4.3光的全反射 同步训练（Word版含答案）

4.3光的全反射
一、选择题（共15题）
1．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图所示．下列说法中正确的是
A．介质的折射率等于
B．介质的折射率等于1.5
C．介质的折射率等于
D．增大入射角，可能发生全反射现象
2．如图所示，MN是位于竖直平面内的光屏，放在水平面上的半圆柱形玻璃砖的平面部分ab与屏平行。由光S发出的一束白光从半圆沿半径射入玻璃砖，通过圆心O再射到屏上。在水平面内以O点为圆心沿逆时针方向缓缓转动玻璃砖，在光屏上出现了彩色光带。当玻璃砖转动角度大于某一值时，屏上彩色光带中的某种颜色的色光首先消失。有关彩色的排列顺序和最先消失的色光是（　　）
A．左紫右红，紫光 B．左红右紫，紫光
C．左紫右红，红光 D．左红右紫，红光
3．如图所示，含单色光b和c的一束复色光Ⅰ沿半圆柱玻璃的半径方向射入玻璃，在柱心O处分成两束光Ⅱ和Ⅲ，光Ⅱ中只有单色光b，光Ⅲ中既有b也有c，则(　 )
A．在玻璃中b的折射率比c的大
B．在玻璃中b的传播速度比c的小
C．让光Ⅰ的方向沿逆时针转动仍射到O处，光Ⅱ中可出现c
D．保持光Ⅰ不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，光Ⅱ可能消失
4．如图所示，是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由点垂直边射入。已知棱镜的折射率，，，（　　）
A．光线第一次从面射出棱镜
B．光线第一次从面射出棱镜
C．光线第一次从棱镜出射点距点
D．光线第一次从棱镜出射点距点
5．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真空中的传播速度为c，则下列选项错误的是（　　）
A．此玻璃的折射率为
B．光线从B到D需用时
C．该玻璃球的临界角应小于45°
D．若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象
6．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点。已知入射方向与边AB的夹角为，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2
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，光速变小
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
7．下图表是在20℃时，波长为589.3nm的光在几种介质中的折射率，根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是（　　）
表：几种介质的折射率（）
介质 折射率 介质 折射率
金刚石 2.42 玻璃
氯化钠 1.54 水 1.33
二硫化碳 1.63 水晶 1.55
酒精 1.36 空气 1.00028
A．这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B．水晶对不同颜色的光的折射率都是1.55
C．这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射
D．这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射
8．水底S处发出一束含有两种单色光的光线，与水和空气的分界面夹角为θ，经折射后分成甲、乙两束单色光，如图所示。下列说法正确的是_____________（在给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
A．水对甲光的折射率大于对乙光的折射率 B．甲光频率大于乙光频率
C．如果θ逐渐减小，空气中甲光先消失 D．乙光在水中经历的时间较长
9．如图所示，一束光线由空气射向半圆形玻璃砖中，光线的入射方向与半圆形玻璃砖的底面垂直，光束可以左右平移。已知半圆形玻璃砖的圆心位置为O，圆半径为R，玻璃砖的折射率为n，P点在底面上，P到O的水平距离为。则（　　）
A．当光束在O点正上方时，光进入玻璃砖后未发生偏折，因此传播速度不变
B．光束左右平移时，一定存在一个位置，能使光第一次在射入半圆弧界面时发生全反射
C．光从玻璃砖的半圆形面第一次到达底面的最长时间为
D．若光从P点正上方进入玻璃砖，到达底面时与O点的距离为，则n＝
10．有一玻璃圆柱体，其横截面为半径的圆，一点光源位于圆柱体中轴线上的点，点在圆柱体外距截面圆圆心的距离，如图甲所示。点光源向各个方向发射单色光，发现从半径的圆面内射入圆柱体的光线均无法从圆柱体的侧面出射，如图乙所示，则该玻璃的折射率为（　　）。
A． B． C． D．
11．图示为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°．一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜．若ab、ac面两面中，其中一个面有光线射出，一个面无光线射出，则下列判断正确的是：该直角棱镜的折射率可能为
A．棱镜的折射率可能为1.8，ac面有光线射出
B．棱镜的折射率可能为1.8，ab面有光线射出
C．棱镜的折射率可能为2.2，ac面有光线射出
D．棱镜的折射率可能为2.2，ab面有光线射出
12．宝石的折射率是鉴定宝石品质的指标之一，如图为某宝石的截面图，已知OP、OQ边与轴线间夹角为，光在真空中的传播速度为c。一条光线垂直M边入射，在OP边发生全反射后，又恰好在OQ边发生全反射，仅考虑第一次射到OP边并反射到OQ边的光线。则光在宝石中的传播速度为（　　）
A． B． C． D．
13．以下说法中正确的有
A．阳光下肥皂膜上的彩色条纹属于光的衍射现象
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的
C．一束光由介质斜射向空气，界面上可能只发生反射现象而没有折射现象
D．水面油膜呈现彩色条纹是光的干涉现象，这说明了光是一种波
14．如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是(　　)．
A．假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线
B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射
D．假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大
15．公园里的音乐喷泉十分美丽，音乐及爵面融为一体带给人不一样的体验。某公园中的音乐喷泉是由池底的彩灯及喷头组成，若其中一只彩灯在池底发出黄光，水对黄光的折射率为1.5，经测量水池的深度为2m，则下列说法正确的是（　　）
A．水面上有黄光射出的面积为
B．水面上有黄光射出的面积为
C．若某时刻彩灯颜色由黄色变成蓝色，则水面上有蓝光射出的面积比之前黄光射出的面积大
D．若某时刻彩灯色由黄色变成蓝色，则水面上有蓝光射出的面积比之前黄光射出的面积小
E．若再往水池中注水，让水深度变深，则水面上有黄光射出的面积变大
二、填空题
16．全反射现象
（1）全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，______光线完全消失，只剩下______光线的现象。
（2）临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示，光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝。
（3）全反射发生的条件
①光从______介质射入______介质。
②入射角______临界角。
17．如图所示，某一复色光由半球形玻璃的右侧面斜射到球心O处，经AB界面折射后得到C、D两束可见单色光．已知AB竖直，OO1水平，若＝30°，＝45°，则玻璃对C光的折射率为_______．现将复色光绕O点沿逆时针转动，则__________（填“C”或“D”）光后消失．
18．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，___________
19．如图所示，在研究光的全反射实验中，一束单色光沿半圆形玻璃砖的半径方向射向玻璃砖与空气的分界面，不考虑反射，当入射角为30°时，测得折射角为θ，改变入射角，当入射角为θ时，恰好发生全反射。则光发生全反射的临界角C= ___________，玻璃的折射率n= ___________，光在玻璃中的传播速度v=___________（空气中的光速等于真空中的光速c）。
三、综合题
20．如图所示，一个半圆形玻璃砖放在真空中，入射光线AO正对玻璃砖圆心方向入射，当AO与水平方向成60°角时，光线OC沿与竖直方向成45°角射出．(已知光速c＝3×108m/s)求：
①光在玻璃中传播的速度，
②当AO、OB光线的夹角为多大时，OC光线刚好能够完全消失．
21．如图所示，在水平桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其玻璃的折射率为1.5，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形．现有一直径为d的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。请在图中画出光线1从进入到穿出玻璃圆锥的光路图，并推导出平行光束在桌面上形成光斑面积的表达式。
22．如图所示为一直角棱镜的截面图，∠ACB=90°，∠CAB=53°。一平行细光束从AB面上的O点沿垂直于AB面的方向射入棱镜，在AC面的中点P恰好发生全反射（P点图中未画出），sin53°=0.8，cos53°=0.6，求该棱镜的折射率n。
23．半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，与直径AB垂直的足够大的光屏CD紧靠住玻璃砖的左侧，OO′与AB垂直。一细光束沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向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。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
试题分析：根据折射定律可得：，选项A正确，BC错误；光从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，故当由真空射向介质时即使增大入射角，也不可能发生全反射现象，选项D错误；故选A.
2．B
【详解】
玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，入射角相同时，通过半圆柱形玻璃砖后，红光的偏折角最小，紫光的偏折角最大，则光屏上彩色光的排列顺序是左红右紫。根据临界角公式
得知紫光的临界角最小，当玻璃砖转动时，入射角增大，紫光最先发生全反射，最先从光屏上消失。
故选B。
3．D
【详解】
试题分析：由光路图可知，c光以发生全反射，故c光的临界角小于b光的临界角，根据，则c光的折射率大于b光；选项A 错误；根据可知在玻璃中c的传播速度比b的小，选项B 错误；光c已经发生全反射，故让光I的方向沿逆时针转动仍射到O处，光c仍然是全反射，光II中不可能出现c，选项C 错误；保持光I不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，则光线的入射角增大，则光II可能会发生全反射，则光II可能消失，选项D 正确．
4．C
【详解】
AB．第一次射到AB面上的入射角为60°，大于临界角，所以发生全发射，反射到BC面上，入射角为60°，又发生全反射，射到CD面上的入射角为30°根据折射定律得
解得
θ=45°
即光从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方，故AB错误；
CD．根据几何关系得
AF=4cm
则
BF=4cm
∠BFG=∠BGF
则
BG=4cm
所以
GC=4cm
所以
故C正确，D错误；
故选C。
5．D
【详解】
A．如图
由几何知识得入射角
折射角
则此玻璃的折射率为
故A正确；
B．由几何知识得，BD长度
光在玻璃球内传播的速度
所以光线从B到D的时间为
故B正确；
C．由临界角公式可知
可知，临界角
故C正确；
D．从M点入射，入射角等于，所以若增大∠ABD，入射角可能大于临界角，所以光线可能在DM段发生全反射现象，故D错误。
本题选择错误的，故选D。
6．C
【详解】
A．由几何知识的入射角为，折射角为，由折射定律得
故A错误；
B．全反射公式
从F点处射的光束的入射角为，所以入射角小于全反射临界角，故不能发生全反射，故B错误；
C．棱镜的折射率要大于空气的折射率，根据公式得光在空气中的速度要大于在棱镜中的速度，即光从空气进入棱镜，光速变小，故C正确；
D．由几何知识得入射到E的光束与竖直方向平行，从F点出射的光束与竖直方向成夹角，所以不平行，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．由表可知，这种光对玻璃的折射率比水的大，由分析可知，这种光在玻璃中的速度小于在水中的速度，故A错误；
B．水晶对不同颜色的光的折射率不同，故B错误；
C．由于这种光对玻璃的折射率比水的大，所以这种光对玻璃的折射率比水的大，故C正确；
D．这种光对水的折射率比水晶的小，根据分析知，水的临界角比水晶的大，则这种波长的光从水晶射入空气比从水射入空气更容易发生全反射，故D错误；
故选C。
8．D
【详解】
A．由图可知，水对乙光的偏折程度较大，则水对甲光的折射率小于对乙光的折射率，选项A错误；
B．水对甲的折射率较小，则甲光频率小于乙光频率，选项B错误；
C．根据
可知，乙光的临界角较小，则如果θ逐渐减小，乙光先发生全反射，则空气中乙光先消失，选项C错误；
D．根据
可知，水中乙光的速度较小，可知乙光在水中经历的时间较长，选项D正确。
故选D。
9．C
【详解】
A．光进入不同的介质时，光速会发生改变，故A错误；
B．光束左右平移时，光从光疏介质射向光密介质，则一定不会发生全反射，故B错误；
C．光进入半圆形玻璃砖内的最长光程为R，则最长时间为
故C正确；
D．光从P点正上方进入玻璃砖的光路图如图所示
由几何关系可知，入射角
，，
则
对三角形AQO分析，由正弦定理得
折射率为
故D错误。
故选C。
10．A
【详解】
光线恰好不从侧面出射，光路图如图所示，根据折射定律，有
，，
其中
解得
故选A。
11．A
【详解】
棱镜的折射率为1.8时，根据，光线垂直bc边射到ab边的入射角为60°，，大于临界角，发生全反射．反射到ac边时入射角为30°，，小于临界角，ac面有光线射出，A正确、B错误；棱镜的折射率为2.2，光线垂直bc边射到ab边的入射角为60°，，大于临界角，发生全反射．反射到ac边时入射角为30°，，大于临界角，发生全反射，C、D错误．故选A．
12．D
【详解】
光线从MN垂直入射，在OP边的入射角
则光线在OP边发生全反射后，有几何关系得在OQ边的入射角为
因为恰好在OQ边发生全反射，故
则光在宝石中的传播速度为
故ABC错误，D正确。
故选D。
13．BCD
【详解】
A.阳光下肥皂膜上的彩色条纹，是属于薄膜干涉现象，故A错误；
B.太阳光通过三棱镜产生彩色条纹，是由于光发生了色散现象即属于光的折射现象，故B正确；
C.一束光由介质斜射向空气，界面上若发生全反射，只发生反射现象而没有折射现象，故C正确；
D.水面油膜呈现彩色条纹是由于光的薄膜干涉产生的，是光的干涉现象，这说明了光是一种波，故D正确．
故选BCD
14．ACD
【详解】
A．三条入射光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在圆周界面，它们的入射角为零，均不会偏折．在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能．如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A正确．
BC．假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射．所以选项C正确、B错误．
D．假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以D正确。
故选ACD.
15．ADE
【详解】
AB．如图，
当彩灯发出的光传播到水面时恰好发生全反射，此时入射角为C，根据几何关系有
水面上有黄光射出的面积
联立解得
故选项A正确，选项B错误；
CD．若某时刻彩灯颜色由黄色变成蓝色，光线频率变大，折射率变大，临界角变小，则半径变小，水面上有蓝光射出的面积比之前黄光射出的面积小，故选项C错误，选项D正确；
E．根据以上分析可知，如果水池深度变深，有黄光射出的面积变大，故选项E正确。
故选ADE。
16． 折射 反射 光密 光疏 等于或大于
17． C
【详解】
（1）根据折射定律，C光的折射率：；
（2）由光路图可知，B光的折射率大于C光的折射率，即，根据全反射临界角公式可知，B光的临界角较小，则将复色光绕O点沿逆时针转动的过程中，B光先发生全反射，B光的折射光线先消失，C光后消失．
故本题的答案为：；C
18． 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
【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。
19． 45°
【详解】
根据折射定律
解得全反射的临界角
折射率
光在玻璃中的传播速度
20．① 2.1×108m/s ② 90°
【详解】
①玻璃的折射率为：
在玻璃中的传播速度为
②当光线发生全反射时，入射角满足sinC＝，求得C=45°
根据反射角等于入射角，可得OA、OB光线的夹角为90°.
21． ，
【详解】
光线1从进入到穿出玻璃圆锥的光路图，如图
全反射的临界角
故光在AB面、AC面都发生全反射，如图所示光路，光在左、右侧面发生光的全反射，反射光线恰好垂直射出。
因为
由几何关系知
得
这样光束在桌面上形成的光斑是以A为圆心，AM为半径的圆，得光斑面积
22．1.25
【详解】
光束从O点摄入棱镜后，光路图如图所示
入射光束在AC面的中点P发生全反射
由图中几何关系可知临界角C=53°，根据全反射公式有
解得
n=1.25
23．（1）；（2）
【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，光路图如下图所示
由几何关系得
根据题意两光斑间的距离为，所以可知L2＝R，由几何关系知β＝45°，根据折射定律得，此玻璃的折射率为
（2）若光屏CD上恰好只剩一个光斑，则说明该光束恰好在AB面发生全反射，由可得，临界角大小为
即当时，光屏上恰好只剩下一个光斑。
答案第1页，共2页