4.2 全反射 基础练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 4.2 全反射 基础练习—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 338.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-31 14:32:57 | ||
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文档简介
2020-2021学年第二学期高二物理人教版（2019）选择性必修第一册第四章第二节全反射同步练习
一、单选题
1．频率不同的两束单色光1和2均以45°角从同一点射入一厚玻璃砖，其光路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃砖中单色光1的波长大于单色光2的波长
B．在玻璃砖中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度
C．光从玻璃砖射向空气发生全反射时，单色光1的临界角大于单色光2的临界角
D．单色光1通过玻璃砖所需的时间小于单色光2通过玻璃砖所需的时间
2．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示。光导纤维可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
B．波长越长的光在光纤中传播的速度越小
C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
3．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，
；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（ ）
A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光
B．屏上有一亮区，其宽度大于AB边的长度
C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
4．如图所示，是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是（ ）
A．反射光线与折射光线的夹角为120°
B．该液体对红光的折射率为
C．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角将小于30°
D．该液体对紫光的全反射临界角等于45°
5．夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低。可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的。景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景。则下列说法正确的是（ ）
A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像
B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大
C．海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射而产生的
D．海面上的蜃景，成正立的像，位置在实物的上方
6．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与射光平行。已知真空中的光速为c，则（ ）
A．当入射角θ=60°时，光在玻璃中的传播时间为
B．当入射角θ=60°时，光在玻璃中的传播时间为
C．OP之间的距离为R
D．OP之间的距离为R
7．有一腰长为16cm的等腰直角三棱镜，为了测定它的折射率，先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上，用铅笔画出它的轮廓线ABO，如图所示。从OB上的C点观察A，发现A的像的位置在D处，测得，，光在真空中的传播速度为c。则下列判断正确的是（ ）
A．观察者看到A点的像时的折射光线对应的折射角的正弦值为0.6
B．三棱镜的折射率为
C．光在三棱镜中传播的速度为
D．光在三棱镜中发生全反射的临界角的正弦值为0.5
8．如图，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；另让一束绿光也从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间，t2从另一端射出。下列说法正确的是（ ）
A．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为
B．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为
C．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为
D．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为
9．如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与AB成 θ 角射入，对射出的折射光线的强度随 θ 角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是这种材料制成的透明体，左侧是半径为R的半圆，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束单色光从左侧A'点沿半径方向与长边成37°角射入透明体。已知光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．该透明材料的临界角为37° B．该透明材料的折射率为1.5
C．光在透明体中传播的路程为10R D．光在透明体中传播的时间为
10．为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（ ）
A． B． C． D．
11．如图所示，一截面为直角三角形的三棱镜ABC置于真空中，AC边水平，BC边竖直，，D为BC边的中心，三棱镜右侧有一束单平色平行光沿AC方向射到AB边上，光线宽度与BC边高度相等。已知棱镜对该光的折射率为，则从D点会有两束不同的光线射出，C这两束光线的夹角为（ ）
A．60° B．90° C．120° D．150°
12．如图所示，为半圆形透明玻璃砖的横截面，半径为R，半圆弧PQ的圆心与玻璃砖圆心O重合，某单色光以的入射角沿半径方向射向O点，在圆弧PQ上形成M、N两个光点，折射角为，已知弧MN的长度为，圆弧PQ半径为R。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对该单色光的折射率为
B．保持入射角不变，增大玻璃砖的折射率，M、N两个光点间的距离变小
C．若增大入射角，N点越来越亮，且比M点先到达D点
D．若折射率为，改变入射角，M、N两光点所夹弧的长度的最小值为
13．如图所示，点为半圆柱形玻璃砖截面的圆心，直径与屏垂直，半径与屏平行，，黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角。不考虑光在玻璃砖中的多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．若紫光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成两个光斑
B．若红光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑
C．若紫光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角为
D．若红光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角大于
14．如图所示，是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由点垂直边射入。已知棱镜的折射率，，，（ ）
A．光线第一次从面射出棱镜
B．光线第一次从面射出棱镜
C．光线第一次从棱镜出射点距点
D．光线第一次从棱镜出射点距点
二、解答题
15．如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖，，一束细激光自中点垂直射入玻璃砖，在面恰好发生全反射。求：
(1)玻璃的折射率；
(2)光线第一次射到边时，自边折射射出光线与边夹角为，求。
16．某长方体透明玻璃砖被从中挖去一个半径为的半球，如图所示为其横切面，为半球的竖直直径，为半球的球心，连线为图示透明玻璃砖的主光轴，在离球心处竖直放置一个足够大的光屏，为屏上的点，让一单色细光束平行于垂直左侧表面入射，已知透明玻璃对该单色光的折射率为，不考虑光的反射和第二次折射，。
(1)当光束在正上方且距离连线时，折射后的光线打到光屏上点（未画出），求点到的距离；
(2)将(1)中平行光束逐渐向上移动，使其到主光轴的距离增大，试证明出射光线中有经过A的光且其到达光屏的位置离最远。
17．装满水的球形玻璃鱼缸半径，水和玻璃的折射率均为，水中的金鱼可视为点光源。当水中的金鱼离球心较近时，人眼无论在哪个位置均能看到金鱼，当水中的金鱼离球心较远时，人眼在某些位置可能看不到金鱼，就像隐形了一样。
（1）若金鱼到球心的距离为，从金鱼外向球面发出的各个方向的光中，入射角的最大值是多少？具有最大入射角的光能否从玻璃射到空气中？请说明此位置的金鱼能否隐形并作出解释；
（2）若人眼在某些位置不能看到金鱼，求金鱼到球心的最小距离。
18．2020年11月6日消息，电子商务进农村实现对832个贫困县全覆盖，贫困村通光纤比例已达98%。如图所示，光导纤维的内芯是由某种透明介质制成的长直细圆柱体，某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，光在真空中传播速度为c。求：
（1）此介质的折射率n；
（2）若此种光导纤维制成的光缆长为L，该种单色光传输的时间t。
参考答案
1．B 2．D 3．D 4．C 5．D 6．B 7．B 8．A 9．D 10．B 11．C 12．B 13．D 14．C
15．(1)；(2)
16．(1)；(2)见解析
17．（1），会射到空气中，不会隐形，见解析；（2）30cm
18．（1）；（2）
一、单选题
1．频率不同的两束单色光1和2均以45°角从同一点射入一厚玻璃砖，其光路如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．在玻璃砖中单色光1的波长大于单色光2的波长
B．在玻璃砖中单色光1的传播速度小于单色光2的传播速度
C．光从玻璃砖射向空气发生全反射时，单色光1的临界角大于单色光2的临界角
D．单色光1通过玻璃砖所需的时间小于单色光2通过玻璃砖所需的时间
2．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示。光导纤维可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（ ）
A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
B．波长越长的光在光纤中传播的速度越小
C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
3．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，
；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（ ）
A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光
B．屏上有一亮区，其宽度大于AB边的长度
C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度
D．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大
4．如图所示，是空气与某种液体的分界面，一束红光由空气射到分界面，一部分光被反射，一部分光进入液体中。当入射角是45°时，折射角为30°，则以下说法正确的是（ ）
A．反射光线与折射光线的夹角为120°
B．该液体对红光的折射率为
C．当紫光以同样的入射角从空气射到分界面时，折射角将小于30°
D．该液体对紫光的全反射临界角等于45°
5．夏天，海面上下层空气的温度比上层空气的温度低。可以设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的。景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向、人们逆着光线看去就出现了蜃景。则下列说法正确的是（ ）
A．蜃景是景物由于海平面对光的反射所成的像
B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率大
C．海市蜃楼是光在密度不均匀的空气中传播时发生折射而产生的
D．海面上的蜃景，成正立的像，位置在实物的上方
6．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ=60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与射光平行。已知真空中的光速为c，则（ ）
A．当入射角θ=60°时，光在玻璃中的传播时间为
B．当入射角θ=60°时，光在玻璃中的传播时间为
C．OP之间的距离为R
D．OP之间的距离为R
7．有一腰长为16cm的等腰直角三棱镜，为了测定它的折射率，先把三棱镜的一个端面放在铺好白纸的桌面上，用铅笔画出它的轮廓线ABO，如图所示。从OB上的C点观察A，发现A的像的位置在D处，测得，，光在真空中的传播速度为c。则下列判断正确的是（ ）
A．观察者看到A点的像时的折射光线对应的折射角的正弦值为0.6
B．三棱镜的折射率为
C．光在三棱镜中传播的速度为
D．光在三棱镜中发生全反射的临界角的正弦值为0.5
8．如图，光导纤维由内芯和外套两部分组成，内芯折射率比外套的大，光在光导纤维中传播时，光在内芯和外套的界面上发生全反射。假设外套为空气，一束红光由光导纤维的一端射入内芯，红光在内芯与空气的界面上恰好发生全反射，经时间t1从另一端射出；另让一束绿光也从光导纤维的一端射入，绿光在内芯与空气的界面上也恰好发生全反射，经时间，t2从另一端射出。下列说法正确的是（ ）
A．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为
B．内芯对红光的折射率n1与对绿光的折射率n2之比为
C．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为
D．红光在内芯中的传播速度v1与绿光在内芯中的传播速度v2之比为
9．如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与AB成 θ 角射入，对射出的折射光线的强度随 θ 角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是这种材料制成的透明体，左侧是半径为R的半圆，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束单色光从左侧A'点沿半径方向与长边成37°角射入透明体。已知光在真空中的传播速度为c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列说法正确的是（ ）
A．该透明材料的临界角为37° B．该透明材料的折射率为1.5
C．光在透明体中传播的路程为10R D．光在透明体中传播的时间为
10．为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（ ）
A． B． C． D．
11．如图所示，一截面为直角三角形的三棱镜ABC置于真空中，AC边水平，BC边竖直，，D为BC边的中心，三棱镜右侧有一束单平色平行光沿AC方向射到AB边上，光线宽度与BC边高度相等。已知棱镜对该光的折射率为，则从D点会有两束不同的光线射出，C这两束光线的夹角为（ ）
A．60° B．90° C．120° D．150°
12．如图所示，为半圆形透明玻璃砖的横截面，半径为R，半圆弧PQ的圆心与玻璃砖圆心O重合，某单色光以的入射角沿半径方向射向O点，在圆弧PQ上形成M、N两个光点，折射角为，已知弧MN的长度为，圆弧PQ半径为R。下列说法正确的是（ ）
A．玻璃砖对该单色光的折射率为
B．保持入射角不变，增大玻璃砖的折射率，M、N两个光点间的距离变小
C．若增大入射角，N点越来越亮，且比M点先到达D点
D．若折射率为，改变入射角，M、N两光点所夹弧的长度的最小值为
13．如图所示，点为半圆柱形玻璃砖截面的圆心，直径与屏垂直，半径与屏平行，，黄光在玻璃砖中发生全反射的临界角。不考虑光在玻璃砖中的多次反射。下列说法正确的是（ ）
A．若紫光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成两个光斑
B．若红光沿方向射入玻璃砖，则在屏上形成一个光斑
C．若紫光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角为
D．若红光沿方向射入玻璃砖，则对应的折射角大于
14．如图所示，是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由点垂直边射入。已知棱镜的折射率，，，（ ）
A．光线第一次从面射出棱镜
B．光线第一次从面射出棱镜
C．光线第一次从棱镜出射点距点
D．光线第一次从棱镜出射点距点
二、解答题
15．如图所示，截面为直角三角形的玻璃砖，，一束细激光自中点垂直射入玻璃砖，在面恰好发生全反射。求：
(1)玻璃的折射率；
(2)光线第一次射到边时，自边折射射出光线与边夹角为，求。
16．某长方体透明玻璃砖被从中挖去一个半径为的半球，如图所示为其横切面，为半球的竖直直径，为半球的球心，连线为图示透明玻璃砖的主光轴，在离球心处竖直放置一个足够大的光屏，为屏上的点，让一单色细光束平行于垂直左侧表面入射，已知透明玻璃对该单色光的折射率为，不考虑光的反射和第二次折射，。
(1)当光束在正上方且距离连线时，折射后的光线打到光屏上点（未画出），求点到的距离；
(2)将(1)中平行光束逐渐向上移动，使其到主光轴的距离增大，试证明出射光线中有经过A的光且其到达光屏的位置离最远。
17．装满水的球形玻璃鱼缸半径，水和玻璃的折射率均为，水中的金鱼可视为点光源。当水中的金鱼离球心较近时，人眼无论在哪个位置均能看到金鱼，当水中的金鱼离球心较远时，人眼在某些位置可能看不到金鱼，就像隐形了一样。
（1）若金鱼到球心的距离为，从金鱼外向球面发出的各个方向的光中，入射角的最大值是多少？具有最大入射角的光能否从玻璃射到空气中？请说明此位置的金鱼能否隐形并作出解释；
（2）若人眼在某些位置不能看到金鱼，求金鱼到球心的最小距离。
18．2020年11月6日消息，电子商务进农村实现对832个贫困县全覆盖，贫困村通光纤比例已达98%。如图所示，光导纤维的内芯是由某种透明介质制成的长直细圆柱体，某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，光在真空中传播速度为c。求：
（1）此介质的折射率n；
（2）若此种光导纤维制成的光缆长为L，该种单色光传输的时间t。
参考答案
1．B 2．D 3．D 4．C 5．D 6．B 7．B 8．A 9．D 10．B 11．C 12．B 13．D 14．C
15．(1)；(2)
16．(1)；(2)见解析
17．（1），会射到空气中，不会隐形，见解析；（2）30cm
18．（1）；（2）