【备战2022】高考物理选择题专项练习集：全反射 临界角(成都专栏)

这是一份【备战2022】高考物理选择题专项练习集：全反射 临界角(成都专栏)，共14页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，多项选择题等内容，欢迎下载使用。

一、单项选择题（共23小题；共92分）
1. 光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是
A. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象
B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象
C. 在光导纤维内传送图象是利用光的色散现象
D. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

2. 在平静无风的海面、湖面或沙漠上，有时眼前突然耸立起亭台楼阁、城郭古堡，或其他物体的幻影，这就是蜃景（海市蜃楼），发生蜃景的原因是
A. 光在密度不同的空气中折射率不同
B. 光的干涉
C. 光的衍射
D. 光的偏振

3. 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

4. 图为埃舍尔名画【三界】，我们总是像画中一样看到远处树木的倒影，近处水中的鱼，这说明
A. 远处水中没有鱼
B. 树木倒影是树木发出的光先进入水中然后再通过水的折射进入人的眼中
C. 近处的鱼发出的光经过水面时透射光的能量较少
D. 远处的鱼发出的光入射角大容易发生全反射，所以看不到

5. 下表是在 20∘C 时，波长为 589.3 nm 的光在几种介质中的折射率，根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是
A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B. 水晶对不同颜色的光的折射率都是 1.55
C. 这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射
D. 这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射

6. 下表是在 20∘C 时，波长为 589.3 nm 的光在几种介质中的折射率，根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是
A. 这种光在玻璃中的速度大于在水中的速度
B. 水晶对不同颜色的光的折射率都是 1.55
C. 这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射
D. 这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射

7. 一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，光路如图所示。下列说法中正确的是
A. 此介质的折射率等于 1.5
B. 此介质的折射率等于 2
C. 入射角小于 45∘ 时可能发生全反射现象
D. 入射角大于 45∘ 时可能发生全反射现象

8. 如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为 a 、 b 两种单色光。则下列说法正确的是
A. 在真空中传播时，a 光的速度大
B. 从玻璃射向空气时，b 光发生全发射的临界角小
C. 经过同一双缝干涉实验装置时，观察到 a 光的相邻亮条纹间距大
D. 若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一定能发生光电效应

9. 关于全反射及其应用的认识，下列说法正确的是
A. 发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线
B. 全反射是反射光线与折射光线重合的一种现象
C. 光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射
D. 光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射
E. 光纤通信是利用了光的折射原理

10. 在完全透明的水下某处，放一点光源，在水面上可以见到一个圆形透光平面，如果圆形透光平面的半径匀速增大，则光源
A. 加速上升B. 加速下沉C. 匀速上升D. 匀速下沉

11. 空气中两条光线 a 和 b 从虚框方侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示。虚框内两个折射率 n=1.5 的玻璃全反射棱镜。下图给出了两棱镜四种放置方式的示意图，其中能产生如图效果的是
A. B.
C. D.

12. 如图是在高山湖泊边拍摄的一张风景照片，湖水清澈见底，近处湖面水下的景物（石块、砂砾等）都看得很清楚，而远处则只看到对岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物则根本看不到。下列说法中正确的是
A. 远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了全反射
B. 光线由水射入空气，光的波速变大，波长变小
C. 远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，可能发生了全反射，所以看不见
D. 近处水面下景物的光线到水面处，入射角较小，反射光强而折射光弱，因此有较多的能量射出水面而进入人眼睛中

13. 酷热的夏天，在平坦的柏油公路上你会看到在一定距离之外，地面显得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎还能看到远处车、人的倒影。但当你靠近“水面”时，它也随你靠近而后退。对此现象正确的解释是
A. 出现的是“海市蜃楼”，是由于光的折射造成的
B. “水面”不存在，是由于酷热难耐，人产生的幻觉
C. 太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率大，发生全反射
D. 太阳辐射到地面，使地表温度升高，折射率小，发生全反射

14. 一束光在空气与水的交界面处要发生全反射，条件是
A. 光由空气射入水中，入射角足够大B. 光由空气射入水中，入射角足够小
C. 光由水中射入空气，入射角足够大D. 光由水中射入空气，入射角足够小

15. 1966 年华裔科学家高锟博士提出一个理论：直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来做为光的波导来传输大量信息，43 年后高锟因此获得 2009 年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”。以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的

A. 图甲中，弯曲的水流可以导光
B. 图乙中，用偏振眼镜看 3D 电影，感受到立体的影像
C. 图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色
D. 图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象

16. 在桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示。有一半径为 r 的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为 1.5，则光束在桌面上形成的光斑半径为
A. r B. 1.5r C. 2r D. 2.5r

17. 光在真空中的传播速度为 c，在水中的传播速度为 v。在平静的湖面上，距水面深 h 处有一个点光源，在水面上某些区域内，光能从水面射出，这个区域的面积为
A. πh2v2c2−v2B. πh2v2c2C. πh2vc2−v2D. πh2(c2−v2)c2

18. 下列选项为光线由空气进入全反射玻璃棱镜再由棱镜射入空气的光路图.可以发生的是
A. B.
C. D.

19. 光线从折射率为 2 的介质中射向空气，如果入射角为 60∘，如图所示光路可能的是
A. B.
C. D.

20. 如图所示，一束平行光经玻璃三棱镜折射后分解为 A 、 B 两种单色光。则下列说法正确的是
A. 在真空中传播时，a 光的速度大
B. 从玻璃射向空气时，b 光发生全发射的临界角小
C. 经过同一双缝干涉实验装置时，观察到 a 光的相邻亮条纹间距大
D. 若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一定能发生光电效应

21. 在完全透明的水下某处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光平面，如果圆形透光平面的半径匀速增大，则光源正
A. 匀速上升B. 匀速下降C. 加速上升D. 加速下降

22. 某科技馆内放有一个半径为 R 的半圆柱形透明体，其俯视图如图。为估测该透明体的折射率，某同学进行如下实验：用激光笔从右侧沿垂直于直径 AB 方向朝透明体射入单色光，保持入射方向不变，入射点由圆心 O 处缓慢向 A 处移动，可观测到光从圆弧面射出的强度逐渐减弱。当入射点到达 C 处时，恰好看不到光束从圆弧面上 D 处射出，测得 OC=0.6R，则透明体的折射率为
A. 35 B. 54 C. 43 D. 53

23. 如图所示，只含黄光和紫光的复色光束 PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两光束 OA 和 OB 沿如图所示方向射出。则
A. OA 为黄光，OB 为紫光B. OA 为紫光，OB 为黄光
C. OA 为黄光，OB 为复色光D. OA 为紫光，OB 为复色光

二、双项选择题（共6小题；共24分）
24. 透明的水面上有一圆形荷叶，叶梗直立在水中，紧靠叶梗有一条小鱼，在岸上的人恰能看到小鱼，则
A. 当小鱼潜深点时，人就看不见它了B. 当小鱼潜深点时，人照样能看见它
C. 当小鱼上浮点时，人就看不见它了D. 当小鱼上浮点时，人照样能看见它

25. 如图所示，只含黄光和紫光的复色光束 PO，沿半径方向射入空气中的玻璃半圆柱后，被分成两束光 OA 和 OB，沿如图所示方向射出，则有
A. OB 为黄光B. OA 为黄光C. OA 为复色光D. OB 为复色光

26. 当光从光密介质射向光疏介质时
A. 反射光线的强度随入射角的增大而减小
B. 折射光线的强度随入射角的增大而减小
C. 当入射角等于临界角时，折射光线的强度等于零
D. 当入射角等于零时，反射光线的强度等于零

27. 如图13所示，
图13
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 分别为边AB、BC 的中点，则
A. 该棱镜的折射率为\sqrt{3}
B. 光在F点发生全反射
C. 光从空气进入棱镜，波长变小
D. 从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

28.
图11
一玻璃砖横截面如图11所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，∠ABC=45°；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边垂直的光屏.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，其宽度小于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

29. 一束光从空气射向折射率为 n=2 的某种玻璃的表面，如图所示，i 表示入射角，r 表示折射角，则
A. 当 i>45∘ 时，会发生全反射现象
B. 无论入射角 i 是多大，折射角 r 都不会超过 45∘
C. 欲使折射角 r=30∘，光线应以 i=45∘ 的角度入射
D. 当 tani=2 时，反射光线跟入射光线恰好互相垂直

三、多项选择题（共1小题；共4分）
30. 一群处于 n=3 激发态的氢原子向基态跃迁，发出的光以入射角 θ 照射到一块玻璃三棱镜上，经三棱镜后又照射到一块金属板上，如图所示，则下列说法正确的是
A. c 光的偏折程度大，c 光在玻璃中的折射率最大，增大入射角 θ 则 c 光先消失
B. 在同一双缝干涉装置上，从 n=3 直接跃迁到基态发出的光形成的干涉条纹最窄
C. 入射光经玻璃三棱镜后会分成三束光线，从 n=3 直接跃迁到基态发出的光是光线 c
D. 若从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子比从 n=2 能级跃迁到基态放出的光子在三棱镜中的传播速度大
答案
第一部分
1. A
【解析】光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故A正确；
用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光折射现象，故B错误；
在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象，故C错误；
用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故D错误；
故选A。
2. A
3. C
【解析】发生全反射时折射光线的能量为零，折射光线消失，所以选项A错误；
发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，所以选项B、D错误，选项C正确。
4. D
【解析】远处的鱼发出的光入射角较大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，所以看不到，故D正确，A错误；
树木倒影是树木发出的光在水面发生反射后，反射光进入人的眼中，故B错误；
近处的鱼发出的光的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，所以近处的鱼发出的光经过水面时透射光的能量较多，故C错误；
故选D。
5. C
6. C
【解析】从表中只可得出在 20∘C 时玻璃对光的折射率在 1.5∼1.8，水对光的折射率为 1.33，但在其他温度下，两种介质对光的折射率可能相等，根据
v=cn
可知这种光在玻璃中的速度可能等于在水中的速度，故A错误；
水晶对波长为 589.3 nm 的光的折射率为 1.55，故B错误；
在不同的温度下，玻璃对光的折射率可能大于水对光的折射率，也可能小于水对光的折射率，若大于水对光的折射率，则这种波长的光从玻璃射入水的过程，即从光密介质射向光疏介质，故可能发生全反射，故C正确；
根据
n=1sinC
折射率大者临界角要小，水晶折射率大于水，因此更容易发生全反射，故D错误。
故选C。
7. B
【解析】介质的折射率 n=sin45∘sin30∘=2，选项A错误，B正确；
这是光从真空射向介质的情景，其折射角小于入射角，所以永远不能发生全反射，发生全反射的条件是光必须从介质射向真空，故选项CD均错误。
8. D
【解析】真空中传播时，各种颜色光的光速均相同，A错误；
根据光路图可知 b 光偏折程度小，所以 b 光折射率小，根据全反射定律 sinC=1n 可知 b 光发生全反射的临界角大，B错误；
根据光路图可知 a 光折射率大，所以频率大，波长短，根据 Δx=ldλ 可知，经过同一双缝干涉实验装置时，观察到 a 光的相邻亮条纹间距小，C错误；
a 光的频率大于 b 光，根据 ɛ=hv 可知 a 光的光子能量大于 b 光，所以若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一定能发生光电效应，D正确。
故选D。
9. D
【解析】发生全反射时，折射光线消失，A错，同理B错；由发生全反射的
条件可知C错D对；光纤通信是利用了光的全反射原理，E错。
10. D
【解析】如图所示，在水面上看到的透光平面的半径为 R。光从水射入空气发生全反射的临界角为 C，则 sinC=1n，由几何知识得 sinC=RR2+h2，由以上两式得 R2R2+h2=1n2，得 R=hn2−1。透光平面半径与 h 成正比，R 均匀增大，h 也均匀增大，故D选项正确。
11. B
【解析】画出入射光线与出射光线反向延长线的交点则为发生全反射的位置，画上全反射棱镜，可知B正确。
12. C
【解析】远处山峰的倒影非常清晰，是因为山峰的光线在水面上发生了反射，但不是全反射，因为全反射只有光从光密介质射入光疏介质时才可能发生，故 A 错误；
光线由水射入空气，光的波速变大，频率不变，由波速公式 v=λf 知波长变大，故 B 错误；
远处水面下景物的光线射到水面处，入射角很大，当入射角大于等于全反射临界角时能发生全反射，光线不能射出水面，因而看不见，故 C 正确；
近处水面下景物的光线到水面处，入射角越小，反射光越弱而折射光越强，射出水面而进入人眼睛中能量越少，故 D 错误。
13. D
【解析】酷热的夏天地面温度高，地表附近空气的密度小，空气的折射率下小上大，远处车、人反射的太阳光由光密介质射入光疏介质发生全反射。
14. C
【解析】发生全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界角，水的折射率大于空气，所以C正确，ABD错误。
15. A
16. C
【解析】如图所示，玻璃的折射率为 1.5，可得临界角小于 45∘，经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折。当第二次折射时，由于入射角等于 60∘。所以会发生光的全反射，反射光线却恰好垂直射出。因为 ON 等于 r，则 OA 等于 2r，由于 ∠MOA=∠AMO=30∘，所以 AM 等于 2r。
故C选项正确
17. C
【解析】由折射率与光速关系公式：n=cv
根据题意，作出如图所示的光路示意图，其中入射角等于临界角 C，
根据全反射定律：sinC=1n
根据几何关系列式解出：r=hn2−1
这个区域的面积：s=πr2=πh2c2v2−1=πh2vc2−v2
18. A
【解析】光垂直等腰直角三角形的某直角边射入玻璃棱镜时，在斜边发生全反射，故A正确.
19. C
【解析】根据 sinC=1n 可求出临界角为 45∘，由于入射角大于临界角，则必定发生全反射，因此只有反射光线而无折射光线.
20. D
【解析】各种色光在真空中传播时，速度都是一样的，并不是 a 光的速度大，故选项A错误；
由图可知，a 光的偏程度大，故它的折射率较大，再由 sinC=1n 可得，a 光的临界角较小，选项B错误；
因为 a 光的折射率较大，说明它类似于紫光，其波长较小，故由双缝干涉的条纹间距 Δx=ldλ 公式可知，a 光的波长小，故它的相邻亮纹间距一定也小，选项C错误；
若 b 光能使某金属发生光电效应，则 a 光也一定能发生光电效应，选项D正确，因为 a 光的频率比 b 光大，故它的能量比 b 光大。
21. B
22. D
【解析】当入射点到达 C 处时，光线入射到透明体，在 D 点恰好发生全反射，
设 ∠ODC=θ，透明物体的折射率为 n，则：
sinθ=OCR=0.6
由题意知 θ 即为临界角，
sinθ=1n，
解得：n=53
即半圆柱形透明物体的折射率为 53。
23. C
【解析】 OB 为反射光，故 OB 应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一光发生的全反射；而黄光与紫光相比较，紫光的临界角要小，故紫光发生了全反射；故 OA 应为黄光；故C正确，ABD错误。
第二部分
24. B， C
【解析】小鱼潜探一点后，来自小鱼的光线的入射角变小，光线能折射
出水面，人能看到鱼，同理，鱼上浮一点，入射角大于临界角，发生全 反射，人就看不见它了，所以，B、C正确
25. B， D
【解析】黄光和紫光在两种介质的界面上都要发生反射，所以 OB 应为复色光；
而折射后只有一束光线，这束线恰好发生了全反射；而黄光与紫光相比较，紫光的折射率大，由 sinC=1n 知，紫光的临界角要小，故紫光已经发生了全反射，黄光恰好发生全反射，故 OA 应为黄光，故AC错误，BD正确。
26. B， C
【解析】反射光的能量随入射角增大而增多，折射光的能量随入射角的增大而减少，当入射角等于临界角时，从光密介质射向光疏介质中的光线恰好发生全反射，故折射光线的强度等于零。
27. A， C
28. B， D
29. B， C
【解析】光从空气（光疏介质）向玻璃（光密介质）中射入时，无论 i 多大，都不会发生全反射现象；当 i=90∘ 时由 n=sinisinr 得 sinr=sinin=22，即 r=45∘，当 i 变小时，r 变小，即 r≤45∘；当 r=30∘ 时，则 sini=nsinr=22，所以 i=45∘；当 tani=2 时，由 n=sinisinr=2 知，r=90∘−i，则此时反射光线与折射光线互相垂直.
第三部分
30. B， C， D
【解析】A．根据折射率定义公式 n=sinisinr 三束光线入射角相同，光线 c 对应的折射角较小，因此折射率最大，偏折程度最大，即 na若增大入射角，在第二折射面上，则三束光线的入射角减小，根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时才能发生光的全反射，故A错误；
B．根据 Δx=Ldλ 可知，频率最大的光，波长最短，因此条纹间距最小，故B正确；
C．一群处于 n=3 激发态的氢原子向基态跃迁，发出三种不同频率的光子，因此入射光经玻璃三棱镜后会分成三束光线。从 n=3 直接跃迁到基态发出的光频率最大，则折射率最大，偏折最厉害，因此为光线 c，故C正确；
D．从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子频率比从 n=2 能级跃迁到基态放出的光子的频率小，因此从 n=3 能级跃迁到 n=2 能级放出的光子比从 n=2 能级跃迁到基态放出的光子在三棱镜中的传播速度大，故D正确。