4.2 全反射课后练习 word版含答案

2全反射课后练习
一、单选题
1.下列说法正确的是（?? ）
A.?用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B.?用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象
C.?用“猫眼”扩大观察视野是利用光的衍射现象
D.?用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
2.下列有关光现象的说法正确的是（?? ）
A.?在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大
B.?以相同入射角从水中射向空气，红光能发生全反射，紫光也一定能发生全反射
C.?紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射
D.?拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度
3.一束只含红光和紫光的复色光沿PO方向射入玻璃三棱镜后分成两束光，并沿OM和ON方向射出，如图所示，已知OM和ON两束光中只有一束是单色光，则（???? ）
A.?OM为复色光，ON为紫光???????????????????????????????????B.?OM为复色光，ON为红光
C.?OM为紫光，ON为复色光???????????????????????????????????D.?OM为红光，ON为复色光
4.从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两束光（?? ）
A.?在雨滴中传播时，a光的传播速度一定大于b光
B.?以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小
C.?以相同的入射角从水中射向空气，在空气中只有一种色光时，一定是b光
D.?用同一装置做双缝干涉实验，a光干涉条纹间距较大
5.关于光的全反射及其应用，下列说法正确的是（?? ）
A.?入射角大于临界角，光一定发生全反射
B.?光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射
C.?光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象
D.?水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射
6.光在某种介质中传播的速度为 1.5×108m/s ，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为（?? ）
A.?60????????????????????????????????????????B.?45????????????????????????????????????????C.?30????????????????????????????????????????D.?75?
7.如图所示，空气中有一折射率为 2 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形 OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到OA上，OB不透光，若只考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出部分的弧长为（?? ）
A.?16πR??????????????????????????????????B.?14πR??????????????????????????????????C.?13πR??????????????????????????????????D.?512πR
8.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，直径MN，一细束白光从Q点垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带。已知QM=R/2。如果保持人射光线和屏的位置不变，只使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于R/2，则有（?? ）
A.?半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失
B.?半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失
C.?半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失
D.?半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失
9.如图所示，一细光束射向平行玻璃砖上表面，经折射后分为a、b两束从下表面射出，则（?? ）

A.?出射后a光与b光不平行
B.?a光在玻璃中的传播速度较大
C.?若增大入射光在上表面的入射角，则下表面两出射点间的距离增大
D.?若增大入射光在上表面的入射角，则a光先在下表面发生全反射
10.一块半圆柱形玻璃砖放在空气中，如图所示．一束白光从空气中沿着半径方向射向玻璃砖（如图所示），经玻璃砖折射后在光屏P上形成彩色光带．下列说法正确的是 (　　? )
A.?红光穿越玻璃砖的时间比紫光穿越玻璃砖的时间长?????B.?光带从左到右排列顺序为红→紫
C.?如果α逐渐减小，则紫光最先消失??????????????????????????????? D.?无论α多大，各色光都能从玻璃砖中射出
11.两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了图所示的折射现象（α＞β）．下列结论中正确的是（　　）
A.?在水中的波长，光束a比光束b短
B.?在水中的传播速度，光束a比光束b小
C.?水对光束a的折射率比水对光束b的折射率小
D.?若光束从水中射向空气，则光束b的临界角比光束a的临界角大
12.如图所示，一细束红蓝复色光垂直与AB边射入直角三棱镜，在AC面上反射和折射分成两束细光束，其中一束细光束为单色光束。若用V1和V2分别表示红、蓝光在三棱镜内的速度，下列判断正确的是（?? ）
A.?V1C.?V1>V2 单色光束为红色??????????????????????????????????????D.?V1>V2 单色光束为蓝色
13.固定的半圆形玻璃砖的横截面如图．O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻瑞砖右侧且垂直于MN．由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑。逐渐增大θ角，当θ=α时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则．（ ???）
A.?玻璃砖对A光的折射率比对B光的小?????????????????????B.?A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C.?α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑???????????????????????? D.?β＜θ＜ π2 时，光屏上只有1个光斑
14.如图所示，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方．一束白光沿半径方向从A点射入玻璃砖，在O点发出反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带．若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（?? ）
A.?减弱，紫光???????????????????????B.?减弱，红光???????????????????????C.?增强，红光???????????????????????D.?增强，紫光
15.如图所示，分界线MN上方和下方分别是两种不同的光介质Ⅰ和Ⅱ，一细束由红和紫两种单色光组成的复合光由介质Ⅰ中射向分界面MN，分成两细束光a、b，则（?? ）
A.?光束a一定是单色光????????????????????????????????????????????B.?光束a可能是复合光，也可能是紫光
C.?光束b一定是红光????????????????????????????????????????????????D.?光束b可能是复合光，也可能是红光
二、填空题
16.我校维修师傅打算在阶梯教室前的喷泉中安装一光源，让水面上形成一个半径为1.5m的圆形亮斑，则光源的深度应为________m，光从光源传到水面的最短时间为________s（已知水的折射率n= 43 ，光在真空中速度c=3×108m/s）
17.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n=________．
18.一个半径为r的薄软木圆片，在它的圆心处插入一枚大头针．让它们浮在水面上，如图所示．调整大头针露出的长度，直至从水面上方的各个方向向水中看，都恰好看不到大头针，这是因为发生了________现象．若此时木片下方大头针的长度为h，则水的折射率为________．
三、综合题
19.如图所示，平行玻璃砖底面镀银，厚度为d。一束由红光和蓝光组成的复色光，以入射角i射到玻璃砖上表面，两种光在界面上发生折射，在底面上发生一次反射后分别从A、B两点射出。已知该玻璃砖对红光和蓝光的折射率分别为na和nb。
（1）分析说明从A点射出的是哪种色光；
（2）求A、B两点之间的距离。
20.有一形状特殊的玻璃砖如图所示， AB 为四分之一圆弧，O为弧的圆心，半径 OA=20cm ， AOCD 为矩形， AD=40cm 。一束光沿着平行于 BC 的方向从玻璃砖 AB 弧面上的E点射入，经玻璃砖折射后刚好打到 OC 的中点F（图中未标出）。 ∠BOE=60° ，在真空中光的传播速度 c=3×108m/s 。求：
（1）玻璃砖的折射率；
（2）从玻璃砖中出射的第一条光线与水平方向的夹角；
（3）这束光从射入到第一次射出的过程中，在玻璃砖中传播的时间。
21.一棱镜的截面图如图所示，AE为四分之一圆弧，B为圆心，BCDE为矩形，一细光束从圆弧中点F沿半径射入棱镜，恰好在B点发生全反射，在CD面只发生一次反射，并从圆弧上的G点（未画出）射出，已知AB＝r，BC＝d，真空中光速为c。求：
（1）棱镜的折射率n；
（2）光在棱镜中传播所用的时间t。
答案解析
一、单选题
1. B
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的折射现象，A不符合题意；
B．用光导纤维传递信息是利用光的全反射现象，B符合题意；
C．用“猫眼”扩大观察视野是利用光的折射现象，C不符合题意；
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，D不符合题意。
故答案为：B。
2. B
A．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为紫光，由于波长变小，故条纹间距变小，A不符合题意；
B．以相同入射角从水中射向空气，因红光的折射率较小，则其临界角较大，当红光能发生全反射，根据光的全反射条件可知紫光也一定能发生全反射，B符合题意；
C．紫光照射某金属时有电子向外发射，红光的频率小于紫光，根据光电效应发生条件可知红光照射该金属时不一定有电子向外发射，C不符合题意；
D．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱反射光的强度，D不符合题意。
故答案为：B。
3. D
ON为反射光，应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一束光发生了全反射；而红光与紫光相比较，紫光的折射率较大，临界角较小，故紫光发生了全反射；可知OM应为红光．D符合题意，ABC不符合题意．
故答案为：D.
4. C
A．根据光路图可知，第一次折射时，b光的折射角较大，入射角相等，根据折射率公式 n=sinisinr
?得知，b光的折射率较小，频率较小，根据 v=cn
可知在雨滴中传播时，a光的传播速度小于b光，A不符合题意；
B．b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，a光侧移量大，B不符合题意；
C．根据全反射临界角 sinC=1n
可知b光的折射率较小，临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，C符合题意；
D．b光的折射率较小，频率较小，波长较长，根据干涉条纹间距公式 Δx=ldλ
可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，D不符合题意。
故答案为：C。
5. D
A．入射角大于临界角，不一定发生全反射，还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射，A不符合题意；
B．当光线从从光密介质进入光疏介质时才有可能发生全反射，由n= cv 可知，光在介质中的传播速度越大，介质折射率越小，光在介质中传播速度越小，介质的折射率越大，即光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时不可能发生全反射，B不符合题意；
C．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，全息照相是利用了激光相干性好的特性，运用了光的干涉现象，C不符合题意；
D．当光线由水或玻璃射向气泡时，由于水和玻璃的折射率均大于空气的折射率，部分光线在界面处发生全反射，所以气泡看起来特别亮，D符合题意。
故答案为：D。
6. C
由公式得：介质折射率 n=cv=3×1081.5×108=2 ；正好发生全反射，则有 sinC=1n ，所以 C=arcsin1n=arcsin12=30? ，C符合题意．
故答案为：C
7. B
根据折射定律有： sin45°sinr=2 ，得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大．根据临界角公式： sinC=12 ，得临界角为45°，如果AB界面上的临界点为D，此光线在AO界面上点E入射，在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180°-（120°+45°）=15°，所以A到D之间没有光线射出．由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90°-（30°+15°）=45°所以有光透出的部分的弧长为 14πR 。
故答案为：B
8. D
半圆形玻璃砖向上移动的过程中，入射光线在圆弧面的入射角减小，屏上由红到紫的彩色光带不会消失，AB不符合题意；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射光线在圆弧面的入射角增大，由于紫光折射率较大，紫光临界角较小，屏上紫光最先消失，D符合题意C不符合题意。
故答案为：D
9. C
一束光射向玻璃经折射后分为两束光，说明这束光是复色光，这是由于单色光的折射率不同造成的。由于玻璃上下表面平行，所以两次折射后法线也平行，第一次的折射角等于第二次的入射角，所以两次运用折射率公式求得出射光线和入射光线平行，两出射光线也平行。故A错误。
由 n=cv可知， va 设两单色光的折射角分别为r1 ， r2
则： n1=sinisinr1 ， n2=sinisinr2
由几何知识得，两单色光在下表面出射点之间的距离为：
?drtanr1?drtanr1=dsinr1cosr1?sinr2cosr2=dsini1n12?sin2i?1n22?sin2i
由此可得，入射角越大，出射点之间的距离越大。故C正确。
因第二次的折射角等于第一次的入射角，小于临界角，不可能发生全反射。故D错误。
故答案为：C
10. C
红光的折射率最小，紫光折射率最大，根据 v=cn分析得知在玻璃砖中传播速度最大，穿越玻璃砖的时间最短，故A错误。
?由于白光是复色光，各种单色光折射率不同，折射率大的偏折程度大，从玻璃射向空气中时，折射光线更远离法线。紫光折射率最大，故其偏折最严重，而红光因折射率最小偏折程度最小。从左至右的排布为由紫到红。故B错误。
α逐渐减小，则其入射角逐渐增大，根据 sinC=1n可知，因紫光的折射率最大，其临界角最小，故当入射角逐渐增大时，紫光最先发生全反射而消失。故C正确，D错误。
故答案为：C
11. C
因为b的偏折程度大于a，故b的折射率较大，故b光的频率大于a光的频率，根据 c=λf ， 两者速度一样，波长和频率成反比，可知a光的波长较长。由 n=cv=λ0fλf=λ0λ?λ=λ0n ， 因a光的折射率较小，在真空中的波长又较大，由此关系式可知在水中的波长更大。
?根据 n=cv?v=cn知，在水中的速度和折射率成反比，b光折射率大，则b光在水中的传播速度较小。故B错误。
因为b的偏折程度大于a，故b的折射率较大。故C正确。
根据 sinC=1n ， b光折射率大，则临界角小。故D错误。
故答案为：C
12.C
红光的折射率小于蓝光，根据v=c/n知，v1＞v2 ． 再根据sinC=1/n，知蓝光的临界角比较小，蓝光发生了全反射，则折射出去的单色光是红光。C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
13. D
A.由题意可知当θ=α时，A光在MN发生全反射，当θ=β时B光在MN发生全反射,则可知A光的临界角小于B光的临界角，根据 sinC=1n 可知，玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，A 不符合题意；
B.由 n=cv 可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小，B不符合题意；
C.α＜θ＜β时，此时A光已经发生全反射，故在NP部分油一个光斑，同时B光从MN下方折射出来，射到NQ上，则在光屏上应有2个光斑，C不符合题意；
D.β＜θ＜ π2 时，AB两束光都发生全反射，故在光屏上只有1个光斑，D 正确。
故答案为：D
14. D
解：光线从光密介质到光疏介质，入射点由A向B缓慢移动时，入射角增大，反射光的强度将增强；
因紫色光的折射率最大，发生全反射的临界角最小，故紫光最先发生全反射，在光屏上最先消失．故D正确，ABC错误．
故选：D．
15. C
解：AB、两种单色光在界面MN上都能发生反射，且反射角相等，所以光束a一定是复合光．故A、B错误．
CD、由于红光与紫光的折射率不同，以相同的入射角射到MN界面时，若都发生折射，折射角应不同，折射光线应分成两束．而紫光的临界角小于红光的临界角，由图得知，紫光界面上发生了全反射，所以光束b中只有红光，故C正确，D错误．
故选：C
二、填空题
16.2；5×10﹣9
解：由题分析可知：圆形亮斑边缘光线发生刚好全反射，入射角恰好等于临界角C．如图所示．
由sinC= 1n 得：sinC= 34 ，C=37°
根据几何知识得：光源的深度 h=RcotC=1.5×cot37°=2m
光在水中传播的速度为 v= cn
光从光源传到水面的最短时间为 t= ?v = n?c = 34×23×108 =5×10﹣9s
故答案为：2，5×10﹣9 ．
17.玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ；1sinθ
解：当恰好看不见P1、P2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n= 1sinθ ．
故答案为：玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ， 1sinθ ．
18.全反射；r2+?2r
解：观察者在水面上各个方向都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射．
由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得
sinC= r?2+r2
又sinC= 1n
由以上两式解得液体的折射率为
? n= r2+?2r ．
故答案为：全反射， r2+?2r
三、综合题
19. （1）解：因玻璃对蓝光的折射率较大，则进入玻璃后的折射角较小，则从A点射出的是蓝光，从B点射出的是红光。
（2）解：对蓝光 sinisinr=na
则 sinr=sinina
则 tanr=sinina2?sin2i
则 OA=2dtanr=2dsinina2?sin2i
同理可得 OB=2dsininb2?sin2i
则A、B两点之间的距离 AB=2dsininb2?sin2i?2dsinina2?sin2i
结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径，利用几何关系求解距离即可。
20. （1）解：光路如图所示
入射光经过折射后先到达 BC 边的F点，由几何关系可得，入射角为60°，折射角 r=30° ，根据折射定律，则有 n=sinisinr=3
（2）解：因为 ∠BOE=60° ，所以 ∠BFE=30° ， OF=OE=20cm ， CF=20cm ，在F点入射角 β=60° ，临界角 sinC=1n=33
而 sin60°=32>sinC
所以在F点发生全反射，反射光到达 CD 边G点，入射角 γ=30° 。因为 sin30°由折射定律可得：出射光线与水平方向的夹角为60°。
（3）解：根据 n=cv
光在玻璃中传播的速度为 v=3×108m/s
由几何关系可得 EF=203cm ， FG=4033cm
光在玻璃中传播路程为 s=EF+GF=10033cm
传播时间 t=sv=1003×10?10s≈3.3×10?9s
（1）通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；
（2）当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线会发生全反射；
（3）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。
21. （1）解：光路如图
由几何关系，临界角为 C=∠EBF=45°
根据全反射临界角公式 sinC=1n
解得 n=2
（2）解：由几何关系可得 BH=BCsin45°=2d
在直角三角形 BHG 中，由勾股定理 BH2+HG2=BG2
得 HG=r2?2d2
光在棱镜中传播速度 v=cn
传播时间 t=FB+BH+HGv=(2r+2d+2r2?4d2)c
（1）当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线会发生全反射；结合全反射临界角求解介质的折射率；
（2）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。