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，两单色光a、b由空气斜射向平行玻璃砖，折射后合成一束复色光。下列说法正确的是（　　）
A．a、b两光在玻璃砖中的折射率
B．a、b两光在玻璃砖中的传播时间
C．a、b两光从该玻璃砖射向空气时的临界角
D．增大入射角，a、b可能不会从另一侧射出
2．如图所示，口径较大、装满水的薄壁圆柱形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缸壁被看到
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波长变大
3．如图所示，一块由玻璃制成的三棱镜的横截面为直角三角形ABC，其中AB=AC，该三棱镜对红光的折射率大于。一束平行于BC边的白光射到AB面上，光束先在AB面折射后射到BC面上，接着又从AC面射出。下列说法不正确的是（　　）
A．各色光在AB面的折射角都小于30°
B．各色光在BC面的入射角都大于45°
C．有的色光可能不在BC面发生全反射
D．从AC面射出的光束中红光在最下方
4．某玻璃棱镜的截面如图所示，由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成，，玻璃折射率为，一平行细光束从边上的D点射入该玻璃棱镜，，以下判断正确的是（　　）
A．有光从边射出 B．有光从边水平射出
C．有光从边射出 D．有光从边射出
5．如图是一个横截面为等腰直角三角形 ABC 的玻璃棱镜，其材料的折射率为n=1.6，一细束单色光从 AC 边上靠近 A 端的某点以平行于 AB 的方向射向棱镜，该光束射入此棱镜后可能的结果是
A．直接从 AB 边射出
B．直接从 BC 边射出且向顶点 C 偏折
C．从 BC 边沿平行于 AB 的方向射出
D．直接从 BC 边射出且向 AB 边偏折
6．为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，横截面如图（a）所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向射入，与过O点的法线成角。CD为光传感器，用以探测光的强度。从AB面反射回来的光的强度随角变化的情况如图（b）所示。已知sin=0.8，该材料的折射率为（　　）
A． B． C． D．
7．一束由红光和紫光组成的复色光从空气射向空气与水的交界面MN，在界面上产生反射和折射，下面各图中正确反映了这次反射和折射的是
A． B．
C． D．
8．一束含两种频率的单色光，照射到底面有涂层的平行玻璃砖上表面后，经下表面反射从玻璃砖上表面射出后，光线分为a、b两束，如图所示．下列说法正确的是　　
A．b光光子的频率大于a光光子的频率
B．在玻璃砖中b光的速度比a光的速度大
C．若a光能使某金属发生光电效应，b光也一定能使该金属发生光电效应
D．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
9．如图，半径为R的玻璃球体，球心为O，AB为水平直径，M点是玻璃球的最高点，光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=，光在真空中的传播速度为c，则（　　）
A．此玻璃的折射率为2
B．光线从B到D需用时
C．若减小∠ABD，从AD段射出的光线仍平行于AB
D．若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象
10．如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，分别从、点射出，下列说法中正确的是（　　）
A．从点射出的是红光
B．两束光在半圆柱体玻璃中传播时间相等
C．紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大
D．逐渐减小入射角i，红光先发生全反射
11．图示为某透明介质的截面图，圆弧的半径为R，O点为圆心，D点为半径OB的中点，OC=R。某一光线沿P1P2射入介质，射到C点时恰好发生全反射，且从D点射出介质。则透明介质的折射率n和光线P1P2的入射角θ为（　　）
A．，30° B．，30° C．，45° D．，45°
12．abc为一全反射棱镜，它的横截面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），则(　　 )
A．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出
B．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出
C．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面
D．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面
13．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
14．水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心I区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断不正确的是（　　）
A．a、b光从I区域某点倾斜射出时，a光的折射角小
B．在真空中，a光的波长大于b光的波长
C．水对a光的折射率大于对b光的折射率
D．水下a、b光能射到图中I区域以外区域
15．如图所示光导纤维的长度为L，某种频率的光在其中的折射率为n，若有各种入射方向的该频率的光照射到此光导纤维一端的横截面上，认为自另一端射出的光在此光导纤维传播的过程中都发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，自另一端射出的光在此光导纤维中的最长传播时间为（　　）
A． B． C． D．
二、填空题（共4题）
16．如图所示，一横截面为半圆柱形的玻璃砖，圆心为O，半径为R．某一单色光垂直于直径方向从A点射入玻璃砖，折射光线经过P点，OP与单色光的入射方向平行，且A到O的距离为，P到O的距离为，则玻璃砖对单色光的折射率为_____．若另有折射率n＝2的单色光仍沿原方向从A点射入该玻璃砖，则单色光第一次到达玻璃砖面上_____（填“能”或“不能”）发生全反射．
17．在北方寒冷的冬天，有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观，这时由于空气中的水蒸气在集冷的大气里凝结成了小冰晶，太阳通过冰晶折射的缘故．如图所示为太阳光照射到六角冰晶上折射的光路图，a、b是太阳光中的两种单色光，由此可以判断，冰晶对单色光a的折射率_________(填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度_________(填“大”或“小”)．如果让太阳光从水中射向空气，逐渐增大入射角，则a、b两种单色光中，单色光_________(填“a”或“b”)更容易发生全反射．
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．（1）在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示。当光线由玻璃砖射入空气时，全反射临界角的正弦值是___________；从图线可知玻璃砖的折射率是___________。
（2）水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波，可看作是简谐横波。t=2.5s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为A=5cm，水深为m，OM间距离为4.0m，ON间距离为3.0m，g=10m/s2求：
①A区域的水深hA___________；
②N点在t=3s时的振动方向___________及它在t=0至t=3s时间内的位移___________；
③t=10s时，处在B水域水面上的Q点（图中未标出）处于波峰，且OQ间只有一个波峰，则Q点在t=0至t=10s时间内振动的路程是多少___________？
三、综合题（共4题）
20．如图，上下表面平行的玻璃砖折射率n=，下表面镀有反射膜，玻璃砖右侧竖直放置一标尺一束单色光以入射角i=60°射到玻璃砖上表面的A点，在标尺上出现两个光点（图中未画出）不考虑多次反射，已知在玻璃砖的厚度为d，真空中的光速为c，求：
①标尺上两光点的距离；
②光在标尺上形成两光点的时间差．
21．某精密光学仪器由一块横截面为直角三角形的匀质玻璃砖下部挖掉一个半径为R=m的半圆柱所制成，其截面如图所示，其中AC边与圆相切，BD为半圆柱体的直径，O为圆心，∠BAC= 30°.一束单色光从AB边上的E点垂直射入玻璃砖，经过反射、折射后从AC边上某点射出，且出光线平行于BA边.已知BE的长为xBE= 1.5m,光在真空中的传播速度为c.
（i）请画出此光束在玻璃砖中的光路图，并求玻璃砖对该单色光的折射率n；
（ii）求该单色光从进入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所经历的时间t。
22．如图所示，一半圆形玻璃砖置于水平桌面上，圆心为O、半径为R。一条光线从P点垂直界面射入，恰好在玻璃砖弧形表面发生全反射。当入射角为=60°时，光线从玻璃砖弧形表面射出，且恰好与入射光线平行。求此玻璃砖的折射率及OP之间的距离。
23．如图表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
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参考答案：
1．C
2．D
3．C
4．D
5．C
6．A
7．A
8．B
9．B
10．B
11．B
12．A
13．D
14．C
15．A
16． 能
17． 小于 大 b
18． 有
19． 1.5 0.40m 在平衡位置向上振动 0m 0.65m
20．① ②
21．（i）；（ii）
22．，
23．
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