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．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率n＞2，则（　　）
A．可能有光线垂直于AB边射出
B．光线只能从BC边垂直射出
C．光线只能从AC边垂直射出
D．一定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出
2．如图所示是两个城市间的光缆中的一条光导纤维，光纤长为，它的玻璃芯的折射率为，外层材料的折射率为，光在真空中的传播速度为。光由它的一端射入经多次反射后从另一端射出，则（　　）
A．，光从它的一端射入到从另一端射出所需的时间总等于
B．，光从它的一端射入到从另一端射出所需的时间最长为
C．，光从它的一端射入到从另一端射出所需的时间最长为
D．，光从它的一端射入到从另一端射出所需的时间总等于
3．两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（α>β）。下列结论中正确的是（　　）
A．光束b的频率比光束a低
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D．若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
4．光纤通信是一种现代化通信手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（　　）
A．光的全反射 B．光的衍射
C．光的干涉 D．光的折射
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．如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P，线光源S可沿玻璃砖圆弧移动，它发出的光束总是射向圆心O。若S从图中A向B处移动，在P上先看到七色光带，以后各色光陆续消失．则此七色光带从上到下的排列顺序以及最早消失的光是( )
A．红光→紫光，红光 B．紫光→红光，红光
C．红光→紫光，紫光 D．紫光→红光，紫光
7．如图所示，一平行光恰好完整的射在半圆玻璃的上表面，在距离玻璃上表面8 m的正下方有一足够长的长方形玻璃，且长方形玻璃的厚度为2 m，现已知玻璃的折射率为，忽略半圆玻璃的厚度，则从长方形玻璃下表面射出的光线的区域的长度为（　　）
A． B． C． D．
8．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
9．平行光a垂直射向一半径为R的玻璃半球的平面，其截面如图所示，发现只有P、Q之间所对圆心角为60°的球面上有光射出，若仅将a平行光换成b平行光，测得有光射出的范围增大，设玻璃球对a和b两种色光折射率分别为na和nb，光子能量分别为Ea和Eb．则
A．na>nb、Ea>Eb B．na>nb、EaEb D．na10．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示．下列说法中正确的是（ ）
A．此介质的折射率等于1.5
B．此介质的折射率等于
C．入射角小于45°时可能发生全反射现象
D．入射角小于30°时可能发生全反射现象
11．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（　　）
A．该棱镜的折射率为
B．光在F点发生全反射
C．光从空气进入棱镜，波长不变
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
12．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θ＝30°，E、F分别 为AB、BC的中点，则(　　)
A．该棱镜的折射率为
B．光从空气进入棱镜，波长变小
C．光在F点发生全反射
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
13．如图所示，ABD为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面，该种材料的折射率，AD是一半径为R的圆弧，O为圆弧的圆心，ABDO构成正方形，在O处有一点光源。从点光源射到圆弧AD的光线进入透明材料后首次射向AB或BD界面时，有一部分不能从AB或BD界面直接射出。下面的问题只研究进入透明材料后首次射向AB或BD界面的光线，AB和BD截面上没有光线射出部分的总长度为（　　）
A． B． C． D．
14．如图所示，有一等腰直角玻璃三棱镜ABC，它对各种色光的临界角都小于45°，一束平行于BC面的白光射到AB面上，进入三棱镜后射到 BC面上，则光束

A．从BC面出射，仍是白色光束
B．从AC面出射，仍是白色光束
C．从AC面出射，变成了彩色光束
D．从AC面出射，变成没有紫光的彩色光束
15．为观察光的传播现象，一同学用半圆柱形玻璃砖进行实验。半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，底面BD竖直，此时右侧光屏与BD平行。一束白光从玻璃砖左侧垂直于BD射到圆心O上，在光屏上C点出现白色亮斑。使玻璃砖底面绕O逆时针缓慢转过角度θ（0°<θ<90°），观察到屏上的白色亮斑在偏离C点的同时变成下紫、上红的彩色光斑。在θ角缓慢变大的过程中，光屏上的彩色光斑（　　）
A．沿光屏向下移动，紫光最先消失
B．沿光屏向下移动，红光最先消失
C．沿光屏向上移动，紫光最先消失
D．沿光屏向上移动，红光最先消失
二、填空题（共4题）
16．直角玻璃三棱镜的截面如图所示，一条光线从AB面入射，ab为其折射光线，ab与AB面的夹角α=60°，已知这种玻璃的折射率n=，则：
（1）这条光线在AB面上的的入射角为_______；
（2）图中光线ab___________（填“能”或“不能”）从AC面折射出去。
17．一台激光器，它的功率为P，如果它发射出的单色光在空气中的波长为λ。
（1）它在时间t内辐射的光能为__________，如果已知这束单色光在某介质中的传播速度为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__________。
（2）由于激光是亮度高、平行度好、单色性好的相干光，所以光导纤维中用激光作为信息高速传输的载体。要使射到粗细均匀的圆形光导纤维一个端面上的激光束都能从另一个端面射出，而不会从侧壁“泄漏”出来，光导纤维所用材料的折射率至少应为多大______
18．如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3恰可挡住P1、P2所成的像，P4恰可挡住P3本身及P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n＝______。有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，沿着P4、P3的方向看不到大头针的像，其原因是______。
19．利用软木塞插针法测水的折射率实验步骤如下：
(1)如图，取一厚度可忽略不计的圆形软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在水面上；
(2)调整大头针插入软木塞的深度，使得从软木塞周围向液体中观察，恰好在此时看不到大头针；
(3)需要测量的物理量 A：_____；B：_______；(写出物理量符号和相应的物理意义)
(4)水的折射率表达式 n=_______。(用步骤(3)中的物理量符号表示)
三、综合题（共3题）
20．如图，是一直角三棱镜的横截面，，D为的中点，垂直，从D点入射的一细光束可以在间转动，折射到边的光线，离B点最近的距离，（不考虑光线在三棱镜中的反射），求：
（1）三棱镜的折射率；
（2）边上可被光线照亮的长度。
21．壁厚不计的圆筒形薄壁玻璃容器的侧视图如图所示。圆形底面的直径为，圆筒的高度为R。
(1)若容器内盛满甲液体，在容器中心放置一个点光源，在侧壁以外所有位置均能看到该点光源，求甲液体的折射率；
(2)若容器内装满乙液体，在容器下底面以外有若干个光源，却不能通过侧壁在筒外看到所有的光源，求乙液体的折射率。
22．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．D
2．C
3．C
4．A
5．D
6．D
7．D
8．A
9．A
10．B
11．A
12．B
13．B
14．C
15．A
16． 45° 不能
17．
18． 经过P1′P2′的光线在MN处发生全反射
19． 木塞的半径R 大头针在水面下的长度h
20．（1）；（2）
21．(1)；(2)
22．
答案第1页，共2页