高中物理人教版选修3-4第十三章 全反射+测试题 Word版含答案

十二） 全 反 射
一、单项选择题
1．关于全反射，下列叙述中正确的是(　　)
A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱
B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象
C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象
D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象
解析：选C　全反射发生的条件是光从光密介质射向光疏介质和入射角大于等于临界角，二者缺一不可，故选项B、D错误，C正确；发生全反射时，折射光线全部消失，只剩下反射光线，选项A错误。
2．空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。方框内有两个折射率 n＝1.5 的玻璃全反射棱镜。选项中给出了两棱镜四种放置方式的示意图，能产生图中光路效果的是(　　)
解析：选B　四个选项产生光路效果如图所示。
可知，B正确。
3．光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是(　　)
A．光从玻璃射到分界面上，入射角足够小
B．光从玻璃射到分界面上，入射角足够大
C．光从空气射到分界面上，入射角足够小
D．光从空气射到分界面上，入射角足够大
解析：选B　发生全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质，入射角大于或等于临界角，B正确。
4．已知介质对某单色光的临界角为C，下列说法不正确的是(　　)
A．该介质对此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·sin C(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：选D　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；设此单色光的频率为f，在真空中的波长为λ0，在该介质中的波长为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不正确。
5．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅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侧面看到小球
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传播速度变大
解析：选D　只要不发生全反射，小球放在缸底什么位置都可以从侧面看到，选项A错误；只有小于临界角的光才能从水面射出，选项B错误；光的频率是由光源决定的，光从水中射入空气后频率不变，选项C错误；由公式n＝知，光在空气中的传播速度较大，选项D正确。
6．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，图中能正确描述其光路的是(　　)
解析：选A　光只有从光密介质射向光疏介质且入射角大于等于全反射临界角时才会发生全反射现象，而玻璃相对于空气是光密介质，故B项错；由折射定律可知，光由空气射入玻璃，入射角大于折射角，D项错；由光路可逆原理可知，光由玻璃射入空气，入射角小于折射角，C项错，故A项对。
二、多项选择题
7.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．光在F点发生全反射
C．从F点出射的光束与入射到E点的光束不平行
D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
解析：选AC　在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为，选项A正确；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，选项B错误；从F点出射的反射光线与法线的夹角为30°，折射光线与法线的夹角为60°，由几何关系知，不会与入射到E点的光束平行，选项C正确，D错误。
8．如图所示，半径为R的半圆形透明材料，折射率n＝2.0。一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入，则下列说法正确的是(　　)
A．所有光线都能透过这种材料
B．只有距圆心O两侧范围内的光才能通过
C．射出的光束会形成发散光束
D．射出的光束会形成会聚光束
解析：选BD　平行光射到底面时，光线与界面垂直，方向不变，继续射到球面时，距圆心O两侧范围内的光线入射角小于临界角C＝arcsin ＝30°，发生折射形成会聚光束，范围外的光线发生全反射。故B、D正确。
三、非选择题
9.如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中心垂直射入，恰好能在弧面EF上发生全反射，然后垂直PQ端面射出。
(1)求该玻璃棒的折射率。
(2)若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时________(填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射。
解析：(1)如图所示，单色光照射到弧面EF上时刚好发生全反射，由全反射的条件得C＝45°①
由折射定律得n＝②
联立①②式得n＝。
(2)当入射光向N端平移时，入射角变大，即入射角大于临界角，能发生全反射。
答案：(1)　(2)能
10．如图所示，一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，斜边AB＝a。棱镜材料的折射率为n＝。在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜。画出光路图，并求出光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况)。
解析：设入射角为θ1，折射角为θ2，由折射定律得
n＝＝①
由已知条件及①式得θ2＝30°②
如果入射光线在法线的右侧，光路图如图甲所示。
设出射点为F，由几何关系可得
AF＝a③
即出射点在AB边上离A点a的位置。
如果入射光线在法线的左侧，光路图如图乙所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，光线在D点的入射角θ1′＝60°④
设全反射的临界角为C，则
sin C＝⑤
由⑤和已知条件得C＝45°⑥
因此，光在D点发生全反射。
设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB＝90°
BD＝a－2AF⑦
BE＝DBsin 30°⑧
联立③⑦⑧式得BE＝a
即出射点在BC边上离B点a的位置。
答案：见解析