4.2全反射同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 4.2全反射同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-18 13:48:44 | ||
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文档简介
4.2 全反射 同步练习
一、单选题
1．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为 ( )．
A．，c B．1.2， C．，c D．，
2．如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（ ）
A．反射太阳光线，遵循光的反射定律
B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律
C．折射太阳光线，遵循光的折射定律
D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律
3．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则（ ）
A．绿光也一定能发生全反射
B．红光也一定能发生全反射
C．红、绿光都能发生全反射
D．红、绿光都不能发生全反射
4．如图所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率，为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，构成正方形。在D处有一红色点光源，在纸面内照射弧面，若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，则以下说法正确是（ ）
A．光从该材料到空气的临界角为
B．该光学元件的边上有光射出的长度为
C．照射在边上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出
D．将点光源换成紫光，则边上有光射出的长度增大
5．某玻璃三棱镜的截面如图所示，边沿竖直方向，，。已知玻璃的折射率为。当一束水平单色光照射在三棱镜边上时，光在边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）（ ）
A． B． C． D．
6．下列说法正确的是
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的
7．如图1所示，a、b两束单色光分别从左侧中点处射入后与玻璃砖上表面成角，两束射向上表面单色光的折射光线强度与角的关系如图2所示，已知玻璃砖的长为4L，宽为2L，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．a光的折射率为2
B．a光频率比b光的大
C．两单色光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻条纹间距较小
D．若，则b光从开始射入玻璃砖到再次回到入射点时的传播时间为
8．下列说法中正确的是（ ）
A．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率大
B．胃镜利用了光的全反射原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的
C．全息照片主要是利用了激光的相干性，医院里用γ射线给病人透视
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
9．单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出，则该五棱镜折射率的最小值（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率小于b光的频率
B．光束a在玻璃中的传播速度较大
C．出射光束a、b一定不平行
D．a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角小
二、多选题
11．如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到平行玻璃砖的上表面（玻璃砖上下表面足够大、对a、b两种光的折射率均大于1.5），直线与玻璃砖上表面垂直且与其交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，下列说法正确的是（ ）
A．a光光子的动量大于b光光子的动量
B．若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定能使该金属发生光电效应
C．同时增大入射角，则b光先在下表面发生全反射
D．只要入射角相同，a光在玻璃砖中传播的时间始终小于b光在玻璃砖中传播的时间
12．如图所示，一束光由空气射到透明介质球上的A点，入射角为i，则（ ）
A．当i足够大时，在A点将发生全反射
B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射
C．无论i多大，在A点都不会发生全反射
D．无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射
13．如图所示，四边形是一块破璃砖的横截面示意图，，，垂直于O。一束单色光从O点射入玻璃砖，入射角为时，和面都恰好没有光线射出。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对该单色光的折射率为 B．玻璃砖对该单色光的折射率为2
C．单色光从边射出时折射角为45° D．单色光从边射出时折射角为60°
14．如图所示，两细束平行单色光A．b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是（ ）
A．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射
B．在玻璃中单色光a的传播速率大于单色光b的传播速率
C．若光束a恰好能使某金属发生光电效应，则b也能
D．减小光束与玻璃砖下表面间的夹角θ，上表面会有两束平行单色光射出
15．如图所示，一横截面为等腰三角形的玻璃砖，底角为30°，底边BC长为2a，AP与BC垂直，O为BP中点。一细光束平行于AB边从O点由空气射入玻璃砖。已知玻璃砖对该光束的折射率n=，真空中光速为c。则光束 （ ）
A．在AC边会发生全反射
B．在玻璃砖中的波长为空气中的倍
C．在玻璃砖内传播的光程为2a
D．从玻璃砖BC边射出的位置与O点的距离为a
三、解答题
16．如图所示为透明材料制成的柱体截面图、其截面为四分之一圆，圆半径OM=6cm，该透明材料的折射率n=2.一束平行光垂直照射到OM面，在这束平行光中选取1、2、3、4四条等间距的光线，其中光线1入射到M点，光线4入射到N点．忽略二次反射光线，
①请作出图中光线2、3通过该透明材料的光路图
②计算MN弧面上有光射出的部分的弧长为多大，
17．如图所示， 为一直角三棱镜的截面，其顶角θ=30°，P为垂直于直线BCD的光屏．一束宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带．
（1）以图中编号为a、b、c的三条光线为代表画出光束经棱镜折射的光路示意图；
（2）若从AC面出射的光线与原来入射光线的夹角为30°，求棱镜的折射率．
18．如图所示，ABC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，∠ABC=90°，∠BAC=60°，AB边长度为l=20 cm，AC垂直于地面放置。现在有一束单色光垂直于AC边从P点射入玻璃砖，已知PA=l，玻璃的折射率n=，该束光最终射到了水平地面上的K点，求K点到C点的距离(取tan15°≈0.25，结果保留三位有效数字)。
19．如图所示，在水面下方处有一个与水面平行的正方形平面单色光源ABCD，光源的边长为。由B点发出的某条光线射到水面时入射角为，其折射光与水面夹角也为，取，。求：
(1)水对此单色光的折射率n；
(2)水面上有光线射出的区域面积S。
20．2010年广州亚运会，光纤通信网覆盖了所有比赛场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的内芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入，经全反射后从另一端射出，所需的最长时间为t，请探究分析以下问题:
（1）n1和n2的大小关系；
（2）最长时间t的大小。（图中标的C为全反射的临界角，其中 sin C=）
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
设入射角为i，如图，
根据反射定律可知，反射角i1=i，由题，i1+i=90°，则i= i1=45°，折射角：r=90°-（105°- i1）=90°-105°+45°=30°，故该介质的折射率为： ，光在该介质中的传播速度为：，故D正确，ABC错误．
2．A
【解析】
【详解】
光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，根据公式可得：同一介质对红光折射率小，对绿光折射率大，所以发生全反射时，红光的临界角最大，绿光的临界角最小。若黄光发生全反射，则绿光一定能发生全反射。A正确，BCD错误。
故选A。
思路分析：红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，再根据公式分析
试题点评：做本题的关键是知道对红橙黄绿蓝靛紫七种光的折射率的变化
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．设光从该材料到空气的临界角为C，则有
求得：，故A错误；
BC．假设光线沿DE方向照射到AB面上正好发生全反射，DE与弧AC相交于F，则。如图所示
假设光线沿DG方向照射到BC面上正好发生全反射，DG与弧AC相交H，可知∠CDG=37°，则∠GDE=16°，求得光线不能射出对应的弧长，即照射在边上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出。由几何知识求得该光学元件的边上有光射出部分的长度为
故C正确，B错误。
D．若将点光源换成紫光，由于紫光的频率大于红光的频率，故在该种材料中紫光的折射率大于红光的折射率。根据
可知从该种材料中到空气中，紫光的临界角小于红光的临界角，则边上有光射出的长度将变短，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
如图1所示，假设一束光线经过AB后射在BC上的D点，根据几何关系可知光线在D点的入射角为45°，因为
所以光线在D点将发生全反射，反射角为45° ，根据几何关系可知反射光线在AC上E点的入射角为30°，设折射角为r，根据折射定律有
解得
如图2所示，假设一束光线经过AB后射在AC上的F点，
根据几何关系可知光线在F点的入射角为60°，因为
所以光线在F点将发生全反射，不能从AC边折射出。
综上所述，故选C。
6．B
【解析】
【详解】
试题分析：用三棱镜观察太阳光谱是利用同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，是白光光通过三棱镜时发生了色散现象故该操作是利用了光的折射原理故A错误．在光导纤维束内传送图象是利用了光的全反射现象，故B正确．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象，故C错误．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的．故D错误．故选B．
考点：光的干涉现象；全反射现象；光的偏振；紫外线
【名师点睛】用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射原理；光导纤维是利用了光的全反射现象；检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的，掌握了各种物理现象发生的原理就能顺利解决此类题目，故在日常学习中要注意对物理现象的思考．
7．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，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，则a光的临界角为
根据全反射临界角公式为
a光的折射率为
A错误；
B．b光的临界角为
b光的折射率为
a光频率比b光的小，B错误；
C．a光频率比b光的小，则a光波长比b光的大，根据
a光产生的相邻条纹间距较大，C错误；
D．因为临界角是45°，光线在玻璃砖中刚好发生5次全反射，光路图如图所示
则总的光程为
光在器具中的传播速度为
光在器具中的传播时间
D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率小，导致光线发生全反射所致，故A错误；
B．胃镜利用了光的全反射原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道，故B正确；
C．全息照片是采用了激光的相干性；而医院里用X光用病人透视；故C错误；
D．加入偏振片是为了阻止橱窗玻璃反射光进入，不能增加透射光的强度；故D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
设射入CD面上的入射角为，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，如下图
根据集合关系有
解得
当光刚好在CD和AE面上发生全反射时，折射率最小，根据
解得最小折射率为
故BCD错误，A正确。
故选A。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．作出光路图如图所示：
可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，选项A错误；
B．光在同一种均匀介质中传播速度，因此a光的传播速度更小，选项B错误。
C．因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，选项C错误；
D．因为a光的折射率较大，根据，则知a光的临界角小，选项D正确。
故选D。
11．BD
【解析】
【详解】
A．有图可知，两束光的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，所以
所以
，
根据
则
所以A错误；
B．由于
若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定能使该金属发生光电效应，所以B正确；
C．只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以C错误；
D．由以上分析可知，根据
波速关系为
光在玻璃中传播的时间为
又
所以
所以D正确。
故选BD。
12．CD
【解析】
【分析】
【详解】
光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质球，肯定不能发生全反射。在图中，对于球上任意一点，球面法线一定过圆心，设r为光从A点射入时的折射角，为光从B点射出时的入射角，它们为等腰三角形的两底角，因此有
根据折射定律得
即随着i的增大，r增大，但r不能等于或大于临界角C，故也不可能等于或大于临界角，即光从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光射向D点，从D点射出时也不会发生全反射。
故选CD。
13．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．光线进入玻璃砖后两次发生全反射，其光路以对应的角度，如图
由于光在AD面和CD面都恰好没有光线射出，即恰好发生全反射，则
(C是临界角）
有几何关系得
所以
由公式
解得。故A正确，B错误；
CD．由几何关系知单色光在边入射角为30°，由折射定律得
解得，故C正确，D错误。
故选AC。
14．BCD
【解析】
【详解】
A、光线入射进入玻璃砖，在下表面的折射角与在上表面的入射角相等，根据光的可逆性原理，可知光线一定能从上表面射出，不可能发生全反射．之所以只有一束光线射出，是因为两光的出射光线重合．故A错误．
B、两光线的出射光线重合，知b光线偏折比较厉害，则b光的折射率大，在介质中b光的速度小．故B正确．
C、b光的折射率大于a光的折射率，则b光的频率大于a光，所以a光能发生光电效应，则b光照射，也一定能发生光电效应．故C正确．
D、减小光束与玻璃砖下表面间的夹角θ，则折射角会发生变化，上表面会有两束平行单色光射出．故D正确．
故选BCD．
15．AD
【解析】
【详解】
A．画出光路如图，由折射定律有
n=
解得
∠2=30°
由几何关系可得
∠3=60°
设光在玻璃砖内发生全反射的临界角为C1
sin C1==<
得
C1<60°
故能发生全发射。由反射定律，可知∠4=∠3，根据几何知识，可得反射光线平行于BC，根据对称性，可知光束在AC边发生全反射，故A正确；
B．折射率
n====
得
=
故B错误；
CD．光束在AC边发生全发射，在BC边上的M点出射，且M点与O点关于P点对称，故MO=a；在三角形OBN中，∠BNO=30°，则ON=OB=；由几何知识
NQ=2NA sin 60°=2（BA-BN）sin60°=2sin60°=
则光程
s=ON+NQ+QM=
故C错误，D正确。
故选AD。
16．（1） （2）3.14cm
【解析】
【详解】
①如图所示；
②由sinC==0.5则临界角为：C=30°.
对光线2，设入射角为α，由几何知识得；sinα=
即α>C所以光线2发生全反射入如图所示．
对光线3，入射角正弦为：sinβ=，即β>C，不会全反射如图所示．
若射到弧面上A点的光线刚能全反射，则NA弧面被照亮，对应的圆心角φ=C，
所以被照亮的弧长NA=2πr×=3.14cm.
点睛：正确地画出光路图是解决本题的关键，要灵活运用几何知识解决物理问题，掌握全反射的条件和临界角公式，并能综合应用．
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，光路如图所示
（2）图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角，根据折射定律，有
由题意知，出射光线与水平方向夹角
由几何关系得
所以
18．18.6 cm
【解析】
【详解】
由，可以得到临界角
C=45°
单色光照射到AB上时入射点为D，入射角i=60°>C，将发生全反射，然后反射到BC面上Q点，入射角为α=30°，设折射角为β。由，可得
β=45°
最终单色光射到地面上的K点，如图所示
由几何知识可以得到
AD==5cm
即
BD=15 cm
所以
BQ=BDtan 30°=
CQ=15cm，CS=cm，SK=
所以K点距离C点
CK=CS＋SK≈18.6 cm
19．(1)；(2)
【解析】
【详解】
（1）由B点发出光线光路图如图所示
入射角i=37°，折射角r=53° ①
由折射定律得
②
解得：
③
（2）设光从水面射出的临界角为C，则
④
A点发出的光射出水面的区域为圆，设其半径为R，则
⑤
联立④⑤求得
R=0.5m ⑥
水面上有光线射出的区域如图所示，
则
⑦
解得
⑧
20．（1）n1>n2；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需使内芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1>n2。
（2）光在内芯中传播的最长路程为
传播速度为
v=
故最长时间
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、单选题
1．一束光由空气射入某介质时，入射光线与反射光线间的夹角为90°，折射光线与反射光线间的夹角为105°，则该介质的折射率及光在该介质中的传播速度为 ( )．
A．，c B．1.2， C．，c D．，
2．如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是（ ）
A．反射太阳光线，遵循光的反射定律
B．反射太阳光线，不遵循光的反射定律
C．折射太阳光线，遵循光的折射定律
D．折射太阳光线，不遵循光的折射定律
3．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则（ ）
A．绿光也一定能发生全反射
B．红光也一定能发生全反射
C．红、绿光都能发生全反射
D．红、绿光都不能发生全反射
4．如图所示，图中阴影部分为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，该种材料折射率，为一半径为R的四分之一圆弧，D为圆弧面圆心，构成正方形。在D处有一红色点光源，在纸面内照射弧面，若只考虑首次从圆弧直接射向、的光线，则以下说法正确是（ ）
A．光从该材料到空气的临界角为
B．该光学元件的边上有光射出的长度为
C．照射在边上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出
D．将点光源换成紫光，则边上有光射出的长度增大
5．某玻璃三棱镜的截面如图所示，边沿竖直方向，，。已知玻璃的折射率为。当一束水平单色光照射在三棱镜边上时，光在边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）（ ）
A． B． C． D．
6．下列说法正确的是
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．电视机遥控器是利用发出紫外线脉冲信号来变换频道的
7．如图1所示，a、b两束单色光分别从左侧中点处射入后与玻璃砖上表面成角，两束射向上表面单色光的折射光线强度与角的关系如图2所示，已知玻璃砖的长为4L，宽为2L，光速为c，下列说法正确的是（ ）
A．a光的折射率为2
B．a光频率比b光的大
C．两单色光分别通过同一双缝干涉装置，a光产生的相邻条纹间距较小
D．若，则b光从开始射入玻璃砖到再次回到入射点时的传播时间为
8．下列说法中正确的是（ ）
A．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率大
B．胃镜利用了光的全反射原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道的
C．全息照片主要是利用了激光的相干性，医院里用γ射线给病人透视
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
9．单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。对焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼中。如图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出，则该五棱镜折射率的最小值（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行玻璃砖的上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a、b两束单色光射出。下列说法正确的是（ ）
A．a光的频率小于b光的频率
B．光束a在玻璃中的传播速度较大
C．出射光束a、b一定不平行
D．a、b两色光从同种玻璃射向空气时，a光发生全反射的临界角小
二、多选题
11．如图所示，a、b为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到平行玻璃砖的上表面（玻璃砖上下表面足够大、对a、b两种光的折射率均大于1.5），直线与玻璃砖上表面垂直且与其交于N点，入射点A、B到N点的距离相等，经玻璃砖上表面折射后两束光相交于图中的P点，下列说法正确的是（ ）
A．a光光子的动量大于b光光子的动量
B．若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定能使该金属发生光电效应
C．同时增大入射角，则b光先在下表面发生全反射
D．只要入射角相同，a光在玻璃砖中传播的时间始终小于b光在玻璃砖中传播的时间
12．如图所示，一束光由空气射到透明介质球上的A点，入射角为i，则（ ）
A．当i足够大时，在A点将发生全反射
B．当i足够大时，光从球内向外射出时将发生全反射
C．无论i多大，在A点都不会发生全反射
D．无论i多大，光从球内向外射出时，都不会发生全反射
13．如图所示，四边形是一块破璃砖的横截面示意图，，，垂直于O。一束单色光从O点射入玻璃砖，入射角为时，和面都恰好没有光线射出。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对该单色光的折射率为 B．玻璃砖对该单色光的折射率为2
C．单色光从边射出时折射角为45° D．单色光从边射出时折射角为60°
14．如图所示，两细束平行单色光A．b射向置于空气中横截面为矩形的玻璃砖的下表面，设玻璃砖足够长，若发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出，则下列说法中正确的是（ ）
A．其中有一束单色光在玻璃砖的上表面发生了全反射
B．在玻璃中单色光a的传播速率大于单色光b的传播速率
C．若光束a恰好能使某金属发生光电效应，则b也能
D．减小光束与玻璃砖下表面间的夹角θ，上表面会有两束平行单色光射出
15．如图所示，一横截面为等腰三角形的玻璃砖，底角为30°，底边BC长为2a，AP与BC垂直，O为BP中点。一细光束平行于AB边从O点由空气射入玻璃砖。已知玻璃砖对该光束的折射率n=，真空中光速为c。则光束 （ ）
A．在AC边会发生全反射
B．在玻璃砖中的波长为空气中的倍
C．在玻璃砖内传播的光程为2a
D．从玻璃砖BC边射出的位置与O点的距离为a
三、解答题
16．如图所示为透明材料制成的柱体截面图、其截面为四分之一圆，圆半径OM=6cm，该透明材料的折射率n=2.一束平行光垂直照射到OM面，在这束平行光中选取1、2、3、4四条等间距的光线，其中光线1入射到M点，光线4入射到N点．忽略二次反射光线，
①请作出图中光线2、3通过该透明材料的光路图
②计算MN弧面上有光射出的部分的弧长为多大，
17．如图所示， 为一直角三棱镜的截面，其顶角θ=30°，P为垂直于直线BCD的光屏．一束宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面，经三棱镜折射后在屏P上形成一条光带．
（1）以图中编号为a、b、c的三条光线为代表画出光束经棱镜折射的光路示意图；
（2）若从AC面出射的光线与原来入射光线的夹角为30°，求棱镜的折射率．
18．如图所示，ABC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，∠ABC=90°，∠BAC=60°，AB边长度为l=20 cm，AC垂直于地面放置。现在有一束单色光垂直于AC边从P点射入玻璃砖，已知PA=l，玻璃的折射率n=，该束光最终射到了水平地面上的K点，求K点到C点的距离(取tan15°≈0.25，结果保留三位有效数字)。
19．如图所示，在水面下方处有一个与水面平行的正方形平面单色光源ABCD，光源的边长为。由B点发出的某条光线射到水面时入射角为，其折射光与水面夹角也为，取，。求：
(1)水对此单色光的折射率n；
(2)水面上有光线射出的区域面积S。
20．2010年广州亚运会，光纤通信网覆盖了所有比赛场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的内芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入，经全反射后从另一端射出，所需的最长时间为t，请探究分析以下问题:
（1）n1和n2的大小关系；
（2）最长时间t的大小。（图中标的C为全反射的临界角，其中 sin C=）
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
设入射角为i，如图，
根据反射定律可知，反射角i1=i，由题，i1+i=90°，则i= i1=45°，折射角：r=90°-（105°- i1）=90°-105°+45°=30°，故该介质的折射率为： ，光在该介质中的传播速度为：，故D正确，ABC错误．
2．A
【解析】
【详解】
光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，根据公式可得：同一介质对红光折射率小，对绿光折射率大，所以发生全反射时，红光的临界角最大，绿光的临界角最小。若黄光发生全反射，则绿光一定能发生全反射。A正确，BCD错误。
故选A。
思路分析：红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，再根据公式分析
试题点评：做本题的关键是知道对红橙黄绿蓝靛紫七种光的折射率的变化
4．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．设光从该材料到空气的临界角为C，则有
求得：，故A错误；
BC．假设光线沿DE方向照射到AB面上正好发生全反射，DE与弧AC相交于F，则。如图所示
假设光线沿DG方向照射到BC面上正好发生全反射，DG与弧AC相交H，可知∠CDG=37°，则∠GDE=16°，求得光线不能射出对应的弧长，即照射在边上的入射光，有弧长为区域的光不能从、边直接射出。由几何知识求得该光学元件的边上有光射出部分的长度为
故C正确，B错误。
D．若将点光源换成紫光，由于紫光的频率大于红光的频率，故在该种材料中紫光的折射率大于红光的折射率。根据
可知从该种材料中到空气中，紫光的临界角小于红光的临界角，则边上有光射出的长度将变短，故D错误。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
如图1所示，假设一束光线经过AB后射在BC上的D点，根据几何关系可知光线在D点的入射角为45°，因为
所以光线在D点将发生全反射，反射角为45° ，根据几何关系可知反射光线在AC上E点的入射角为30°，设折射角为r，根据折射定律有
解得
如图2所示，假设一束光线经过AB后射在AC上的F点，
根据几何关系可知光线在F点的入射角为60°，因为
所以光线在F点将发生全反射，不能从AC边折射出。
综上所述，故选C。
6．B
【解析】
【详解】
试题分析：用三棱镜观察太阳光谱是利用同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，是白光光通过三棱镜时发生了色散现象故该操作是利用了光的折射原理故A错误．在光导纤维束内传送图象是利用了光的全反射现象，故B正确．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象，故C错误．电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的．故D错误．故选B．
考点：光的干涉现象；全反射现象；光的偏振；紫外线
【名师点睛】用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射原理；光导纤维是利用了光的全反射现象；检查光学平面的平整程度是利用薄膜干涉现象；电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来变换频道的，掌握了各种物理现象发生的原理就能顺利解决此类题目，故在日常学习中要注意对物理现象的思考．
7．D
【解析】
【详解】
A．由图乙可知，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，则a光的临界角为
根据全反射临界角公式为
a光的折射率为
A错误；
B．b光的临界角为
b光的折射率为
a光频率比b光的小，B错误；
C．a光频率比b光的小，则a光波长比b光的大，根据
a光产生的相邻条纹间距较大，C错误；
D．因为临界角是45°，光线在玻璃砖中刚好发生5次全反射，光路图如图所示
则总的光程为
光在器具中的传播速度为
光在器具中的传播时间
D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．海市蜃楼产生的原因是由于海面上上层空气的折射率比下层空气折射率小，导致光线发生全反射所致，故A错误；
B．胃镜利用了光的全反射原理，电视机遥控器是利用发出红外线脉冲信号来换频道，故B正确；
C．全息照片是采用了激光的相干性；而医院里用X光用病人透视；故C错误；
D．加入偏振片是为了阻止橱窗玻璃反射光进入，不能增加透射光的强度；故D错误。
故选B。
9．A
【解析】
【详解】
设射入CD面上的入射角为，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，如下图
根据集合关系有
解得
当光刚好在CD和AE面上发生全反射时，折射率最小，根据
解得最小折射率为
故BCD错误，A正确。
故选A。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．作出光路图如图所示：
可知光从空气射入玻璃时a光的偏折程度较大，则a光的折射率较大，频率较大，选项A错误；
B．光在同一种均匀介质中传播速度，因此a光的传播速度更小，选项B错误。
C．因为a、b两光在上表面的折射角与反射后在上表面的入射角分别相等，根据几何知识可知出射光束一定相互平行，选项C错误；
D．因为a光的折射率较大，根据，则知a光的临界角小，选项D正确。
故选D。
11．BD
【解析】
【详解】
A．有图可知，两束光的入射角相等，a光的折射角大于b光的折射角，所以
所以
，
根据
则
所以A错误；
B．由于
若a光能使某金属发生光电效应，则b光一定能使该金属发生光电效应，所以B正确；
C．只要光线可以从上表面射入，在玻璃中发生折射，就一定可以从下表面射出，所以C错误；
D．由以上分析可知，根据
波速关系为
光在玻璃中传播的时间为
又
所以
所以D正确。
故选BD。
12．CD
【解析】
【分析】
【详解】
光从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此光在A点由空气进入介质球，肯定不能发生全反射。在图中，对于球上任意一点，球面法线一定过圆心，设r为光从A点射入时的折射角，为光从B点射出时的入射角，它们为等腰三角形的两底角，因此有
根据折射定律得
即随着i的增大，r增大，但r不能等于或大于临界角C，故也不可能等于或大于临界角，即光从B点射出时，也不可能发生全反射，在B点的反射光射向D点，从D点射出时也不会发生全反射。
故选CD。
13．AC
【解析】
【分析】
【详解】
AB．光线进入玻璃砖后两次发生全反射，其光路以对应的角度，如图
由于光在AD面和CD面都恰好没有光线射出，即恰好发生全反射，则
(C是临界角）
有几何关系得
所以
由公式
解得。故A正确，B错误；
CD．由几何关系知单色光在边入射角为30°，由折射定律得
解得，故C正确，D错误。
故选AC。
14．BCD
【解析】
【详解】
A、光线入射进入玻璃砖，在下表面的折射角与在上表面的入射角相等，根据光的可逆性原理，可知光线一定能从上表面射出，不可能发生全反射．之所以只有一束光线射出，是因为两光的出射光线重合．故A错误．
B、两光线的出射光线重合，知b光线偏折比较厉害，则b光的折射率大，在介质中b光的速度小．故B正确．
C、b光的折射率大于a光的折射率，则b光的频率大于a光，所以a光能发生光电效应，则b光照射，也一定能发生光电效应．故C正确．
D、减小光束与玻璃砖下表面间的夹角θ，则折射角会发生变化，上表面会有两束平行单色光射出．故D正确．
故选BCD．
15．AD
【解析】
【详解】
A．画出光路如图，由折射定律有
n=
解得
∠2=30°
由几何关系可得
∠3=60°
设光在玻璃砖内发生全反射的临界角为C1
sin C1==<
得
C1<60°
故能发生全发射。由反射定律，可知∠4=∠3，根据几何知识，可得反射光线平行于BC，根据对称性，可知光束在AC边发生全反射，故A正确；
B．折射率
n====
得
=
故B错误；
CD．光束在AC边发生全发射，在BC边上的M点出射，且M点与O点关于P点对称，故MO=a；在三角形OBN中，∠BNO=30°，则ON=OB=；由几何知识
NQ=2NA sin 60°=2（BA-BN）sin60°=2sin60°=
则光程
s=ON+NQ+QM=
故C错误，D正确。
故选AD。
16．（1） （2）3.14cm
【解析】
【详解】
①如图所示；
②由sinC==0.5则临界角为：C=30°.
对光线2，设入射角为α，由几何知识得；sinα=
即α>C所以光线2发生全反射入如图所示．
对光线3，入射角正弦为：sinβ=，即β>C，不会全反射如图所示．
若射到弧面上A点的光线刚能全反射，则NA弧面被照亮，对应的圆心角φ=C，
所以被照亮的弧长NA=2πr×=3.14cm.
点睛：正确地画出光路图是解决本题的关键，要灵活运用几何知识解决物理问题，掌握全反射的条件和临界角公式，并能综合应用．
17．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束，光路如图所示
（2）图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角，根据折射定律，有
由题意知，出射光线与水平方向夹角
由几何关系得
所以
18．18.6 cm
【解析】
【详解】
由，可以得到临界角
C=45°
单色光照射到AB上时入射点为D，入射角i=60°>C，将发生全反射，然后反射到BC面上Q点，入射角为α=30°，设折射角为β。由，可得
β=45°
最终单色光射到地面上的K点，如图所示
由几何知识可以得到
AD==5cm
即
BD=15 cm
所以
BQ=BDtan 30°=
CQ=15cm，CS=cm，SK=
所以K点距离C点
CK=CS＋SK≈18.6 cm
19．(1)；(2)
【解析】
【详解】
（1）由B点发出光线光路图如图所示
入射角i=37°，折射角r=53° ①
由折射定律得
②
解得：
③
（2）设光从水面射出的临界角为C，则
④
A点发出的光射出水面的区域为圆，设其半径为R，则
⑤
联立④⑤求得
R=0.5m ⑥
水面上有光线射出的区域如图所示，
则
⑦
解得
⑧
20．（1）n1>n2；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）欲使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需使内芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1>n2。
（2）光在内芯中传播的最长路程为
传播速度为
v=
故最长时间
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