第四章 2 全反射同步检测（word版含答案）

2021人教版选择性必修第一册 第四章　2 全反射 同步检测
一、单选题
1．下列说法正确的是(　　)
A．均匀变化的电场能产生均匀变化的磁场
B．一切物体都在不停地发射红外线
C．在电磁波谱中，射线的波长最长
D．光纤通信，全息照相及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
2．如图所示，一块由玻璃制成的三棱镜的横截面为直角三角形ABC，其中AB=AC，该三棱镜对红光的折射率大于。一束平行于BC边的白光射到AB面上，光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出。下列说法不正确的是（　　）
A．各色光在AB面的折射角都小于30°
B．各色光在BC面的入射角都大于45°
C．有的色光可能不在BC面发生全反射
D．从AC面射出的光束中红光在最下方
3．在实验条件完全相同的情况下，分别用红光和紫光做实验进行比较，得到五个实验结论，以下是对五个实验结论的描述，其中正确的是（ ）
A．通过三棱镜后，红光偏折角大
B．通过平行玻璃砖后，红光侧移大
C．在双缝干涉实验中，光屏上红光的干涉条纹间距较宽
D．若紫光照射到某金属表面有光电子逸出，则红光照射也一定有光电子逸出
E．以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射
4．a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所示，则以下叙述正确的是( )
A．a光的全反射临界角小于b光的全反射临界角
B．通过同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距比b光的宽
C．在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度
D．在该介质中a光的波长小于b光的波长
5．下列说法不正确的是（ ）
A．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉
B．玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的衍射现象
C．光的偏振现象证实了光是横波．
D．不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的
6．自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车。尾灯由透明介质制成，其外形如图甲所示，下列说法正确的是（　　）
A．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
B．汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
C．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射
D．汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射
7．一束单色光由某种介质射向真空时的光路如图所示，I和II为相互垂直的平面，AO、BO、CO均为光线，各光线与I的夹角满足=60°，=45°，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　）
A．法线所在平面为I B．入射光线为BO
C．该种介质的折射率 D．光在该介质中的传播速度
8．同一单色光以不同的入射角射向介质a和介质b的界面，入射光、反射光和折射光的三种情形如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．光源处在介质a中 B．光在介质b中的波长更长
C．光在介质a中的能量更大 D．光在介质b中的传播速度更小
9．如图，a和b两单色光，以适当的角度向半圆形玻璃砖射入真空，出射光线都从圆心O沿Oc方向射出，则下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率比b光的频率小
B．a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小
C．分别通过同一双缝干涉装置，a光比b光的相邻亮条纹间距大
D．两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度大
10．关于光现象及其应用，下列说法不正确的有（　　）
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象
B．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象
C．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽
D．玻璃内气泡看起来特别明亮，是因为光线从气泡中射出的原因
二、多选题
11．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路如右图所示，则a、b两束光( )
A．在真空中，a光的传播速度比b光大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角较小
D．从零逐渐增大从水斜射入空气的入射角，b光比a光先发生全反射
12．如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法正确的是（ ）
A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖
B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖
C．通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖不发生偏折
D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面发生全反射
13．如图所示，一束复合光垂直玻璃砖界面进入球形气泡后分为a、b两种色光， 下列说法正确的是 ．
A．玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象
B．a光在玻璃中的传播速度比b在玻璃中的传播速度大
C．a光的频率比b光的频率大
D．若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先消失
E．若让a、b二色光通过一双缝干涉装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
14．如图所示,MN是空气与某种液体的分界面,一束红光由空气射到分界面,一部分光被反射,一部分光进入液体中.当入射角是45°时,折射角为30°,以下说法正确的是(　　)
A．反射光线与折射光线的夹角为105°
B．该液体对红光的折射率为
C．该液体对红光的全反射临界角为45°
D．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面,折射角也是30°
E．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面,折射角小于30°
15．关于光的全反射和光纤的应用，下列说法正确的是（ ）
A．光由不同介质射入真空或空气时临界角不同
B．入射角大于临界角，不一定发生全反射
C．玻璃是光密介质
D．光纤通信是光导纤维的唯一应用
E．光导纤维的工作原理是光的全反射
三、填空题
16．某物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有a和b两束单色光射向光屏P，如图所示．他们根据实验现象提出了以下五个猜想，你认为不正确的是_______
A．单色光a的波长小于单色光b的波长
B．在玻璃中单色光a的传播速度大于单色光b的传播速度
C．单色光a通过玻璃砖所需的时间大于单色光b通过玻璃砖所需的时间
D．在光束SA绕圆心O逆时针转动的过程中，在光屏P上最早消失的是a光
E．单色光a比单色光b更容易发生明显衍射
四、解答题
17．玻璃球体的半径为R，折射率为n，P为经过球心的轴线上的一点，且，如图所示，若从P点向右发出的任意一条光线经球面折射后，其反向延长线均聚焦于Q点（未画出），则P、Q称为齐明点．试求齐明点Q点的位置．
18．如图所示是一个透明圆柱体的横截面，其半径为RAB是一条直径． 今有一束平行于AB的光从与AB距离的C点（未画出）射向圆柱体．光线经折射后恰经过B点，求：透明圆柱体的折射率和光在圆柱体内传播的时间．(光在真空中速度为c)
19．用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图如图所示，圆弧为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从面上的某点入射，入射角，它进入棱镜后恰好以临界角射在面上的O点，已知光在空气中的传播速度。求：
(1)该棱镜的折射率n；
(2)光线在该棱镜中传播的速度大小v（结果可带根式）。
20．如图，一个半径为R的圆形光源处于玻璃板(足够大)下表面，玻璃板的厚度为d、折射率为n．试问：
①从光源的圆心O发出的光垂直穿过玻璃板的时间是多少？
②在玻璃板上表面贴一块圆形纸片，使其能挡住从玻璃板上表面射出的光，该纸片的最小半径是多大？
21．如图所示，为一块立在水平地面上的玻璃砖的截面示意图，△ABC为一直角三角形，，，边长度，垂直于地面放置。现在有一束单色光垂直于边从P点射入玻璃砖，已知，玻璃的折射率，求：
（i）该束光从面射出玻璃砖时折射角的正弦值；
（ii）该束光从面射出玻璃砖的位置距C点的距离。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
均匀变化的电场产生稳定的磁场，A错误；一切物体都在不停地发射红外线，同时也在不断地吸收红外线，且物体温度越高，辐射出的红外线越强，B正确；在电磁波谱中，γ射线的频率最高，波长最短，C错误；光纤通信利用的是光的全发射，全息照相不是利用全反射，是和光的干涉有关的结果，D错误．
2．C
【解析】
【详解】
A．设红光在AB面的折射角为α，由折射定律知>，解得sin α<；因为红光的波长最长，折射角最大，所以各色光在AB面的折射角都小于30°，故A说法正确。
B．由几何关系知，各色光射向BC面时，入射角都大于45°，故B说法正确。
C．由临界角公式sin C=知，各色光发生全反射的临界角都小于45°，各色光都在BC面发生全反射，故C说法错误。
D．由于红光射向BC面时的入射角最大，故红光射到AC面时在最下方，故D说法正确。
本题选择错误的，故选C.
3．C
【解析】
【详解】
A．紫光的折射率大于红光的折射率，所以通过三棱镜后，紫光的偏折角大，故A错误；
B．光线通过玻璃砖时，因为紫光的折射率大，则紫光偏折更厉害，紫光的侧移大，如图所示
故B错误；
C．根据
可得，紫光的波长短，则紫光的干涉条纹间距小，红光的干涉条纹间距较宽，故C正确；
D．紫光照射金属有光电子逸出，因为红光的频率小于紫光，所以红光照射不一定能发生光电效应，故D错误；
E．相同入射角从水中射向空气，因紫光的折射率大于红光，所以紫光的临界角小于红光，当紫光能发生全反射，红光不一定能发生全反射，故E错误。
故选C。
4．B
【解析】
【详解】
A、根据折射定律可知折射率nb＞na，由临界角公式，Ca＞Cb；故A错误.
B、D、折射率nb＞na，可得波长λa＞λb，则通过同一双缝干涉装置，由可知a光的干涉条纹间距比b光的宽；故B正确，D错误.
C、由判断可知，nb＞na，该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度；故C错误.
故选B.
5．B
【解析】
【详解】
A、用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度利用了光的薄膜干涉，故选项A正确；
B、玻璃中的气泡，看起来特别明亮，是因为光线从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射的缘故，故选项B错误；
C、偏振是横波特有的现象，光的偏振现象能证明光是横波，故选项C正确；
D、可以通过迈克尔孙 莫雷实验得出：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，后来爱因斯坦把它总结为：光速不变原理，故选项D正确；
不正确的故选项B．
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
汽车灯光应从左面射向自行车尾灯，光在尾灯内部右表面发生全反射，使自行车后面的汽车司机发现前面有自行车，避免事故的发生。
故选B。
7．D
【解析】
【详解】
AB．由反射定律和折射定律知，I为界面，II为法线，CO为入射光线，OA为反射光线，OB为折射光线，故AB错误；
C．由折射率公式知，介质的折射率
故C错误；
D．由
得
故D正确。
故选D。
8．D
【解析】
【详解】
根据图像可知，当入射角大于临界角时，入射光在b介质发生全反射，故光源处在介质b中，在第二幅图中，可知入射角小于折射角，故介质a的折射率小， ， 可知，光在介质a中的波长更长；光波的频率不变，则 不变，因为介质b折射率大，光在介质b中的传播速度更小，故ABC错误D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
由图可知，从玻璃射入真空，两种单色光的入射角不同，折射角相同，根据光的折射定律
可知a光的折射率大。
AC．a光的折射率大，a光的频率比b光的频率大，a光的波长比b光的波长小，
通过同一双缝干涉装置，相邻亮条纹间距
可知a光比b光的相邻亮条纹间距小。故AC错误；
B．全反射临界角
因为a光的折射率大，所以a光的全反射临界角比b光的全反射临界角小，故B正确；
D．光在介质中传播速度
因为a光的折射率大，两光在同一介质中传播，a光的传播速度比b光的传播速度小，故D错误。
故B正确。
10．D
【解析】
【详解】
A．用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉，A正确；
B．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，B正确；
C．根据知，同一装置，波长越长条纹间距越宽，C正确；
D．玻璃中的气泡看起来特别明亮是因为光从玻璃射向气泡时，一部分光在界面上发生了全反射，D错误。
故选D。
11．CD
【解析】
【详解】
A．所有光在真空有相同的速度，故A错误；
B．由图知:光线在CD界面上，相同的入射角的a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，由公式，知同种介质中a光速度大，故B错误；
C．由折射率大小，可以知道以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小，故C正确；
D．由于b光比a光折射率大，根据可知从零逐渐增大从水斜射入空气的入射角，b 光比 a 光先发生全反射，故D正确；
故选CD．
【点睛】
所有色光在真空中的传播速度相同，由图看出光线在CD界面上，相同的入射角的a光发生了折射，b光发生了全反射，说明b光比a光折射率大，从零逐渐增大从水斜射入空气的入射角，b 光比 a 光先发生全反射．
12．BCD
【解析】
【详解】
平行光线从玻璃砖射到右侧圆弧面上，在有些区域会发生全反射，只有部分区域有光射出，光路如图所示：
设光线射到C点时恰好发生了全反射，此时入射角为i，则i=C；在C点的上方，入射角大于临界角，光线发生全反射，在AC范围内没有光线射出，根据对称性可知，玻璃砖下方对称部位，也没有光线射出，所以只有圆心两侧一定范围内的光线在曲面上不发生全反射，能通过玻璃砖，其中通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折，圆心两侧一定范围外的光线将在曲面产生全反射，故A错误，BCD正确．
13．ACD
【解析】
【详解】
玻璃砖的气泡缺陷处显得更亮是光的全反射现象，故A正确；由题图知，两光射向空气时，玻璃对b光的偏折程度较大，因此a光的折射率较大，再依据，可知，a光在玻璃中的传播速度比b钮玻璃中的传播速度小，故B错误；玻璃对a光的偏折程度较大，a光的折射率较大，则a光的频率比b光的频率大，故C正确；因a光的折射率较大，由 知，a光的临界角较小，若保持复合光的方向不变仅将入射点上移，则a光最先达到全反射的条件，从而a光最先消失，故D正确；让a、b二色光通过一双缝干涉装置，因a光的折射率较大，那么其波长较短，根据干涉条纹间距公式，则b光形成的干涉条纹的间距最大，故E错误．所以ACD正确，BE错误．
14．ACE
【解析】
【详解】
根据反射定律可得反射角为45°，所以反射角与折射光线的夹角为105°，所以A错误．根据折射定律可得，所以全反射角为，即C为45°．B错误．根据可得，在该液体中，红光的传播速度要比紫光的大，C错，紫光波长要比红光的小，所以该液体对紫光的折射率要比红光的大，所以折射角小于30°．D错误．
15．ABE
【解析】
【详解】
A.不同介质的折射率不同，所以光由不同的介质射入真空或空气时临界角不同，故选项A符合题意；
B.入射角大于临界角，不一定发生全反射，还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射，故选项B符合题意；
C.光疏介质、光密介质是相对的，只有一种介质不能说是光疏介质还是光密介质，故选项C不合题意；
D.光纤通信是光导纤维的主要应用，光导纤维还可应用到内窥镜、潜望镜等，故选项D不合题意；
E.光导纤维的工作原理是光的全反射，故选项E符合题意．
16．ACD
【解析】
【详解】
A、由图知，a光的偏折程度小于b光，所以a光的折射率小于b光的折射率，则a光的波长大于b光的波长，故A错误；
BC、由知，b光在玻璃砖中传播速度较小，时间较长，故B正确，C错误；
D、由知a光的临界角较大，b光的临界角较小，则当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光，D错误；
E、a光的波长大于b光的波长，a光波动性强，相同条件下，a光比b光容易发生衍射，故E正确；
不正确的是故选ACD．
【点睛】
根据光线的偏折程度，比较光的折射率大小，从而得出频率的大小关系；由比较光在玻璃砖中传播速度的大小，即可比较时间的长短；由比较临界角的大小，临界角小的光最先消失；折射率越小，波长越长，越容易发生衍射．
17．nR
【解析】
【详解】
从P点向球面任意作一条光线PA，与轴线夹角为，设光线在球面上的入射角为i，折射角为r，光路如图．
由折射定律
在PCA中，由正弦定理：即，解得：
AQ为折射光线的反向延长线，有QAC∽APC
所以：，即：
解得：=nR
18．
【解析】
【详解】
由几何知识可得：
得：
由几何关系α＝2β
根据折射定律
由得
光在柱体内的传播速度
由几何关系知 AC=
故光在圆柱体内传播的时间．
19．(1)；(2)
【解析】
【详解】
(1)光线在BC面上的恰好发生全反射，作出光路图，如图所示
入射角等于临界角C，由
在AB界面发生折射，入射角为，折射角为
由折射定律
由以上几式计算得出
(2)光线在该棱镜中传播的速度大小
20．① ②
【解析】
【详解】
①光在玻璃板中的传播速度为
故从光源的圆心O发出的光垂直穿过玻璃板的时间为
②以最右边的光线为例，光路图如图所示
光线在上表面发生全反射，有
根据几何知识可得
所以纸片的最小半径为
21．（i）；（ii）12.5cm
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由
可以得到临界角
单色光照射到上时入射点为D，入射角
将发生全反射，然后反射到面上E点，入射角为
设折射角为，由
可得
（2）由几何知识可以得到
即
所以
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