4.2 光的全反射 同步练习 (含答案解析) (3)

4.2
光的全反射
同步练习
1．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务．目前，我国正在大力建设高质量的宽带光纤通信网络．下列说法正确的是(　　)
A．光纤通信利用光作为载体来传递信息
B．光导纤维传递光信号是利用光的衍射原理
C．光导纤维传递光信号是利用光的色散原理
D．目前广泛应用的光导纤维是一种非常细的特制玻璃丝
解析：　光纤是利用光的全反射现象而实现光作为载体的信息传递，光纤是内芯折射率大于外层表皮折射率的很细的玻璃丝．
答案：　AD
2．下列现象中是由于全反射造成的是(　　)
A．露水珠在阳光下格外明亮
B．直棒斜插入水中时，呈现弯折现象
C．海市蜃楼
D．在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯的侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管特别明亮
解析：　露水珠在阳光下格外明亮属于光的散射，直棒斜插入水中时，呈现弯折现象属于光的折射，所以选项A、B错误；海市蜃楼属于全反射现象，所以选项C正确；由于空试管内为空气，水中的试管在灯光照射下，光由玻璃射入空气发生全反射现象，光线被反射回来，显得特别明亮，所以选项D正确．
答案：　CD
3．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．单色光1的波长小于单色光2的波长
B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度
C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间
D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角
解析：　本题考查光的色散、全反射现象、光速和折射率之间的关系等知识点．由图知单色光1在界面折射时的偏折程度大，则单色光1的折射率大，因此单色光1的频率大于单色光2的，那么单色光1的波长小于单色光2的，A项对；由n＝知，折射率大的单色光1在玻璃中传播速度小，当单色光1、2垂直射入玻璃时，二者通过玻璃板的路程相等，此时单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光2的，B、C项都错；由sin
C＝及单色光1的折射率大知，D项对．
答案：　AD
4．已知介质对某单色光的临界角为C，则(　　)
A．该介质对单色光的折射率等于
B．此单色光在该介质中的传播速度等于c·sinC(c是光在真空中的传播速度)
C．此单色光在该介质中的传播波长是在真空中波长的sin
C倍
D．此单色光在该介质中的频率是在真空中的倍
解析：　该题考查临界角、折射率以及光速之间的关系．由临界角的计算式sin
C＝，得n＝，选项A正确；将n＝代入sin
C＝，得sin
C＝，故v＝csin
C，选项B正确；设该单色光的频率为f，在真空中的波长为λ0，在介质中的波长为λ，由波长、频率、光速的关系得c＝λ0f，v＝λf，故sin
C＝＝，λ＝λ0sin
C，选项C正确；该单色光由真空传入介质时，频率不发生变化，选项D错误．
答案：　ABC
5.如图所示，介质Ⅰ的折射率为，介质Ⅱ为空气．下列说法正确的是(　　)
A．光线a、b都不能发生全反射
B．光线a、b都能发生全反射
C．光线a可发生全反射，光线b不会发生全反射
D．光线a不会发生全反射，光线b可发生全反射
解析：　介质Ⅰ与介质Ⅱ相比，介质Ⅰ为光密介质，由于介质Ⅱ是空气，根据发生全反射的条件可知，光线a可能发生全反射，光线b不可能发生全反射，B、D均错误；光线a发生全反射的临界角为：sin
C＝.解得：C＝45°.由图可知，光线a的入射角为60°＞C＝45°，光线a能发生全反射，因此A错误，C正确．
答案：　C
6．如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的玻璃砖，下列说法中正确的是(　　)
A．只有圆心两侧一定范围内的光线不能通过玻璃砖
B．只有圆心两侧一定范围内的光线能通过玻璃砖
C．通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折
D．圆心两侧一定范围外的光线将在曲面发生全反射
解析：　垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上．其中通过圆心的光线将沿直线穿过玻璃砖，不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，且折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射，故B、C、D正确．
答案：　BCD
7.(2010·新课标全国卷)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射．该棱镜材料的折射率为(　　)
A.　　　　
B.　　　　
C.　　　　
D.
解析：　
作出几何光路图，如图所示．由折射规律可得＝n，若光线在AC边上的D点发生全反射，则sin
β＝，由几何关系又有r＝90°－β，结合以上三式可得n2＝，即n＝，正确答案为A.
答案：　A
8．为了研究一海龟的生活习性，在其背部安装了强点光源，已知海水的折射率为，水面平静时观测到水面圆形发光面半径为6
m，据此求出海龟离水面的深度．
解析：　由折射定律，设全反射的临界角为C，sin
C＝
由几何关系知tan
C＝
联立解得h＝8
m
答案：　8
m
9．我国已建成了跨越太平洋海底的光缆通信网络，它是利用载有信息的激光传输来实现光纤通信的．设光缆中有一根光导纤维总长为s，一激光脉冲信号从这根光纤的一端中点射入，在光纤的侧壁恰好发生全反射，激光传到另一端经历的时间为t，已知光在真空中传播速度为c，则这种光导纤维所用材料的折射率是多少？
解析：　激光在光纤中传播的总路程s′＝＝ns，在光纤中的传播速度v＝，因t＝＝，则n＝.
答案：　
10．如图所示，OO′是半圆柱形对称面与纸面的交线．在图内有两束与OO′平行且距OO′距离相等的单色光A和B，从玻璃砖射出后相交于OO′的下方的P点．由此可以得出的结论是(　　)
A．A光在玻璃砖中的速度比B光在玻璃砖中的速度小
B．玻璃砖对A光的折射率比对B光的折射率小
C．在空气中，A光的波长比B光的波长短
D．B光的临界角比A光的临界角小
解析：　由光路图可知，AB的入射角相同，而从玻璃向空气中折射时A的折射角大，所以由折射率公式知A光的折射率大，B错误；由n＝知，折射率越大，在玻璃中的速度越小，则A的速度较小，A正确；由于A的频率大于B的频率，由公式c＝λf可以判断C正确；结合临界角公式sin
C＝，折射率越大，临界角越小，A的临界角小，所以D错误．
答案：　AC
11．如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线均由空气射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是(　　)
A．假若三条光线中有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线
B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射
C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定能发生全反射
D．假若光线aO恰能发生全反射，则光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大
解析：　在直径界面，光线aO的入射角最大，光线cO的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能．如果只有一条光线发生了全反射，那一定是aO光线，因为它的入射角最大，所以选项A对．
假若光线bO能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，光线aO的入射角更大，所以，光线aO一定能发生全反射，光线cO的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射．所以选项C对，B错．
假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以D对，本题答案选A、C、D.
答案：　ACD
12．(2011·山东卷)如图所示，扇形AOB为透明柱状介质的横截面，圆心角∠AOB＝60°.一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质，经OA折射的光线恰平行于OB.
(1)求介质的折射率．
(2)折射光线中恰好射到M点的光线________(填“能”或“不能”)发生全反射．
解析：　依题意作出光路图
(1)由几何知识可知，
入射角i＝60°，折射角r＝30°
根据折射定律得
n＝
代入数据解得
n＝
(2)不能．
答案：　(1)　(2)不能