14．宽为10m，中央水深为4m的池塘边有一棵树，站在正对岸边的人看到树顶端的倒影与池塘底部中央的点光源在一条直线上．已知人眼到水面的高度为1.5m，树顶端到水面的高度为6m．则水的折射率为___________；若在水面上各处都看不到该光，则至少要在水面上铺设直径为___________m的遮光膜．(结果可用根号表示)
15．如图所示，某同学用一束激光平行截面为等腰直角三角形的水晶材料的底边从AB边的中点M点射入，发现激光射入后，恰好在AC界面发生全反射。已知AB长为L，光在真空中的速度为c。则该水晶材料的折射率为________；激光从AB边到AC边的传播时间为________。
四、实验题
16．小李同学利用激光笔和角度圆盘测量半圆形玻璃砖的折射率，如图2所示是他采用手机拍摄的某次实验现象图，红色是三条光线，固定好激光笔，然后将圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动了50角，发现光线____恰好消失了（选填①，②或③），那么这次他所测得半圆形玻璃砖的折射率n= _____.
五、解答题
17．如图所示，全反射棱镜上方6cm处放置一物体AB，棱镜直角边长为6cm，棱镜右侧10cm处放置一焦距的凸透镜，凸透镜右侧15cm处再放置一焦距的凹透镜，求该光学系统成像的位置和放大率（全反射棱镜的折射率）。
18．如图所示为三棱镜ABC的横截面，∠A＝70°，∠C＝90°，一单色光垂直于AC面入射，已知玻璃对该光全反射的临界角为45°，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该单色光在三棱镜中传播的速度；
(2)光线最后从三棱镜AB面射入空气时的折射角。
19．半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面积如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB的垂直．足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直．一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为 ．求：
①此玻璃的折射率
②当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．
20．如图所示，MN是一个水平光屏，多边形ACBOA为某种透明介质的截面图。为等腰直角三角形，BC为半径R=8cm的四分之一圆弧，AB与光屏MN垂直并接触于A点。一束紫光以入射角i射向AB面上的O点，能在光屏MN上出现两个亮斑，AN上的亮斑为P1（未画出），AM上的亮斑为P2（未画出），已知该介质对紫光的折射率为。
(1)当入射角i=30°时，求AN上的亮斑P1到A点的距离x1；
(2)逐渐增大入射角i，当AN上的亮斑P1刚消失时，求此时AM上的亮斑P2到A点的距离x2。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．C
【详解】
AB．光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于或等于临界角时才会发生全反射，选项A错误，B错误；
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时，当入射角大于或等于临界角时才会发生全反射，选项C正确；
D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射，选项D错误．
2．A
【详解】
光导纤维进行光学通信利用光在不停地发生全反射，故A正确，BCD错误。
3．B
【详解】
A．在E点作出法线可知入射角为，折射角为，由
n＝
可得折射率为，故A正确；
B．由几何关系可以知道，光线在F点的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在F点不可能发生全反射，故B错误；
CD．由公式v＝可知，光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，由公式v=λf得知，波长变小，故CD正确。
本题选择错误的，故选B。
4．C
【详解】
A．光的折射角大于光的折射角，由折射定律知光的折射率大于光的折射率，由：
分析知在介质中光比光速度小，故A错误；
B．光折射后恰好射至面上点，如图所示。根据几何关系可知：
光在介质中的折射率为：
故B错误；
C．若要光束在面上发生全反射，则有：
得：
由得：
可知：
故C正确；
D．光的折射率大于光的折射率，由知光的临界角小于光的临界角，但不确定光临界角的范围，因此，改变入射角的大小，光不一定可以从面射出，故D错误。
故选C．
5．D
【详解】
设射出时的入射角为，根据折射定律：
由几何关系可得，发生全反射时入射角为：
根据以上几式，解得：
故D选项正确，ABC错误．
6．B
【详解】
AB．入射光线与法线之间的夹角为入射角：r=90°-60°=30°；折射光线与法线之间的夹角为折射角：i=90°-30°=60°；根据折射定律，故A错误，B正确；
C．根据公式sinC=1/n得：，故C错误；
D．光从介质射入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C的时候会发生全反射，故D错误．
7．A
【详解】
A.当光由空气射入半圆形玻璃砖折射时，折射角应小于入射角，所以这种情况不可能发生．故A不可能，符合题意．
B.当光由空气斜射进入半圆形玻璃砖时，既有反射又有折射，折射角小于入射角，是可能发生的．故B可能．不符合题意．
C.当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射又有折射，是可能发生的．故C可能．不符合题意．
D.当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角时，会发生全反射，光线就不能进入空气，这种情况是可能发生的．故D可能．不符合题意．
8．C
【详解】
设水面上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径为r．如图
光线在圆形区域的边缘恰好发生全反射，入射角等于临界角C．
由
得：
C=30°
根据几何关系可知：
A．h，与结论不相符，选项A错误；
B．h，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论不相符，选项D错误；
9．AD
【详解】
A、光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光子的频率不变；故A正确．
B、光通过此光纤到达小截面的最短距离为L，光在光纤中的传播速度，则光通过此光纤到达小截面的最短时间为；故B错误．
C、通过光纤侧面全反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出上方截面的光束不平行；故C错误．
D、设临界角为C，则到达光纤侧面光线入射角等于，当，即有，则光在第一次到达光纤侧面时发生全反射，不会从光纤侧面射出；故D正确．
故选AD．
【点睛】
解决本题的关键是掌握全反射现象的条件和临界角公式，结合几何知识进行分析．要注意光的频率与介质无关，而光速与介质有关．
10．ACD
【详解】
AB．设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2．则：x=x1+x2=7m桅杆的高度为h1=3m，P点处水深为h2=4m．激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。
由几何关系有：
x1=h1 tan53°
x2=h2 tanθ
由折射定律有：
联立并代入数据解得：
选项A正确，B错误。
C．激光由水射向空气的临界角为，即调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为60°时，光发生全反射，没有光从水面射出，选项C正确；
D．设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向的夹角为i′。
由折射定律有：
设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′，到P点的水平距离为x2′，则
x1′+x2′=x′+x
联立并代入数据解得：
x′=（6-3）m
选项D正确。
11．CDE
【解析】
【详解】
A.光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度后，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射，故选项A不合题意。
BC.光线从光密介质射向光疏介质时，入射角必须大于等于临界角才能发生全反射，故选项B不合题意，选项C符合题意。
D.光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射，故选项D符合题意。
E.当光从水或玻璃射向气泡时，符合光从光密介质射向光疏介质，在界面上发生了全反射，使气泡看起来特别亮，故选项E符合题意。
12．AD
【详解】
AC. 因为已知了透明介质的折射率n＞2，由 可知，其发生全反射的临界角 C＜30°．光线从AC面射入，由于是垂直射入的，方向不变，沿直线进入棱镜内照射到AB面上，在AB面的入射角是30°，大于临界角，发生了全反射，没有光线从AB面射出；若照射到BC边上，则根据几何关系可知，入射角为60°大于临界角发生全反射，反射到AB边上，入射角为30°，大于临界角，发生了全反射，最终，垂直AC边射出，故A正确，C错误．
BD. AB面上反射的光线照射到BC面上，其入射角是60°，又发生了全反射，在BC面反射的光线照射到AC面上，因为是垂直照射的，所以方向不变，也垂直于AC面射出，如图中光线b．AB面上反射光线可能反射到AC面上，在AC面上发生全反射，反射光线又照射到BC面上，从BC面垂直射出，如图中光线a．所以一定既有光线垂直BC边射出，又有光线垂直AC边射出，B错误D正确．
13．全反射 从光密介质到光疏介质 ≥
【解析】
【详解】
光纤通信中，是利用光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角，使光线在纤维中发生全反射；故答案为全反射，从光密介质到光疏介质，≥。
14．
【分析】
本题考查了光的折射定律，画出光路图如图，根据折射定律和几何知识求解．
【详解】
根据题意画出光路图如图所示，
BF=10m，CD=4m，AB=1.5m,EF=6m,由几何关系知OB=2m，OD=3m，OA=2.5m，OC=5m，则水的折射率；各处都看不到，则发生了全反射，，设遮光膜半径为R，，解得，所以遮光膜的最小直径为．
【点睛】
正确地画出光路图是解题的关键．
15．
【详解】
设光从AB边射入时，折射角为α，射到AC面上N点时，入射角为β，光路如图所示：
根据折射定律有
nsinα＝sin45°
光在AC边上恰好全反射，有
n＝
根据几何关系有α＋β＝90°，联立解得
n＝；
由图中几何关系可得MN长度为
x＝，sinα＝
用v表示光在水晶中的传播速度，则n＝，光从AB边到AC边的传播时间为
t＝＝。
16． ③
【解析】将圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动了50角，发现全反射，光线③恰好消失；此时的临界角为C=450，则这次他所测得半圆形玻璃砖的折射率.
17．结果表明最后的像成在凹透镜右侧距离凹透镜10cm处，为倒立实像。
【解析】
【详解】
物体AB经斜面全反射，在它的左侧成像，但像的位置却不能根据平面镜成像的特点确定，因光线经直角面时均要发生折射。对斜面来说，它看到的物体AB离三棱镜上侧直角面的距离为
。
经棱镜斜面成的像在棱镜的左侧（垂直于图中主轴），离右侧直角面的距离应为
。
但对棱镜右侧的凸透镜来说，它看到的像离棱镜右侧直角面的距离应为视深，即
。
所以对凸透镜来说，。
由凸透镜成像公式，得。
则对凹透镜来说，，由成像公式，得。
结果表明最后的像成在凹透镜右侧距离凹透镜10cm处，为倒立实像。
最后像的放大率为。
AB总共经历了5次成像。
18．(1)；(2)
【详解】
(1) 据题意知，玻璃对该光全反射的临界角，由解得三棱镜的折射率为
由解得该单色光在三棱镜中传播的速度为
(2) 画出光在三棱镜中传播的光路图，如图所示
光线先射到面，图中入射角，大于全反射临界角，光线在面发生了全反射；
在面，由几何关系知入射角，大于全反射临界角，光线在BC面发生了全反射；
光线第二次入射到面时，由几何关系知入射角
小于全反射临界角，光线从三棱镜射出；由折射定律有
解得
19．(1) (2) 当θ变为时，两光斑恰好变为一个
【详解】
(1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示，
由几何关系得：
根据题意两光斑间的距离为，所以L2=R
由几何关系知β＝45°
根据折射定律，折射率
（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射．由 得临界角为：
C＝45°
即当θ≥45°时，光屏上只剩下一个光斑．
20．(1)8cm；(2)8cm
【详解】
(1)根据题意画出光路图：
设分界面上的折射角为，根据折射定律
解得
在中
解得
(2)当光在面上的入射角满足
上的亮斑刚消失设紫光的临界角为，画出光路图
则有
当时，面上反射角，反射光线垂直射到面上后入射到上，则
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．关于全反射下列说法中正确的是（ ）
A．光从光密介质射向光疏介质时一定发生全反射
B．光从光疏介质射入光密介质时可能发生全反射
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射
D．光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射
2．华裔科学家高锟因在“有关光导纤维用于光学通信方面”取得了突破性成就而获得2009年诺贝尔物理学奖。利用光导纤维进行光纤通信所依据的原理是（ ）
A．光的全反射 B．光的折射 C．光的干涉 D．光的色散
3．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＝，E、F分别为边AB、BC的中点，则下列说法错误的是（ ）
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，波长变短
D．光从空气进入棱镜，波速变小
4．如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，将a、b两种单色细光束射入到P点，入射角为，，若a光折射后恰好射至AD面上，b光从CD面射出，则（ ）
A．在介质中b光比a光速度大
B．a光在介质中的折射率
C．若要a光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足
D．改变入射角θ的大小，b光一定可以从AD面射出
5．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中．某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出．若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角出射，则此介质的折射率为（ ）
A． B． C． D．
6．一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是 ( )
A．该介质的折射率是
B．该介质的折射率是
C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D．光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象
7．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是
A． B．
C． D．
8．某种液体的折射率为2，距液面下深h处有一个点光源，从液面上看液面被光亮的圆形区域的半径为
A． h B．h C．h D．h
二、多选题
9．在光纤制造过程中，由于拉伸速度不均匀，会使得拉出的光纤偏离均匀的圆柱体，而呈现圆台形状如图所示．已知此光纤长度为L，圆台对应底角为，折射率为n，真空中光速为c．现光从下方垂直射入下台面，则
A．光从真空射入光纤，光子的频率不变
B．光通过此光纤到达小截面的最短时间为
C．从上方截面射出的光束一定是平行光
D．若满足，则光在第一次到达光纤侧面时不会从光纤侧面射出
10．如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°,已知桅杆到P点的水平距离为7m.( )
A．水的折射率为
B．水的折射率为
C．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为60°时，没有光从水面射出
D．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，则船应向左行驶（6－3）m
11．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
C．光线从光密介质射向光疏介质时，不一定会发生全反射
D．光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射
E.水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射
12．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且，有一束平行光线垂直射向AC面．已知这种介质的折射率，则( )
A．不可能有光线垂直于AB边射出
B．不可能有光线从BC边垂直射出
C．不可能有光线从AC边垂直射出
D．定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出
三、填空题
13．光纤通信中，光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的____现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光的入射方向应该是____（填“从光密介质到光疏介质”或“从光疏介质到光密介质”），且入射角_______临界角（填“≤”或“≥”）。
14．宽为10m，中央水深为4m的池塘边有一棵树，站在正对岸边的人看到树顶端的倒影与池塘底部中央的点光源在一条直线上．已知人眼到水面的高度为1.5m，树顶端到水面的高度为6m．则水的折射率为___________；若在水面上各处都看不到该光，则至少要在水面上铺设直径为___________m的遮光膜．(结果可用根号表示)
15．如图所示，某同学用一束激光平行截面为等腰直角三角形的水晶材料的底边从AB边的中点M点射入，发现激光射入后，恰好在AC界面发生全反射。已知AB长为L，光在真空中的速度为c。则该水晶材料的折射率为________；激光从AB边到AC边的传播时间为________。
四、实验题
16．小李同学利用激光笔和角度圆盘测量半圆形玻璃砖的折射率，如图2所示是他采用手机拍摄的某次实验现象图，红色是三条光线，固定好激光笔，然后将圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动了50角，发现光线____恰好消失了（选填①，②或③），那么这次他所测得半圆形玻璃砖的折射率n= _____.
五、解答题
17．如图所示，全反射棱镜上方6cm处放置一物体AB，棱镜直角边长为6cm，棱镜右侧10cm处放置一焦距的凸透镜，凸透镜右侧15cm处再放置一焦距的凹透镜，求该光学系统成像的位置和放大率（全反射棱镜的折射率）。
18．如图所示为三棱镜ABC的横截面，∠A＝70°，∠C＝90°，一单色光垂直于AC面入射，已知玻璃对该光全反射的临界角为45°，光在真空中的传播速度为c，求：
(1)该单色光在三棱镜中传播的速度；
(2)光线最后从三棱镜AB面射入空气时的折射角。
19．半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面积如图所示，O点为圆心，OO′与直径AB的垂直．足够大的光屏CD紧靠在玻璃砖的左侧且与AB垂直．一光束沿半径方向与OO′成θ＝30°射向O点，光屏CD区域出现两个光斑，两光斑间的距离为 ．求：
①此玻璃的折射率
②当θ变为多大时，两光斑恰好变为一个．
20．如图所示，MN是一个水平光屏，多边形ACBOA为某种透明介质的截面图。为等腰直角三角形，BC为半径R=8cm的四分之一圆弧，AB与光屏MN垂直并接触于A点。一束紫光以入射角i射向AB面上的O点，能在光屏MN上出现两个亮斑，AN上的亮斑为P1（未画出），AM上的亮斑为P2（未画出），已知该介质对紫光的折射率为。
(1)当入射角i=30°时，求AN上的亮斑P1到A点的距离x1；
(2)逐渐增大入射角i，当AN上的亮斑P1刚消失时，求此时AM上的亮斑P2到A点的距离x2。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．C
【详解】
AB．光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于或等于临界角时才会发生全反射，选项A错误，B错误；
C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时，当入射角大于或等于临界角时才会发生全反射，选项C正确；
D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射，选项D错误．
2．A
【详解】
光导纤维进行光学通信利用光在不停地发生全反射，故A正确，BCD错误。
3．B
【详解】
A．在E点作出法线可知入射角为，折射角为，由
n＝
可得折射率为，故A正确；
B．由几何关系可以知道，光线在F点的入射角等于AB面上的折射角，根据光路可逆性原理知，光在F点不可能发生全反射，故B错误；
CD．由公式v＝可知，光从空气进入棱镜，频率不变，波速变小，由公式v=λf得知，波长变小，故CD正确。
本题选择错误的，故选B。
4．C
【详解】
A．光的折射角大于光的折射角，由折射定律知光的折射率大于光的折射率，由：
分析知在介质中光比光速度小，故A错误；
B．光折射后恰好射至面上点，如图所示。根据几何关系可知：
光在介质中的折射率为：
故B错误；
C．若要光束在面上发生全反射，则有：
得：
由得：
可知：
故C正确；
D．光的折射率大于光的折射率，由知光的临界角小于光的临界角，但不确定光临界角的范围，因此，改变入射角的大小，光不一定可以从面射出，故D错误。
故选C．
5．D
【详解】
设射出时的入射角为，根据折射定律：
由几何关系可得，发生全反射时入射角为：
根据以上几式，解得：
故D选项正确，ABC错误．
6．B
【详解】
AB．入射光线与法线之间的夹角为入射角：r=90°-60°=30°；折射光线与法线之间的夹角为折射角：i=90°-30°=60°；根据折射定律，故A错误，B正确；
C．根据公式sinC=1/n得：，故C错误；
D．光从介质射入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C的时候会发生全反射，故D错误．
7．A
【详解】
A.当光由空气射入半圆形玻璃砖折射时，折射角应小于入射角，所以这种情况不可能发生．故A不可能，符合题意．
B.当光由空气斜射进入半圆形玻璃砖时，既有反射又有折射，折射角小于入射角，是可能发生的．故B可能．不符合题意．
C.当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射又有折射，是可能发生的．故C可能．不符合题意．
D.当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角时，会发生全反射，光线就不能进入空气，这种情况是可能发生的．故D可能．不符合题意．
8．C
【详解】
设水面上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径为r．如图
光线在圆形区域的边缘恰好发生全反射，入射角等于临界角C．
由
得：
C=30°
根据几何关系可知：
A．h，与结论不相符，选项A错误；
B．h，与结论不相符，选项B错误；
C．，与结论相符，选项C正确；
D．，与结论不相符，选项D错误；
9．AD
【详解】
A、光子的频率由光源决定，与介质无关，所以光从真空射入光纤，光子的频率不变；故A正确．
B、光通过此光纤到达小截面的最短距离为L，光在光纤中的传播速度，则光通过此光纤到达小截面的最短时间为；故B错误．
C、通过光纤侧面全反射后再从上方截面射出的光束与垂直射出上方截面的光束不平行；故C错误．
D、设临界角为C，则到达光纤侧面光线入射角等于，当，即有，则光在第一次到达光纤侧面时发生全反射，不会从光纤侧面射出；故D正确．
故选AD．
【点睛】
解决本题的关键是掌握全反射现象的条件和临界角公式，结合几何知识进行分析．要注意光的频率与介质无关，而光速与介质有关．
10．ACD
【详解】
AB．设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2．则：x=x1+x2=7m桅杆的高度为h1=3m，P点处水深为h2=4m．激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。
由几何关系有：
x1=h1 tan53°
x2=h2 tanθ
由折射定律有：
联立并代入数据解得：
选项A正确，B错误。
C．激光由水射向空气的临界角为，即调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为60°时，光发生全反射，没有光从水面射出，选项C正确；
D．设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向的夹角为i′。
由折射定律有：
设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′，到P点的水平距离为x2′，则
x1′+x2′=x′+x
联立并代入数据解得：
x′=（6-3）m
选项D正确。
11．CDE
【解析】
【详解】
A.光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度后，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射，故选项A不合题意。
BC.光线从光密介质射向光疏介质时，入射角必须大于等于临界角才能发生全反射，故选项B不合题意，选项C符合题意。
D.光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射，故选项D符合题意。
E.当光从水或玻璃射向气泡时，符合光从光密介质射向光疏介质，在界面上发生了全反射，使气泡看起来特别亮，故选项E符合题意。
12．AD
【详解】
AC. 因为已知了透明介质的折射率n＞2，由 可知，其发生全反射的临界角 C＜30°．光线从AC面射入，由于是垂直射入的，方向不变，沿直线进入棱镜内照射到AB面上，在AB面的入射角是30°，大于临界角，发生了全反射，没有光线从AB面射出；若照射到BC边上，则根据几何关系可知，入射角为60°大于临界角发生全反射，反射到AB边上，入射角为30°，大于临界角，发生了全反射，最终，垂直AC边射出，故A正确，C错误．
BD. AB面上反射的光线照射到BC面上，其入射角是60°，又发生了全反射，在BC面反射的光线照射到AC面上，因为是垂直照射的，所以方向不变，也垂直于AC面射出，如图中光线b．AB面上反射光线可能反射到AC面上，在AC面上发生全反射，反射光线又照射到BC面上，从BC面垂直射出，如图中光线a．所以一定既有光线垂直BC边射出，又有光线垂直AC边射出，B错误D正确．
13．全反射 从光密介质到光疏介质 ≥
【解析】
【详解】
光纤通信中，是利用光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角，使光线在纤维中发生全反射；故答案为全反射，从光密介质到光疏介质，≥。
14．
【分析】
本题考查了光的折射定律，画出光路图如图，根据折射定律和几何知识求解．
【详解】
根据题意画出光路图如图所示，
BF=10m，CD=4m，AB=1.5m,EF=6m,由几何关系知OB=2m，OD=3m，OA=2.5m，OC=5m，则水的折射率；各处都看不到，则发生了全反射，，设遮光膜半径为R，，解得，所以遮光膜的最小直径为．
【点睛】
正确地画出光路图是解题的关键．
15．
【详解】
设光从AB边射入时，折射角为α，射到AC面上N点时，入射角为β，光路如图所示：
根据折射定律有
nsinα＝sin45°
光在AC边上恰好全反射，有
n＝
根据几何关系有α＋β＝90°，联立解得
n＝；
由图中几何关系可得MN长度为
x＝，sinα＝
用v表示光在水晶中的传播速度，则n＝，光从AB边到AC边的传播时间为
t＝＝。
16． ③
【解析】将圆盘和玻璃砖一起顺时针绕圆心缓慢转动了50角，发现全反射，光线③恰好消失；此时的临界角为C=450，则这次他所测得半圆形玻璃砖的折射率.
17．结果表明最后的像成在凹透镜右侧距离凹透镜10cm处，为倒立实像。
【解析】
【详解】
物体AB经斜面全反射，在它的左侧成像，但像的位置却不能根据平面镜成像的特点确定，因光线经直角面时均要发生折射。对斜面来说，它看到的物体AB离三棱镜上侧直角面的距离为
。
经棱镜斜面成的像在棱镜的左侧（垂直于图中主轴），离右侧直角面的距离应为
。
但对棱镜右侧的凸透镜来说，它看到的像离棱镜右侧直角面的距离应为视深，即
。
所以对凸透镜来说，。
由凸透镜成像公式，得。
则对凹透镜来说，，由成像公式，得。
结果表明最后的像成在凹透镜右侧距离凹透镜10cm处，为倒立实像。
最后像的放大率为。
AB总共经历了5次成像。
18．(1)；(2)
【详解】
(1) 据题意知，玻璃对该光全反射的临界角，由解得三棱镜的折射率为
由解得该单色光在三棱镜中传播的速度为
(2) 画出光在三棱镜中传播的光路图，如图所示
光线先射到面，图中入射角，大于全反射临界角，光线在面发生了全反射；
在面，由几何关系知入射角，大于全反射临界角，光线在BC面发生了全反射；
光线第二次入射到面时，由几何关系知入射角
小于全反射临界角，光线从三棱镜射出；由折射定律有
解得
19．(1) (2) 当θ变为时，两光斑恰好变为一个
【详解】
(1）细光束在AB界面，一部分反射，另一部分折射，设折射角为β，光路图如图所示，
由几何关系得：
根据题意两光斑间的距离为，所以L2=R
由几何关系知β＝45°
根据折射定律，折射率
（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好发生全反射．由 得临界角为：
C＝45°
即当θ≥45°时，光屏上只剩下一个光斑．
20．(1)8cm；(2)8cm
【详解】
(1)根据题意画出光路图：
设分界面上的折射角为，根据折射定律
解得
在中
解得
(2)当光在面上的入射角满足
上的亮斑刚消失设紫光的临界角为，画出光路图
则有
当时，面上反射角，反射光线垂直射到面上后入射到上，则
解得
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