4.2 全反射 同步练习题（word版含答案）

4.2 全反射
一、单选题
1．水中的空气泡、玻璃中的空气泡，看上去比较亮，对这一现象表述正确的是(　　)
A．空气泡对光线有会聚作用
B．空气泡对光线有发散作用
C．从空气泡到达水或玻璃与气泡分界面处的光一部分发生全反射形成的
D．从水中或玻璃中射到空气泡界面处的光一部分发生全反射形成的
2．如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射时的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（　　）
A． B．
C． D．
3．如图甲为一种检测油深度的油量计油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（　　）
A．透明塑料的折射率应小于
B．塑料锯齿和油的界面处发生全反射形成暗区
C．油量增加时，亮区范围变大
D．对于透明塑料和油来说，油是光密介质
4．一种“光开关”的“核心区”如图虚框区域所示，其中1、2是两个完全相同的截面为等腰直角三角形的棱镜，直角边与虚框平行，两斜面平行，略拉开一小段距离，在两棱镜之间可充入不同介质以实现开关功能。单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，若能通过2，则为“开”，否则为“关”，已知棱镜对a的折射率为1.5，下列说法正确的是（　　）
A．单色光a在棱镜中的波长是在真空中波长的1.5倍
B．若不充入介质，则实现“开”功能
C．若充入的介质相对棱镜是光疏介质，有可能实现“开”功能
D．若充入的介质相对棱镜是光密介质，有可能实现“关”功能
5．如图所示，一束光由空气射入某种介质的折射情况，入射光线、折射光线与法线的夹角分别为、，则（　　）
A．这束光在介质中的传播速度比空气中大
B．适当减小，就会发生全反射
C．介质的折射率为
D．介质的折射率为
6．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的．光导纤维由内、外两种材料制成，内芯材料的折射率为，外层材料的折射率为，如图的一束光信号与界面夹角为，由内芯射向外层，要想在此界面发生全反射，必须满足的条件是（　　）
A．n1＞n2，α大于某一值
B．n1＜n2，α大于某一值
C．n1＞n2，α小于某一值
D．n1＜n2，α小于某一值
7．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发红光小球，则（　　）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发出的红光可以从水面任何位置出射
C．小球所发出的红光从水中进入空气后传播速度变小
D．若小球发出的是蓝光，则水面上有光射出的区域减小
二、多选题
8．圆形平底薄壁玻璃碗中盛有水。玻璃碗的俯视图如图甲所示，其前视图如图乙所示，图中AC与BD为圆弧，半径为R，对应的圆心角，CD为直线。现用一支激光笔发出一束红色激光垂直水面照射，入射点可沿着直径AB移动。已知水和玻璃的折射率同为，若激光进入水中后，只考虑首次反射和折射，已知光在真空中的传播速度为c，则以下说法中正确的是（　　）
A．激光在水中的速度为
B．激光不可能从圆弧面射出水
C．若激光从O点射入，从CD边射出，所需时间为
D．激光能从圆弧面射出的圆弧长度为圆弧总长度的四分之一
9．如图所示，一束黄光和一束蓝光以同一光路从圆心O点斜射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别为a和b。已知入射角α＝45°，a光束与玻璃砖间的夹角β＝60°，真空中光速c＝3×108m/s。下列说法正确的是（　　）
A．a光束穿过玻璃柱体所需时间较短
B．a光束是黄光，b光束是蓝光
C．玻璃对a光的折射率为
D．a光在该玻璃中传播的速度为m/s
E．在相同介质中a光比b光的临界角小
10．如图所示，一束单色光从真空斜射入折射率为的透明介质中，则（ ）
A．介质的临界角随入射角的增大而增大
B．当图中所示时，光将发生全反射
C．光射入介质后，其频率不变
D．光射入介质后，其传播速度减小
11．如图是一个直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°，一束平行细光束从O点垂直棱镜边界入射。已知此棱镜材料的折射率n＝ ，若不考虑原入射光线在bc面上的反射，则光线（　　）
A．不能从ab面射出
B．不能从ac面射出
C．能从bc面射出，且出射光线与ac面平行
D．能从bc面射出，且出射光线与bc面垂直
12．如图所示，让光线沿半圆形玻璃砖的半径射到平直边上，在这个界面发生了反射和折射。逐渐增大入射角，下列描述中正确的是(　　)
A．折射角逐渐减小
B．折射角和入射角的比值不变
C．折射光线逐渐减弱，直至完全消失
D．反射光线和折射光线都逐渐减弱
三、填空题
13．观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径
如图激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。
当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，___________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是___________的原理。
实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，___________
14．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°．
四、解答题
15．如图，垂钓者位于平静清澈湖面岸边的A点，他的眼睛距离A点的高度为0.9m，水面上的浮标B离A点的距离为0.9m，发光鱼饵C位于浮标正前方1.8m处水面上D点的正下方，此时垂钓者发现发光鱼饵刚好被浮标挡住，已知水的折射率。
（1）求此时发光鱼饵在水中的深度；
（2）发光鱼饵缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵发出的光恰好不能从水面上A、B间射出。
16．如图所示，两等腰三棱镜和腰长相等，顶角分别为和。将边贴合在一起，组成的四棱镜。一束单色光平行于边从上的O点射入棱镜，经界面后进入棱镜。已知棱镜的折射率，棱镜的折射率，不考虑光在各界面上反射后的传播。（已知光从介质1射入介质2发生折射时，若入射角i，折射角为r，则满足。取）求：
（1）光线在棱镜内与界面所夹的锐角θ；
（2）判断光能否从面射出。
17．赫哲族是我国古老的少数民族之一，世居东北，赫哲族擅长叉鱼，抛叉取鱼，十拿九稳。如图，某次捕鱼时，湖水深约，湖面点左侧均被浮萍遮盖，渔民站在点右侧的湖水中，眼睛在A点，恰好通过点看到点处有一条鱼静止不动，点离浮萍距离，点离点水平距离。（已知湖水的折射率，）问：
（1）忽略鱼在人眼中成像沿水平方向稍微靠近的因素，鱼在浮萍下方的实际深度是多少？
（2）若渔民缓慢下蹲观察（眼睛不没入水中），仍没有观察到鱼，则鱼在水平方向至少游了多远？（计算结果保留两位小数）
18．一玻璃砖的截面如图所示，AB为圆弧，O为圆心，半径OA为10 cm。一束光从E点平行BC射入，∠BOE=60°。玻璃砖的折射率n=。请分析光线能否从AC边垂直射出。若能，求出∠ACO的大小；若不能，请说明理由。
试卷第1页，共3页
试卷第7页，共7页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
当光从水中或玻璃中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等于临界角，发生了全反射现象，所以水中的空气泡和玻璃中的空气泡看起来比较亮。
故选D。
2．A
【解析】
【详解】
如图所示，设光线入射到CD上的入射角为θ，因为光线在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，根据几何关系有
4θ=90°
解得
θ=22.5°
根据sin C=可得五棱镜的最小折射率为
故选A。
3．D
【解析】
【详解】
A．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
即透明塑料的折射率应大于，故A错误。
B．光从塑料锯齿和油的界面处发生折射，光线射向油中，在矩形窗口形成暗区，故B错误；
C．油量增加时，被浸入到油中的塑料锯齿增多，则全反射光线减小，则亮区范围变小，故C错误；
D．透明塑料的折射率小于油的折射率，对于透明塑料和油来说，油是光密介质，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A．根据公式可知
单色光a在棱镜中的传播速度为真空中的
频率不变，单色光a在棱镜中的波长为在真空中波长的 ，A错误；
B．单色光a从1的左侧垂直于棱镜表面射入，入射角为45° ，根据全反射的条件，临界角为
可知入射角大于临界角，不充入介质，即发生全反射，光不可以通过2，实现“关”功能，B错误；
CD．由光密介质进入光疏介质，可能不发生全反射，进入2，可能实现“开”功能，从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，则一定处于开状态， D错误C正确。
故选C。
5．D
【解析】
【详解】
A．这束光在介质中的传播速度比空气中小，选项A错误；
B．光由空气射入某种介质不可能发生全反射，选项B错误；
CD．介质的折射率为
选项C错误，D正确。
故选D。
6．C
【解析】
【详解】
光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于等于临界角，所以α应小于某一值，故C正确，ABD错误。
故选C。
7．D
【解析】
【详解】
A．放置在缸底任何位置的小球，发出的光一定会有一部分沿水平方向射向侧面，当垂直射向侧面时，传播方向不变，人可以从侧面看见小球，故A错误；
B．当小球所发出的光射向水面，入射角较大时会发生全反射，所以不能从水面的任何位置射出，故B错误；
C．当光从水中进入空气后，有
变小，传播速度变大，故C错误；
D．换成蓝光，频率增大，折射率增大，则有光射出的圆形区域的半径减小，故D正确。
故选D。
8．AD
【解析】
【详解】
A．激光在水中的速度为
故A正确；
B．根据题意可知临界角为
解得
当光垂直照射到C点时，根据几何关系可知入射角为小于，未发生全反射，所以光线会射出去，故B错误；
C．若激光从O点射入，从CD边射出，通过的路程为
所需时间为
故C错误；
D．设从E点射入的光线恰好发生全反射，光路如图所示
则
∠FEO=45°
由几何关系知
∠EOC=15°
即圆弧EC会有光线射出，同理根据对称性，则激光能从圆弧面射出圆心角为 ，而圆弧面对应的总的圆心角为 ，激光能从圆弧面射出的圆弧长度为圆弧总长度的四分之一，故D正确。
故选AD。
9．ABD
【解析】
【详解】
ABE．因b光的偏折程度较大，可知b光的折射率较大，b光频率较大，即b光束是蓝光，根据
可知b光在玻璃中的速度较小，b光束穿过玻璃柱体所需时间较长，根据
可知在相同介质中b光比a光的临界角小，选项AB正确，E错误；
C．玻璃对a光的折射率为
选项C错误；
D． a光在该玻璃中传播的速度为
选项D正确。
故选ABD。
10．CD
【解析】
【详解】
A．根据全反射定律有
可知介质的临界角只与介质的折射率有关，A错误；
B．发生全反射的条件是光从光密介质射入光疏质时，而从真空到介质不会发生全反射，B错误；
C．光射入介质后，其频率不变，C正确；
D．光射入介质后，根据
可知光射入介质后，其传播速度减小，D正确。
故选CD。
11．AD
【解析】
【详解】
当入射光线垂直射入时，入射光线没有发生偏折，由于棱镜材料的折射率n=，所以由折射定律
可得临界角为
光线从O点射入后的光路图如图所示
当光线射到ab面时，入射角等于60°，所以发生光的全反射，当反射光线射到另一直角面ac时，由几何关系可得，入射角等于30°，因此既发生了折射也发生反射，由折射定律得折射角等于60°，正好平行于棱镜的底边。而反射光线对应的反射角是30°，导致光线到达bc面时垂直bc面，所以会垂直射出。
故选AD。
12．BC
【解析】
【详解】
AB．由折射定率可得
逐渐增大入射角r，折射角i逐渐增大，折射率不变，故折射角r的正弦值和入射角i的正弦值比值不变，A错误，B正确；
CD．折射光线逐渐减弱，反射光线逐渐增强，当入射角达到全反射角时，折射光线完全消失，C正确，D错误。
故选BC。
13． 发生全反射 光导纤维 光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
【解析】
【详解】
当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，根据发生全反射的条件，可知，会发生全反射；
光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，这就是光导纤维原理；
它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，根据发生全反射的条件可知，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。
14． 大于
【解析】
【详解】
根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n==．若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D点射出时的折射角大于60°．
15．（1）3.12m；（2）1.8m
【解析】
【详解】
（1）设发光鱼饵在水中的深度为h1，人眼的位置为P，发光鱼饵发出的光线射向B点的入射角为，经水面射向P点的折射角为，光路图如图所示
有
则
由几何关系得
解得
（2）设当鱼饵离水面h2时，鱼饵发出的光线射向B点时恰好发生全发射，鱼饵发出的光不能从水面上A、B间射出，有
解得
16．（1）；（2）不能从面射出
【解析】
【详解】
(1)单色光在四棱镜内的光路如图所示
根据折射定律可知
解得
根据几何关系可知
则光线在棱镜内与面所夹的锐角
（2）棱镜的折射率
其临界角满足
由相对折射率公式
解得
根据几何关系解得
光线恰好在面发生全反射，故光不能从面射出
17．（1）80cm；（2）30.71cm
【解析】
【详解】
（1）由题意可知，B点为人所观察到的鱼的虚像，即B、O、A三点在一条直线上，鱼的实际位置应在B点下方，设为C，设鱼发出的光线在O点的入射角为i，折射角为r，如图所示，根据几何关系可得
①
根据折射定律有
②
联立①②解得
③
所以鱼在浮萍下方的实际深度是
④
（2）当鱼发出的光线在O点恰好发生全反射时，鱼在水平方向游的距离最短，此时鱼发出的光线在O点的入射角的正弦值为
⑤
此时鱼到O点的水平距离为
⑥
鱼在水平方向至少游的距离为
⑦
18．见解析
【解析】
【详解】
光路图如图所示，由几何关系可知
入射角为
由折射定律有
解得
由几何关系可知
即为等腰三角形
临界角正弦值
BC边的入射角
即光线在F点发生全反射，假设光线刚好从AC边垂直射出，则有
由以上数据可知
则与实际不符，假设不成立，即不可能从AC边垂直射出。
答案第1页，共2页
答案第12页，共1页