4.2 全反射同步练习（word版含答案）

选择性必修一 4.2 全反射 同步练习
一、单选题
1．如图所示，有一个长为20cm的竖直线状光源AB，其表面可以向各个方向发射光线，将光源封装在一个半球形的透明介质中，整个装置放在水平地面上。线状光源的B端与半球的球心O重合，封装用的透明介质的折射率为1.5，为使光源发出的所有光均能射出介质球，不考虑二次反射，试分析介质球的半径R至少为（　　）
A．30cm B．cm C．20cm D．40cm
2．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
3．如图所示，折射率为n、半径为R的半圆形玻璃砖平放在桌面上，将宽度为L的平行单色光垂直于AC面射入，要使第1次射到圆面上的光能射出玻璃砖，则L的最大值为（　　）
A． B． C． D．
4．光线从某介质射入空气中，当入射角为时，其折射角为，则这种介质的全反射临界角是（　　）
A． B． C． D．
5．如图所示，矩形abcd为一玻璃砖的横截面，玻璃砖ab面镀银且足够长。由单色光1、2组成的一细光束，在abcd平面内从cd面上的O点以入射角i射入玻璃砖，该玻璃砖对单色光1、2的折射率分别为和，已知，下列说法正确的是（　　）
A．单色光1、2从cd面射出玻璃砖后平行
B．增大入射角i，单色光1在cd面先发生全反射
C．单色光1在玻璃砖内的路程大于单色光2
D．当入射角i趋近于90°时，单色光1、2在cd面出射点的距离趋向于无穷大
6．如图所示，为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到玻璃砖的上表面，入射点分别为A、B。经玻璃砖上表面折射后两束光相交于P点，已知，下列说法正确的是（　　）
A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度
B．玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率
C．a光的频率小于b光的频率
D．b光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角大于a光
7．如图所示ABC为一透明材料做成的薄片状光学元件的横截面，它是正方形AOCB的一部分，AC为一半径为R的圆弧面，O为圆弧面圆心，在O处有一单色点光源S。从S发出的光经圆弧面AC有一部分不能从AB、BC面射出，这部分光占整个圆弧面AC弧长的，不考虑光在光学元件中的反射影响。则该元件对此单色光的折射率为（　　）
A． B． C． D．2
8．半径为R、长为L的半圆柱形玻璃砖置于水平桌面上，玻璃砖的上表面水平。O为半圆形截面的圆心，一单色平行光束从半圆柱体的矩形上表面射入，该光束平行于半圆形截面并与上表面成45°，如图所示。已知该玻璃砖的折射率为，光在真空中传播速度为c，不考虑光线在玻璃砖内的多次反射，下列说法正确的是（　　）
A．从O点正下方射出玻璃砖的光线在玻璃砖中传播的时间为
B．从O点正下方射出玻璃砖的光线在玻璃砖中传播的时间为
C．该光束射入玻璃砖后，有光线射出的圆柱面的面积为
D．该光束射入玻璃砖后，有光线射出的圆柱面的面积为
9．如图所示，一条光线从空气垂直射到直角玻璃三棱镜的界面AB上，棱镜材料的折射率为1.414，这条光线从BC边射出棱镜后的光线与界面BC的夹角为（　　）
A．90° B．60° C．30° D．45°
10．如图所示，AB、CD是置于空气中厚玻璃砖的上、下两个表面，，光线经AB表面射向玻璃砖，当折射光线射到CD表面上时，下列说法中正确的是（　　）
①不可能发生全反射
②只要适当增大入射角，就可能在CD面上发生全反射
③只要玻璃砖的厚度足够大，就可能在CD面上发生全反射
④由于不知道玻璃的折射率，故无法判断
A．只有①正确 B．只有②③正确 C．②③④正确 D．只有④正确
11．如图所示，两束单色光a、b分别沿半径方向由空气射入半圆形玻璃砖，出射光合成一束复光P，下列说法正确的是（　　）
A．a光的频率较大
B．a光的折射率较大
C．在玻璃中a光传播的速度较大
D．从玻璃向真空中传播时，a光发生全反射的临界角较小
12．如图所示，一光导纤维内芯的折射率为n1，外套的折射率为n2，一束光信号与界面夹角为α由内芯射向外套，要在界面发生全反射，必须满足的条件是　（　　）
A．n1>n2，α小于某一值 B．n1C．n1>n2，α大于某一值 D．n1二、填空题
13．如图所示，是空气和玻璃的分界面，一束单色光在界面上发生折射，可知下方是___________（填“空气”或“玻璃”）；玻璃的折射率为____________，这束单色光从玻璃射向空气时发生全反射的临界角的正弦值为___________。
14．当光由___________射入___________时，当入射角增大到一定程度时，光线将全部反射回光密介质中，这种现象叫光的全反射。
15．如图所示，一束截面为圆形（半径R=m）的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区。屏幕S至球心距离D=3m。不考虑光的干涉和衍射，若玻璃半球对紫色光的折射率n=，则圆形亮区的面积为_________m2（保留两位小数）；若将紫光改为白光，在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是________（填单色光的种类）色的光。
16．为了增加夜间行车的安全性，很多人在电动车和自行车上贴上了“反光贴”。图甲所示的反光贴在保护层下面是全棱镜反射层（见图乙），它由很多微小的等腰直角棱镜组成。
如图丙所示，当光线1垂直直角棱镜的斜边入射时，在棱镜的两个直角边发生全反射，临界角__________（填“大于”或“小于”）45°，射出棱镜的出射光线与光线1平行：当光线2沿图示方向入射时，出射光线__________（填“能”或“不能”）与光线2平行射出棱镜。
17．当光线从________射入________时（以上两空均选填“光密介质”或“光疏介质”），如果入射角___________（选填“”或“”）临界角，就会发生全反射现象。
三、解答题
18．如图所示是半径为R的半圆柱体玻璃砖的横截面，OD为直径，一束由a光和b光组成的复色光从A点以θ=60°的入射角由真空从OD面射入玻璃，a光和b光的折射光分别射到半圆弧的B、C点，其中B点是半圆弧OD的三等分点，C点是半圆弧OD的中点。光在真空中传播速度为c。求：
（1）a、b两种单色光的折射率之比；
（2）单色光a在玻璃砖中传播的时间。
19．真空中有一半径为R的半圆柱形玻璃砖，其横截面如图所示，O为圆心，一束平行光线照射到玻璃砖面上，经玻璃砖折射后，有部分光从BC边射出（只考虑第一次射向BC边的光线）。已知光线AO沿半径方向射入玻璃砖后，恰在O点发生全反射，。求：
（1）玻璃砖的折射率n；
（2）从BC边射出光的区域长度。
20．内径为R，外径为R的透明介质半球壳的折射率n=2，如图所示为其截面示意图，已知光在空气中的传播速度为c，求∶
（1）将点光源放在球心O处，光从O点到射出球壳的最短时间；
（2）将光源移至O点正上方内壳上的P点，使其发出的光从外球壳射出，透明球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长。
21．发光二极管（LED）在照明、平板显示、医疗器件等领域具有广泛的用途。LED的原理结构如图所示，管芯的发光面紧贴半球形透明均匀介质，人们能从半球形表面（弧面）看到发出的光。已知半球球心O点为发光面的中点，半球和发光面的半径分别为R和r。求：
①若，求发光面发出的光在半球形表面（弧面）折射时的最大入射角；
②若透明介质的折射率为，发光面的直径为，为了使半球形表面（弧面）的任意位置都有整个发光面的光射出，求R应满足的条件。
22．如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径，在球的左侧有一竖直接收屏在A点与玻璃球相切。自B点红光光源发出的光线BM在M点射出玻璃球，出射光线平行于AB，照射在接收屏上的Q点。另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM＝30°，光在真空中传播的速度为c。求：
（1）光由B传到Q点所需时间；
（2）N点到AB的竖直距离；若将B点处红光光源换为绿光光源，则圆弧上恰好发生全反射的N点向左还是向右移动？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．C
3．B
4．B
5．A
6．C
7．D
8．D
9．D
10．A
11．C
12．A
13． 空气
14． 光密介质 光疏介质
15． 3.14 紫
16． 小于 能
17． 光密介质 光疏介质
18．（1）；（2）
19．（1）2；（2）
20．（1） （2）
21．① ；②
22．（1）；（2），左
答案第1页，共2页
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