4.2全反射同步练习（Word版含答案）

4.2 全反射 同步练习
一、单选题
1．自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去，某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜（折射率n>）组成，棱镜的横截面如图所示，一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是（　　）
A．平行于AC边的光线① B．平行于入射光线的光线②
C．平行于CB边的光线③ D．沿AB边的光线④
2．如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面（AB=AC）。一束光线垂直于AB入射，恰好在AC面上发生全反射，并垂直于BC射出棱镜。则该棱镜的折射率为（　　）
A． B．1.5 C． D．
3．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
4．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边ABC=45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（　　）
A．从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光
B．平行光在BC边上不会发生全发射
C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
5．如图所示，P是一束含有两种单色光的光线,沿图示方向射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分成图中的a、b两束光线，则下列说法中正确的是（ ）
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．a光频率小于b光频率
C．在玻璃砖中传播的时间a光比b光短
D．若让玻璃砖在纸面内绕O点逆时针转动，a光先消失
6．下列有关光现象的说法正确的是（　　）
A．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
B．以相同入射角从水中射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射
C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
7．下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是一种横波
B．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的折射原理
C．一切波都能发生衍射，紫外线比红外线更容易发生衍射现象
D．对于受迫振动，驱动力频率越大，受迫振动的振幅一定越大
8．空气中放一折射率n=2透明的玻璃球，在玻璃球内有一离球心距离为d=4cm的点光源S可向各个方向发光，点光源发出的所有光都能够射出玻璃球。则玻璃球半径R一定满足（　　）
A． B． C． D．
9．如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为，则下列说法正确的是（　　）
A．在水中，a光的波长比b光小
B．水对a光的折射率比b光大
C．在水中，a光的传播速度比b光小
D．复色光圆形区域的面积为
10．发光二极管的原理图如图所示，管芯的薄圆形发光面AB紧贴半球形透明介质，介质的折射率为n。半球球心O点与发光面的圆心重合，半球和发光面的半径分别为R和r。则（　　）
A．光穿出透明介质时，传播方向一定变化
B．光穿出透明介质时，频率一定变化
C．发光面的半径时，光可从半球形表面任意位置射出
D．发光面的半径r无论多大，光只能从半球形表面某区域射出
二、多选题
11．下列说法正确的是（　　）
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偏振
B．由黄光和蓝光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是蓝光
C．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
D．机械波和电磁波都能在真空中传播
E．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象
12．如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与AB成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示．图丙是这种材料制成的透明体，左侧是半径为R的半圆柱体，右侧是长为8R，高为2R的长方体，一束该单色光从左侧A′点沿半径方向，且与长方体的长边成角射入透明体．已知光在真空中的传播速度为c，以下说法中正确的是（ ）
A．该透明材料的临界角是
B．该透明材料的临界角是
C．该透明材料的折射率为
D．该透明材料的折射率
E．光线在透明长方体中运动的总时间为
13．边长为a的立方体透明材料中心O处安装一红色点光源，点为上表面的中心，透明材料对该单色光的折射率为，光在真空中的传播速度为c，不考虑二次反射，则（　　）
A．在点观察到O的深度为
B．光从立方体中射出需要的最短时间为
C．若点光源发出蓝光，透明材料表面有光出射的区域面积将减小
D．光从立方体射出的区域面积占立方体表面积的
14．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
15．下列说法正确的是 ()
A．在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度等于波的传播速度
B．当波从一种介质进入另一种介质中传播时，频率一定不变
C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变宽
D．水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生全反射的缘故
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．临界角与光的颜色有关。某小区喷水池底部装有不同颜色的LED灯（可视为点光源），可在水面形成不同颜色的光斑（如图）。若水池底部水平，水面平静，红光与紫光在水面形成的光斑面积哪个更大
18．如图为一玻璃砖的截面图，ABCD为长方形，BCE为圆.AB=2R，BC=R，一束单色光从AD界面上的F点（未画出）入射，在CD界面上的G点（未画出）发生一次全反射后，从BE界面上的H点射出，折射角α=60°，折射光平行于DE且与反射光垂直，真空中的光速为c．
（i）画出光路图并求出折射率n；
（ii）光从射入玻璃砖到第一次射出的时间t．
19．如图所示，某种透明介质的截面图由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆弧BC组成，其中∠A = 60°。一束单色光从D点垂直AB面射入透明介质中，射到圆弧BC上时恰好发生全反射．已知D点与O点之间的距离为，光在真空中的传播速度为c．求：
（i）单色光在介质中的传播速度v；
（ii）单色光第一次射出介质时折射角θ．
20．如图所示，截面为直角梯形的玻璃砖ABCD，∠A=30°，AB边长为L，E为AD边上一点，。一束单色光沿EC（EC∥AB）方向射入玻璃砖，经折射后照射到AB上的点F（图中未画出）。已知玻璃砖对该单色光的折射率为，不考虑光线在AD面的反射，光在真空中传播速度为c。求：
（1）AF的长度；
（2）该光在玻璃砖中传播的时间。
21．市面上的双筒望远镜一般分为屋脊结构和保罗结构，图甲是屋脊结构望远镜示图．棱镜组中的一块棱镜可简化为如图乙所示的三棱镜。三棱镜LA=45°，AB=AC，BC表面涂有反射膜(光线无法从BC面折射出去)。一束光线垂直于AC面入射，恰好在AB面上D点发生全反射，AD=d，最终光线又从D点离开棱镜(不考虑光线在AB面的二次反射)，已知真空中的光速为c。
(1)求三棱镜的折射率n；
(2)画出光在棱镜内传播的光路图，并求出光线从D点射出时与AB边的夹角；
(3)求光线在棱镜内传播的总时间t。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知，折射率，且
得临界角小于45°，由题图可知，光从空气进入棱镜．因入射角为0°，所以光线不偏折．当光从棱镜射向空气时，入射角等于45°，发生全反射，根据几何关系，结合光路可逆可知，出射光线是②，即平行于入射光线。
故选B。
2．A
【解析】
【详解】
光路图如图所示
由几何关系可知：
解得
所以该棱镜的折射率为
故A正确，BCD错误；
故选A。
3．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。
4．D
【解析】
【详解】
AB．作光路图如下
可知平行光从边AB射入后不发生折射，射到边BC上时，由临界角公式可得
得
故全部光线发生全反射，由几何关系可知，反射后宽度相同。故AB错误；
C．边BC反射的光射向弧形边 后，由于对平行光有会聚作用，故C错误；
D．当屏向下移动时，屏上亮区将先变小后变大，故D正确。
故选D。
5．D
【解析】
【详解】
试题分析：由图可知，a光的折射率大于b光的折射率，A错误；频率大的光折射率大，B错误；由n=c/v知，a光在玻璃中传播速度小于b光，a光在玻璃砖中传播时间较长，C错误；由sinC=1/n,a光的全反射临界角小于b光，旋转玻璃砖，a光先消失，D正确．
考点：本题考查光的折射定律和全反射定律．
6．B
【解析】
【详解】
A．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，由于波长变小，故条纹间距变小，选项A错误；
B．以相同入射角从水中射向空气，因红光的折射率较小，则其临界角较大，当红光能发生全反射，根据光的全反射条件可知紫光也一定能发生全反射，选项B正确；
C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光的频率小于紫光，根据光电效应发生条件可知红光照射该金属时不一定有电子向外发射，选项C错误；
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，选项D错误。
故选B。
7．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．光的偏振现象说明光是一种横波，选项A正确；
B．用光导纤维束传输图象和信息，这是利用了光的全反射原理，选项B错误；
C．一切波都能发生衍射，波长越长越容易发生衍射，红外线比紫外线波长长，所以红外线比紫外线更容易发生衍射现象，选项C错误；
D．对于受迫振动，驱动力频率越接近固有频率，受迫振动的振幅一定越大，此时驱动力频率不一定越大，选项D错误。
故选A。
8．C
【解析】
【详解】
光路如图
光源S发出的一条光线射到球面上的点有
可得
对于位置已固定的光源，与都是定值，当越大时，光线射出玻璃球的入射角就越大，光线越容易发生全反射，要求所有的光线都不会全反射，就是要求当最大（）时，不会发生全反射，即有
全反射临界角的正弦为
在点不发生全反射的光线，以后再次反射也不会发生全反射，所以玻璃球半径一定满足
故C正确，ABD错误。
故选C。
9．D
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．a光的照射面积大，知a光的临界角较大，根据
知a光的折射率较小，所以a光的频率较小，波长较大。根据
知，在水中，a光的传播速度比b光大，同一种色光在真空中和在水中频率相同，由
可知，在水中，a光的波长比b光大，选项ABC错误；
D．设复色光圆形区域半径为r，复色光圆形区域边缘，b光恰好发生全反射，依据
结合几何关系，可知
而复色光圆形区域的面积
联立解得
选项D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【详解】
A B．若入射光线恰好沿半径方向，则光穿出透明介质时，传播方向不发生变化，且频率一定不变化，故AB错误；
CD．因为从发光面的两端点AB沿垂直AB方向射出的光线有最大的入射角，若此时不发生全反射，则光可从半球形表面任意位置射出，即
即
故C正确，D错误。
故选C。
11．BCE
【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是利用了光的薄膜干涉，选项A错误；
B．蓝光的折射率大于黄光的折射率，由临界角公式知，蓝光的临界角小于黄光的临界角，当光从水中射到空气，在不断增大入射角时水面上，蓝光先发生全反射，从水面消失，选项B正确；
C．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样，选项C正确；
D．电磁波可以在真空中传播，机械波的传播需要介质，选项D错误；
E．机械波和电磁波都能发生衍射和干涉现象，选项E正确。
故选BCE。
12．BCE
【解析】
【详解】
AB．由图乙可知， 时，折射光线开始出现，说明此时对应的入射角应是发生全反射的临界角C，即得
A错误B正确；
CD．根据全反射临界角公式
得该透明材料的折射率
D错误C正确；
E．因为临界角是53°，光线在玻璃砖中刚好发生3次全反射，光路图如图所示
则光程为
光在该透明材料中的传播速度为
光线在透明长方体中运动的总时间
E正确。
故选BCE。
13．ABC
【解析】
【分析】
【详解】
A．在点附近观察光源，设观察点距在点的距离为，观察到的深度为h，由于很小，所以入射角及折射角都很小，根据折射定律有
解得
A正确；
B．光从立方体中的面中心射出，时间最短，光在透明材料中的速度为
所以传播时间为
B正确；
C．蓝光的临界角小于红光，所以透明材料表面有光出射的区域面积将减小。C正确；
D．设光从一个侧面射出的半径为r，则有
解得
光射出材料的面积为
光从立方体射出的区域面积占立方体表面积的
D错误。
故选ABC。
14．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．
15．BD
【解析】
【详解】
试题分析：在机械波的传播过程中，介质质点的振动速度与波的传播速度是两个不同的值，选项A错误；波的频率由波源决定，故当波从一种介质进入另一种介质中传播时，频率一定不变，选项B正确；根据可知在光的双逢干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，因红光波长大于绿光，则干涉条纹间距变窄，选项C错误；水中的气泡看起来特别明亮，是因为光从水射向气泡时，一部分光在界面上发生全反射的缘故，选项D正确；故选BD.
考点：机械波；光的干涉；全反射．
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．红光
【解析】
【分析】
【详解】
由临界角公式
可知，水对红光的折射率小于对紫光的折射率，所以，红光的光斑大于紫光的光斑。
18．（i）.；（ii）
【解析】
【详解】
（i）光路图如图所示：
由几何关系得：，
，
解得：
（ii）由几何关系得：
在等腰△GHC中：
在直角△FDG中：
.
19．（i）（ii）45°
【解析】
【详解】
（i）设介质的临界角为∠1，则
解得
∠1 = 45°，
n =
折射率与速度的关系有
解得
（ii）EF与AB平行
∠3 = 90° – ∠EFC = 90° – ∠A = 30°
根据折射定律有
解得
θ = 45°
20．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）光线在E点的入射角为i=60°，则根据
解得
r=30°
则AE=EF
（2）因为
则
C<60°
则光线在F点发生全反射，反射光线与AD平行，光在玻璃中的传播速度
传播时间
21．(1)；(2) 见解析；(3)
【解析】
【详解】
(1)光线恰在D点发生全反射，设临界角为C0，由几何关系可知
∠C0=∠1=∠A=45
sinC0=
代入可得
(2)根据题意，光路如下图所示
由几何关系可知
∠2=∠1=45
∠BED=∠B=67.5
∠4=∠3=22.5
由三角形角度关系可得
∠6=∠5=45
说明光线刚好在F点发生全反射
光线从D点射出时与AB边的夹角θ=90
(3)由可得
因为AD=d，由几何关系得
GD=d，DE=
EF=FD=d
光线在棱镜内传播的总时间t
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页