4.3光的全反射与光纤技术 同步练习（Word版含答案）

4.3光的全反射与光纤技术同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．生活中有很多光现象，以下关于对光现象的解释说法不正确的是　　
A．我们看到水中的筷子弯折是光的折射现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．水中的气泡特别明亮是光的干涉现象
D．小孔成像是利用光的直线传播
2．已知一束单色光在水中的速度是真空中的3/4, 则( )
A．这束光在水中的波长为真空中的3/4 B．这束光在水中的频率为真空中的3/4
C．对这束光, 水的折射率为3/4 D．从水中射向水面的光线, 一定可以进入空气
3．某透明物体的横截面如图所示，其中为等腰直角三角形，为直角边，长度为L，为一圆弧，其圆心在AC边的中点。此透明物体的折射率为。若一束宽度与边长度相等的平行光从边垂直射入该透明物体，则光线从圆弧射出的区域弧长s为（　　）
A． B． C． D．
4．地表风速的大小对我们的生产生活有着很大的影响，所以我们经常会在铁路沿线、码头、建筑、索道、气象站、养殖场等处看到风速仪，它们能够实时进行数据收集并智能传送，其基本结构如图1所示．光源发出的光经光纤传输，被探测器接收．在风力作用下，风杯绕转轴以正比于风速（）的速率（）旋转，其关系为．风杯旋转会通过齿轮带动下面的凸轮圆盘旋转，当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住．已知风杯与转轴距离为r，风杯每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈．计算机对探测器接收到的光强变化情况进行分析，就能得到风速的大小．在时间内探测器接收到的光强随时间变化的关系如图2所示．下列说法正确的是
A．光纤材料内芯的折射率小于外套的折射率
B．风杯旋转的角速度小于凸轮圆盘的角速度
C．在时间内，风速逐渐增大
D．在时间内，风的平均速率为
5．如图是同一单色光从介质a斜射向空气时的光路图，下列说法正确的是（　　）
A．介质a的折射率为
B．增大入射角，光在界面不可能发生全反射
C．光在空气中的频率大于在介质a中的频率
D．光在空气中的传播速度大于在介质a中的传播速度
6．如图是同一单色光从介质a射向介质b时的光路图，由此可知（　　）
A．a是光密介质，b是光疏介质
B．增大入射角，光在界面可能发生全反射
C．光在介质a中的频率大于在介质b中的频率
D．光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度
7．一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着的变化而变化，如图乙的图线所示，则下列说法正确的是（ ）
A．透明体的临界角为 B．透明体的临界角为
C．透明体的折射率为 D．透明体的折射率为
8．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
9．下列说法正确的是(　　)
A．太阳光通过三棱镜形成彩色光谱，这是光的干涉的结果
B．用光导纤维传送图像信息，这是光的衍射的应用
C．眯着眼睛看发光的灯丝时能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D．在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄日落时水面下的景物，可使景像清晰
10．如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面。已知材料的折射率nPA．一定没有光线从Q的下表面射出
B．从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线平行
C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于θ
D．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ
11．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．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
12．在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图甲中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示．有一半径为r的圆柱形的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．已知玻璃的折射率为1.6，则光束在桌面上形成的光斑面积为（ ）
A．2πr2
B．3πr2
C．4πr2
D．5πr2
13．如图所示，一个玻璃三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角，玻璃三棱镜的折射率为 ．此面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边的中点，对这条光线进入棱镜之后的光路分析正确的是
A．直接射到AC边上，发生全反射现象
B．直接射到BC边上，发生全反射现象
C．直接射到AC边上，部分光线从AC边射出
D．直接射到BC边上，部分光线从BC边射出
14．如图所示，一根粗细均匀的半圆形玻璃棒，折射率为1.5，半径为R，两端面A、B均为正方形，宽度为d。令一束平行光垂直于端面A入射，要使入射光线全都从另一端面B射出，则R与d之比的最小值应为（　　）
A．2 B．1 C．3 D．1.5
15．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．
二、填空题（共4题）
16．一台激光器,它的功率为P，如果它发出的单色光在空气中波长为λ,则这束单色光的频率是__，它在t时间内辐射的能量为___。如果这束单色光在某介质中传播速度为v，那么这束单色光从该介质射向真空发生全反射的临界角为___。
17．如图所示，容器中装有某种透明液体，深度为h，容器底部有一个点状复色光源S，光源S可发出两种不同频率的单色光。液面上形成同心圆形光斑Ⅰ、Ⅱ，测得光斑Ⅰ的直径为，光斑Ⅱ的直径为。透明液体对光斑Ⅱ这种单色光比光斑Ⅰ这种单色光的折射率___________；光斑Ⅱ这种单色光在液体中的传播速度比光斑Ⅰ这种单色光在液体中的传播速度___________（均选填“大”或“小”）
18．如图所示，一束光线从玻璃球的A点射入，入射角为60° ，折射入球后，经过一次反射再折射到球外的光线恰好平行于入射光线。则玻璃球的折射率为_________，B点_______光线折射出玻璃球（选填“有”或“没有”）
19．利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。
（1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_______措施是_________。
（2）为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插___枚大头针。
三、综合题（共4题）
20．如图，长方体玻璃砖厚度为L，若光从上表面入射的入射角，光线经过进入玻璃砖继续传播，经中点反射后又从射出。已知。
（ⅰ）求玻璃折射率；
（ⅱ）若在玻璃砖内部底部中心位置设置一垂直于面的线光源，要求、、三面不经反射，每个面的全部表面均有光透出，求长度S满足的条件。
21．如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同，截面为圆周，半径均为R，对接成半圆。一光束从A点垂直射入甲中，OA＝R，在B点恰好发生全反射，从乙介质D点(图中未画出)射出时，出射光线与BD连线间夹角为15°。已知光在真空中的速度为c，求：
（1）乙介质的折射率；
（2）光由B到D传播的时间。
22．如图所示，一平行玻璃砖的截面是一个矩形，玻璃砖的厚度为d，DC面涂有反光材料。一束极窄的光线从A点以θ=的入射角射入玻璃砖，AB间的距离为，已知A点的折射光线恰好射到D点，CD间的距离为，已知光在真空中的传播速度为c。求：
①玻璃砖的折射率；
②光线从A点进入玻璃到第一次射出玻璃砖所经历的时间。
23．如图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
2．A
3．B
4．D
5．D
6．D
7．B
8．C
9．D
10．D
11．D
12．C
13．A
14．A
15．D
16． Pt
17． 小 大
18． 有
19． 发生了全反射 P1P2向O点平行下移（或玻璃砖向上平移） 1
20．（ⅰ）；（ⅱ）
21．（1）；（2）
22．①；②
23．
答案第1页，共2页