4.2全反射同步练习 （word版含答案）

人教版（2019）选择性必修一 4.2 全反射 同步练习
一、单选题
1．折射率的直角玻璃三棱镜截面如图所示，一条光线从AB面入射，入射角为i（图中未标出），ab为其折射光线，ab与AB面的夹角，则（　　）
A．i=45°，光在AC面上不发生全反射
B．i=45°，光在AC面上发生全反射
C．i=30°，光在AC面上不发生全反射
D．i=30°，光在AC面上发生全反射
2．如图所示为一玻璃圆柱体，其模截面半径为5cm。在圆柱体中心轴线上距左端面2cm处有一点光源A，点光源可向各个方向发射单色光，其中从圆柱体左端面中央半径为cm圆面内射入的光线，恰好都不能从圆柱体侧面射出。则玻璃对该单色光的折射率为（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，一束激光斜射到一块折射率为1.5的长方体玻璃砖上表面后折射到侧面，已知入射光与玻璃砖上表面间的夹角为45°，则光离开侧面的路径是（　　）
A．A B．B C．C D．D
4．如图所示，平行玻璃砖置于空气中，一束由两种单色光组成的复色光斜射到上表面，穿过玻璃后从下表面射出，分成a，b两束。下列说法中正确的是（　　）
A．b光光子的能量大于a光光子的能量
B．a光在玻璃中的传播速度大于b光在玻璃中的传播速度
C．增大入射角θ，a光先从玻璃砖下表面消失
D．b光比a光更容易发生明显的衍射现象
5．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2，用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度，则（　　）
A．n1﹤n2、v1﹤v2 B．n1﹤n2、v1﹥v2
C．n1﹥n2、v1﹤v2 D．n1﹥n2、v1﹥v2
6．如图所示，一束光从空气中射向折射率为的某种玻璃的表面，θ1表示入射角，则下列说法正确的是（　　）
A．当时会发生全反射现象
B．只有当时才会发生全反射现象
C．无论入射角θ1是多大，折射角θ2都不会超过45°
D．欲使折射角，应以的角度入射
7．如图所示，在平静的水面下深h处有一单色点光源S，它发出的光在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，已知该单色光的折射率为n，则下列说法正确的是（ ）
A．该单色光在水中的波长比空气中长
B．圆形区域的面积为
C．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做匀速运动
D．当点光源S竖直向下匀速运动时，圆形区域的边缘向外做加速运动
8．在温度℃时，波长nm的单色光在几种介质中的折射率如下表所示，根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是（　　）
介质 折射率 介质 折射率
空气 1.00028 水 1.33
玻璃 1.65 水晶 1.55
A．该单色光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B．该单色光在水中比在空气中更容易发生衍射
C．该单色光从玻璃射入水中可能会发生全反射
D．水晶对其他波长的单色光的折射率也都是1.55
9．如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，O为荷叶圆心，O点的正下方A处有一条小鱼（可视为质点），已知O到A的距离，荷叶的半径，水的折射率，则（　　）
A．小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物
B．小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36cm
C．当小鱼上浮10cm时，水面上方的人不可能看到小鱼
D．当小鱼上浮10cm时，小鱼还能看到水面上方的景物
10．两束不同频率的单色平行光束a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象，下列结论中正确的是（　　）
A．水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
B．在水中的传播速度，光束a比光束b小
C．若增大光束a的入射角，则可能发生全反射
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
11．一束复色光从空气射入上下表面平行的玻璃砖后分成两束单色光，光路如图所示。关于玻璃砖内的两束光，正确的是（　　）
A．a光的频率比b光的频率高 B．a光在玻璃砖下表面可能发生全反射
C．a光的传播速度比b光的传播速度大 D．两束光穿出玻璃砖下表面后的方向可能不平行
12．如图所示，扇形为透明玻璃砖截面示意图，圆心角，为的角平分线，平行于的单色光在空气中边射入玻璃砖，经面折射后的光线恰平行于面。则下列说法正确的是（　　）
A．该玻璃砖的折射率为
B．经面折射后的光线射到面都将发生全反射
C．该入射光在空气中的波速与在玻璃砖中的波速相等
D．面没有光线射出
二、填空题
13．光由光密介质射入光疏介质时________角大于________角，当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时________完全消失，只剩下________，这种现象做________．
14．光在两种介质的界面上发生全反射，需要满足的条件是：_____和_____．
15．如图所示，一束细激光垂直于半圆形玻璃砖的平直截面 由A点射入玻璃砖中并恰好在半圆弧界面发生全反射，经过三次全反射之后从F点射出。已知出射光线与入射光线成180°角，玻璃砖的半径为R，入射点A与出射点F关于圆心O对称，且A、F两点间的距离为，真空中的光速为c。则激光束发生全反射时的临界角C=_______；激光束从射入玻璃砖到射出玻璃砖的时间t =_____ 。
16．如图所示为一半圆柱形玻璃砖的横截面，O点为圆心，半径为R．频率相同的单色光a、b垂直于直径方向从A、B两点射入玻璃砖．单色光a经折射后过M点，OM与单色光的入射方向平行．已知A到O的距离为R，B到O的距离为R，M到O的距离为R，则玻璃砖对单色光的折射率为________，单色光b在第一次到达玻璃砖圆弧面上________(填“能”或“不能”)发生全反射．
17．一束由红色光和紫色光组成的复色光从O点射入一颗钻石内，射出后分成a、b两束光，光路如图所示．则光线a为________(选填“红”或“紫”)色光；光线________(选填“a”或“b”)在钻石中的临界角较大．
三、解答题
18．如图甲，某汽车大灯距水平地面的高度为67.5cm，图乙为该大灯结构的简化图。已知点光源发出光线以45 入射角从半球透镜射入真空时恰好发生全反射。现有一束光从焦点处射出，经旋转抛物面反射后，垂直半球透镜的竖直直径AB从C点射入透镜。已知透镜直径远小于大灯离地面高度，，tan15 ≈0.27.求：
（1）半球透镜的折射率n；
（2）光射出半球透镜时的折射角θ和这束光照射到地面的位置与大灯间的水平距离x。
19．国内最长的梅溪湖激光音乐喷泉，采用了世界一流的灯光和音响设备，呈现出震撼人心的万千变化。喷泉的水池里某一射灯发出的一细光束射到水面的入射角α=37°，从水面上出射时的折射角γ= 53°。
（1）求光在水面上发生全反射的临界角的正弦值；
（2）该射灯（看做点光源）位于水面下h= m 处，求射灯照亮的水面面积（结果保留2位有效数字）。
20．如图所示，一玻璃砖的横截面为半圆形，MN为截面的直径，Q是MN上的一点且与M点的距离（R为半圆形裁面的半径）。MN与水平光屏P平行，两者的距离为d，一束与截面平行的红光由Q点沿垂直于MN的方向射入玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，在光屏上得到红光。玻璃砖对该红光的折射率为，，求：
（1）红光由于玻璃砖的折射在屏上向什么方向移动？移动距离是多少？
（2）如果保持入射光线和光屏的位置不变，而使玻璃砖沿MN向左移动，移动的距离小于，请定性说明屏上的光点如何移动？亮度如何变化？并求出玻璃砖向左移动多远距离时光点的亮度或增强到最强或减弱到最弱。
21．如图所示，直角三角形为一棱镜的横截面，，，一束与边成夹角的单色光线射向边的中点并进入棱镜，已知棱镜对该光线的折射率，求：
（1）判断光线在边上是否发生全反射？说明理由。
（2）不考虑多次反射，求光线从边上射出时的出射角是多少？
22．某同学通过实验测定半圆柱形玻璃砖的折射率n，如图甲所示，O为圆心，AO为半径，长为R。一束极细的光垂直MN照射到半圆柱上。
（1）改变入射光的位置，测出多组入射光线和法线ON的夹角i，折射光线和法线ON的夹角r，作出sini—sinr图像如图乙所示，求该玻璃的折射率n。
（2）平行光垂直MN照射到半圆柱上，光线到达左侧圆弧面后，有部分光线能从该表面射出，求能射出光线对应入射光在底面上的最大半径为多少？（不考虑光线在透明物体内部的反射。）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
由折射定律得
解得
根据
解得
由于光线在AC面上的入射角为60°，所以光线ab在AC面上一定发生全反射，不能从AC面上折射出去。
故选B。
2．B
【详解】
如图所示
光线从圆柱体左端面射入，在圆柱体侧面发生全反射，由几何关系得
由折射定律得
全反射的临界条件
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
3．A
【详解】
一束激光斜射到一块折射率为1.5的长方体玻璃砖上表面，设折射角为 ，则
根据几何关系可知，在侧面入射角
，
在侧面，发生全反射，故光离开侧面的路径是A。
故选A。
4．D
【详解】
由题图可分析得出a光在玻璃中的偏折程度更大，则a光折射率更大，频率更大，波长更小。
A．因为a光频率更大，根据
故a光能量更大，故A错误；
B．根据
a光折射率更大，则速度更小，故B错误；
C．下表面的入射角等于上表面的折射角，则下表面的折射角等于上表面的入射角，则两单色光均不会发生全反射，增大入射角θ，a光不会从玻璃砖下表面消失，故C错误；
D．b光波长更大，b光比a光更容易发生明显的衍射现象，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】
根据光的全反射，临界角与折射率的关系
则有
因，故
又
所以
故B正确。
故选B。
6．C
【详解】
AB．光从光疏介质射向光密介质时不会发生全反射，AB错误；
C．当入射角最大时，折射角最大，根据折射定律
解得
C正确；
D．根据折射定律
解得
D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．根据，光在不同介质中相同，在空气中传播速度比水中的传播速度大，所以该单色光在水中波长比空气中长，A错误；
B．根据
由几何关系得
解得
所以圆形区域的面积为，B错误；
CD．设光源S竖直向下匀速运动得速度为v，则在时间t内，光源向下运动了
根据几何关系，圆形区域的边缘向外运动了
是不变值，所以圆形区域的边缘向外做匀速运动，C正确，D错误。
故选C。
8．C
【详解】
A．根据
该单色光在玻璃中的折射率大于在水中的折射率，则该单色光在玻璃中的速度小于在水中的速度，故A错误；
B．单色光的频率不变，由上分析，同理可知在水中的速度小于在空气中的速度，根据
则在水中的波长较小，则该单色光在水中比在空气中更不容易发生衍射，故B错误；
C．玻璃的折射率大于水的折射率，根据
在水中的临界角较大，从玻璃射入水中，可能发生全反射，故C正确；
D．水晶对不同波长的光折射率不同，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．临界角为
又因为
所以，不发生全反射，小鱼能看到水面上方的景物，A错误；
B. 根据折射定律，小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度小于36cm，B错误；
C. 当小鱼上浮10cm时
所以
发生全反射，水面上方的人不可能看到小鱼，小鱼也不能看到水面上方的景物，C正确，D错误。
故选C。
10．A
【详解】
A．根据已知条件，可知两束光入射角相等，折射角满足
根据折射定律
可知b光束的折射率较大，A正确；
B．根据
因b光的折射率较大，所以b光在水中的传播速率较小，B错误；
C．发生全反射的条件必须满足光从光密介质射到光疏介质，则光从空气射入水中不可能发生全反射，C错误；
D．根据临界角公式
因b光的折射率较大，则光束b的临界角比光束a的临界角小，D错误。
故选A。
11．C
【详解】
A. 光从空气进入介质，两束光入射角相等，b光折射角更小，根据折射率
可知玻璃对b光折射率较大，则b光频率更高，故A错误；
BD．因为玻璃砖上下表面平行，光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角，根据光路可逆性知，第二次折射光线与第一次折射入射光线平行，所以从玻砖下表面射出的两束光仍然平行，两束光在玻璃砖下表面均不能发生全反射故BD错误；
C．根据公式
可知，折射率越大传播速度越小，故a光的传播速度比b光的传播速度大，故C正确。
故选C。
12．A
【详解】
A．如图
由入射光线与OM平行可知入射角
折射角与OB平行可知，折射角
因此该玻璃砖的折射率
A正确；
BD．经面折射后的光线射到面时，不同位置的入射角不同，越靠近点B处的入射角越小，当接近B点处，入射角接近0o，一定能从面上射出，BD错误；
C．根据
可知该入射光在空气中传播速度大于在玻璃砖中的波速，C错误。
故选A。
13． 折射； 入射； 折射光线； 反射光线； 全反射
【详解】
光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大到某一角度，使折射角达到900时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象做全反射．
14． 光是从光密介质进入光疏介质 入射角大于或等于临界角
【详解】
试题分析：发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角．由此解答即可．
解：光在两种介质的界面上发生全反射，需要满足的条件是：1、光是从光密介质进入光疏介质．2、入射角大于或等于临界角．
故答案为光是从光密介质进入光疏介质，入射角大于或等于临界角．
15．
【详解】
[1]做出光路图如图；
由几何关系可知
解得
C=60°
[2]折射率
激光在玻璃砖中的速度
激光束从射入玻璃砖到射出玻璃砖的时间
16． 能
【详解】
根据几何关系可得，单色光a的从半圆柱形玻璃砖射出时，入射角为30°，折射角为60°，根据光的折射定律有 ，即玻璃砖对单色光的折射率为．由sin C＝ 可得全反射临界角的正弦值为，小于单色光b的入射角的正弦值，所以能发生全反射．
17． 红 a
【详解】
由光路图可知，b光的折射程度较大，折射率较大，频率较大，则b光为紫光，a光为红光；根据 可知，红光a的折射率较小，则临界角较大.
点睛：此题要知道：折射程度越大，则折射率越大，频率越大，临界角越小；知道各种单色光的频率关系.
18．（1）；（2）45°；2.5m
【详解】
(1)依题意，光线从半球透镜射入真空的临界角为，可得
解得
(2)该光路图如图所示
设光线从C点水平射向半球透镜时的入射角为，从半球透镜折射后的出射光线与水平面成角，依题意可得
由折射定律可得
解得
光射出半球透镜时的折射角θ=。设这束光照射到地面的位置与车头大灯间的水平距离为x，如图
由几何关系可得
联立，解得
19．（1）；（2）28 m2
【详解】
（1）水对光的折射率
对应的临界角为C
sin C=
（2）由空间对称可知，水面被照亮的部分是一圆面。设圆的半径为R，则
sin C=
解得
R=3 m
S=πR2=9π m2=28 m2.
20．（1）左，；（2）左移亮度减弱至消失，
【详解】
（1）光线应向屏的左侧移动
（2）发生会反特的临界角
所以
C=37°
当玻璃砖左移时，入射角增大，折射角增大，所以光线左移。当增大到37°时发生全反射，以后折射光线消失，所以光，点左移亮度减弱至消失。移动距离由几何知识有

21．（1）会反射全发射，理由见解析；（2）60°
【详解】
（1）依题意，可画出光路如图所示
光线在BC边上入射时，根据折射定律有
解得
又几何关系得光线射到AC边上的D点时入射角
由于
故光线在AC边上会发生全反射。
（2）根据光路图，由几何关系可知
光线从AB边射出棱镜时
解得
22．（1）1.5；（2）
【详解】
（1）折射率为sini—sinr图像的斜率为
（2）如图所示
设光束的边界由C处水平射入，在B处发生全反射，∠OBC为临界角，由
sin∠OBC =
由几何关系得
OC = Rsin∠OBC
解得光柱的半径
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页