康南民族高级中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：4.3光的全反射 质量检测（含解析）

4.3光的全反射
1．如图所示，一束绿光从水中的A点沿AO方向以入射角i射向空气，反射后通过B点，折射后通过C点（B、C在图中均未画出）．现从水中的A点沿AO方向发出一束红光，则
A．红光反射后不会通过B点
B．红光折射后可能通过C点
C．红光可能没有折射光线
D．红光不可能没有折射光线
2．下列有关光现象的说法中正确的是
（
）
A．在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的衍射现象
B．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为黄光，则条纹间距变宽
C．光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
D．光的偏振现象说明光是一种纵波
3．如图所示是一个柱体棱镜的横截面图，图中MN为圆弧，点E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线。已知该棱镜的折射率，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线能从棱镜NM射出的范围是
A．NE1
B．NF1
C．NG1
D．NH1
4．有一束波长为6×10－7m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则
A．介质的折射率是
B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／s
C．这束光的频率是5×1014Hz
D．这束光发生全反射的临界角是30°
5．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（
）
A．若b光为绿光，则c光可能为蓝光
B．若b光为绿光，则c光可能为黄光
C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的折射率依次越来越小
D．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越小
E.若让a、b、c三色光以同一入射角，从某介质射向空气，b光恰能发生全反射，则c光也一定不能发生全反射
6．下列说法不正确的是（
）
A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光
B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现条纹时而出现暗条纹
C．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
D．只有横波才能产生干涉现象
7．如图所示，一细束复色光(由两种单色光组成)沿PO射向半圆形玻璃砖的圆心O，观察到反射光线和折射光线分别为OQ、OR.下列判断正确的是________
A．OR定是单色光
B．OQ可能是单色光
C．从OR射出的光的频率较大
D．从OR射出的光的波长较大
E.若增大入射光线PO与法线间的夹角即增大入射角，折射光线OR可能消失
8．如图所示,黄色光从真空射入均匀介质中,入射角为53°,折射角为37°,sin53°=0.8,sin37=0.6.下列说法正确的是__________
A．该介质对黄色光的折射率为
B．该介质对不同颜色的光折射率相同
C．黄色光在真空中可以产生多普勒效应
D．黄色光在该介质中发生全反射的临界角的正弦值为
E.红色光在该介质中传播的速度比黄色光传播的速度小
9．如图所示，一束平行光从真空射向一块半圆形的折射率为1.5的玻璃砖，正确的是(
)
A．只有圆心两侧范围外的光线能通过玻璃砖
B．只有圆心两侧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出不发生偏折
D．圆心两侧范围外的光线将在曲面上产生全反射
10．一束由两种频率不同的单色光组成的复色光在O点处从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b两束；如图所示，则a、b两束光
A．若垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．在真空中的a光速度比b光小
D．从O点射入玻璃时，a光的折射角比b光小
11．如图，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为R，外圆半径为2R。现有一束单色光垂直于左侧水平端面射入透明柱体，光束离左侧端面内侧边缘点a的距离L=(－1)R，进入透明体后恰好发生全反射，光在真空中的传播速率为c。求：
①完成透明柱体内完整的光路图并求出单色光的折射率；
②光在透明体中传播的时间。
12．如图，边长为L的正方体容器中装有透明液体，容器底部中心有一光源S，发出一垂直于容器底面的细光束。当容器静止在水平面时液面与容器顶部的距离为，光射出液面后在容器顶部O点形成光斑。当容器沿水平方向做匀变速直线运动时，液面形成稳定的倾斜面，光斑偏离O点光斑的位置与容器运动的加速度有关。已知该液体的折射率为，重力加速度为g。
(i)通过计算分析液面倾角为45°时光能否射出液面；
(ii)当容器以大小为g的加速度水平向右做匀加速运动时，容器顶部的光斑在O点左侧还是右侧?并求出光斑与O点的距离。
13．一透明柱状介质，如图所示，其横截面为扇形AOC，O为圆心，半径为R，圆心角为90°，AC关于OB对称，一束足够宽平行于OB的单色光由OA和OC面射入介质，介质折射率为，要使ABC面上没有光线射出，至少在O点左侧垂直OB放置多高的遮光板？（不考虑ABC的反射）
14．光线从折射率的玻璃进入真空中，当入射角为，则
（1）折射角为多少；
（2）当入射角为多少时刚好发生全反射．
15．如图所示ABCD为一矩形玻璃砖，AB边长2cm，AC边长为3cm，在D处有一束光射入玻璃砖，与CD边夹角为α＝60°，光线经AB边折射后与CA延长线交于E点，其中折射点O为AB的中点，AE长度为1cm．求:
①玻璃砖的折射率；
②改变入射光线与CD边的倾角α，使光线在AB边恰好发生全发射，此时光线与AB边交点为F（图中未画出），则BF的距离d为多少？
参考答案
1．D
【解析】
红光与绿光的入射角相等，根据反射定律得知：反射角等于入射角，则知红光与绿光的反射角也相等，所以红光反射后必定能通过B点．故A正确．水对绿光的折射率大于对红光的折射率，根据折射定律n=，i相等，绿光的折射角大于红光的折射角，所以红光折射后不通过C点，故B错误．根据可知，绿光的临界角小于红光，绿光没有发生全反射，则红光一定不能发生全反射，则红光不可能没有折射光线，选项C错误，D正确；故选D.
点睛：解决本题关键掌握光的反射定律、折射定律和全反射的条件，并能来用分析实际问题，比较容易；必须知道红光和绿光的折射率关系，知道全反射的条件．
2．B
【解析】在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象，选项A错误；在光的双缝干涉实验中，根据,若仅将入射光由绿光改为黄光，波长变大，则条纹间距变宽，选项B正确；光导纤维丝的原理是全反射，光导纤维丝的内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，选项C错误；光的偏振现象说明光是一种横波，选项D错误；故选B.
3．C
【解析】由临界角公式得到sinC=．
设圆弧的半径为R，RsinC=
R，则由题可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出．当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出．所以光线只能从圆孤G1N射出．故选C.
点睛：当光从介质射向界面时，要考虑光线在界面上是否发生全反射．发生全反射的条件是入射角大于临界角．
4．C
【解析】该介质的折射率为，A错误；光在介质中传播的速度是，该束光的频率为，B错误C正确；因为，该束光的全反射临界角为45°，D错误．
5．BCE
【解析】
由偏折程度可以看出c光折射率最小，a光折射率最大，黄光的折射率小于绿光的折射率，而绿光的折射率小于蓝光的折射率，故黄光的偏折角小于绿光的偏折角，而绿光的偏折角小于蓝光的偏折角，若b光为绿光，则c光不可能为蓝光，但有可能是黄光，故A错误，B正确；根据偏折程度可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的折射率依次越来越小，而由分析知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大，故C正确，D错误；由临界角公式，因c光的折射率小于b光的折射率，故c光的临界角大于b光的临界角，当b光恰能发生全反射，入射角达到其临界角，则c光不一定能发生全反射，故E正确；故选BCE.
6．BCD
【解析】由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，全反射临界角sinC＝，绿光频率大于红光，则水对绿光的折射率大于对红光的折射率，因此绿光的全反射临界角小于红光的全反射临界角，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光，故A正确；光的双缝干涉实验中，在光屏上会出现明、暗相间条纹，而且在某一位置出现明条纹就一直是明条纹，故B不正确；只有周期性变化的磁场才能产生周期性变化的电场，变化的电场和变化的磁场交替出现，从而形成电磁波，故C不正确；纵波也能产生干涉现象，故D不正确；本题选不正确的，故选BCD．
7．ADE
【解析】
A．折射光线只有一条，一定是折射率较小的，即频率较低的单色光，故A正确，C错误；
B．不同颜色的光入射角相同，反射角相同，OQ一定是复色光，故B错误；
D．根据，OR光频率较低，波长较长，故D正确；
E．增大入射光线PO与法线间的夹角即增大入射角，大于OR光的临界角时，折射光线OR就会消失，故E正确．
故选：ADE
8．ACD
【解析】
A．该介质对黄色光的折射率为
故A正确．
B．该介质对不同颜色的光折射率不同．故B错误．
C．光是一种电磁波，可知黄色光在真空中可以产生多普勒效应，故C正确．
D．黄色光在该介质中发生全反射的临界角的正弦值为
故D正确．
E．红光的折射率比黄光的小，由知，红色光在该介质中传播的速度比黄色光传播的速度大．故E错误．
故选ACD.
【点睛】
折射定律是几何光学问题中最基本的规律，应用时要注意条件：光从真空射入介质．要掌握与折射率有关的两个公式临界角公式和光速公式，并熟练运用．
9．BCD
【解析】光线从玻璃砖射到右侧圆弧面上，在有些区域会发生全反射，只有部分区域有光射出，设光线射到C点时恰好发生了全反射，此时入射角为i，则i=C；根据临界角公式sinC=，得：?sini=，则
r=Rsini=R；在C点的上方，入射角大于临界角，光线发生全反射，在AC范围内没有光线射出，根据对称性可知，玻璃砖下方对称部位，也没有光线射出，所以只有圆心两侧R范围外的光线在曲面上发生全反射，其他范围的光线都可以通过玻璃砖，其中通过圆心的光线将沿直线穿出不发生偏折；故A错误，BCD正确．故选BCD.
点睛：本题关键要掌握全反射产生的条件，结合几何知识进行求解即可，此类问题要注意把握隐含的临界状态，作出光路图进行解题．
10．ABD
【解析】
根据光的偏折程度知，a光的折射率较大，根据v＝c/n知，a光在玻璃中传播的速度较小，若垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间较长，故A正确．根据sinC=1/n知，a光的折射率较大，则发生全反射的临界角较小，故B正确．在真空中，不同的色光传播速度相等，故C错误．由图可知，从O点射入玻璃时，a光的折射角较小，故D正确．故选ABD．
点睛：解决本题的关键知道折射率、临界角、光在介质中传播速度大小的关系，知道各种色光在真空中传播的速度相同，通过光线的偏折程度比较出折射率是解决本题的突破口．
11．（1）；（2）
【解析】
解：①光路图如图所示：
光束进入透明体后，入射到P点，根据几何关系得：
入射角：
此时：
由折射定律得：
解得：
②由几何关系得，光在透明体重的传播距离为：
根据：，结合
联立解得：
12．（ⅰ）光线不能射出液面；（ⅱ）
【解析】
（ⅰ）设全反射的临界角为C，则
①
当液面倾角为45°时，光的入射角为45°
②
满足全反射的条件，故光线不能射出液面。
（ⅱ）设液面倾角为θ，取液面上的一质量为m的薄液片为研究对象，受力分析如图甲
由牛顿第二定律：F=ma
③
又：F=mgtanθ
④
光路如图乙，光斑P在O点左侧，
光的入射角i=θ，折射角为r，由折射定律得
⑤
光斑P离O点的距离为
PO=
⑥
由③④⑤⑥式代入数据得PO=
⑦
13．
【解析】
光线在OA面上的C点发生折射，入射角为45°，折射角为，由
解得
折射光线射向球面AC，在D点恰好发生全反射，入射角为，有
解得
在三角形OED中，由正弦定理有
所以挡板高度，解得
由对称性可知挡板最小的高度为
点睛：几何光学是3-4部分的重点，也高考的热点，关键要能正确作出光路图，掌握折射定律和光速公式这些基础知识．
14．（1）45°；（2）45°．
【解析】
（1）直接根据折射定律求出折射角的大小即可．
（2）根据全反射定律求出临界角．
【详解】
（1）设折射角为
根据折射定律：
解得：
（2）根据全反射定律：
得：
【点睛】
注意掌握好折射定律的正确应用，，i为空气中的角．
15．（1）；（2）
【解析】
（1）光路图如图：
有几何关系得：，
解得：
玻璃砖的折射率
（2）光路图如图所示：
设全反射临界角为C，则
由几何关系可得：
联立解得：