人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射复习练习题

4.2全反射同步练习2021—2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．一束光线从空气射向折射率为的玻璃内，入射角为45°，下面光路图中正确的是（　　）

A． B．

C． D．

2．关于下列四幅图中所涉及物理知识的论述中，错误的是（　　）

A．甲图是光的衍射图样

B．乙图是光的干涉图样

C．丙图是利用光的折射原理

D．丁图是光导纤维利用光的全反射原理，其内芯折射率小于外套的折射率

3．如图所示，水面下1.5m处的M点水面有一点光源，点光源以M点为中心上下做简谐运动，其振动方程为，水面上发光区域的面积时大时小，设水的折射率为，则下列说法正确的是（　　）

A．从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1：2

B．从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1：3

C．发光区域的最小面积和最大面积之比为1：2

D．发光区域的最小面积和最大面积之比为1：4

4．光纤通信是一种现代化通信手段，光导纤维传递光信号的物理原理是（　　）

A．光的全反射 B．光的衍射

C．光的干涉 D．光的折射

5．如图，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．若三种色光在三棱镜发生全反射，则a光的临界角最小

B．a、b、c三色光在真空传播，a光的波长最长

C．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中传播，a光速度最大

D．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大

6．如图所示，有截面为半圆的光学介质，介质上方平行于底面且与底面距离为处放置了一块平面镜．一束光从A点垂直于底面入射进入介质后在圆弧上B点发生反射和折射．已知直线与过B点半径夹角为．若把反射光到达圆弧上的点标记为C点（图中未画出），则折射光经平面镜一次反射之后恰好也能到达C点．以下说法正确的是（提示：）（　　）

A．该介质的折射率为

B．介质内经B点反射的光到达C点时能发生全反射

C．在B点的反射光光速是折射光光速的倍

D．反射光从B点到C点经历的时间是折射光从B点经平面镜反射到C点的倍

7．如图所示，一透明玻璃半球竖直放置，OO′为其对称轴，O为球心，球半径为R，半球左侧为圆面，右侧为半球面。现有一束平行光从其左侧垂直于圆面射向玻璃半球，玻璃半球对该光的折射率为，真空中的光速为c，不考虑光在玻璃中的多次反射，则从左侧射入刚好能从右侧半球面射出的入射光束偏折后到与对称轴OO′相交所用的传播时间t为（　　）

A． B． C． D．

8．某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是 60°，则下列光路图中正确的是（图 中 I 为空气，Ⅱ为介质）（       ）

A． B． C． D．

9．一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（　　）

A．介质1的折射率最大

B．介质2是光密介质

C．光在介质2中的速度最小

D．当入射角由45°逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射

10．两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为θ1、θ2，已知θ1>θ2，用n1、n2分别表示水对两单色光的折射率，v1、v2分别表示两单色光在水中的传播速度，则（　　）

A．n1﹤n2、v1﹤v2 B．n1﹤n2、v1﹥v2

C．n1﹥n2、v1﹤v2 D．n1﹥n2、v1﹥v2

11．如图所示，由不同频率的a、b两种单色光组成的复色光沿半圆形玻璃砖的半径MO方向以入射角射向玻璃砖的圆心O，其出射光束OP中只有a光，且出射光束的出射角。则下列说法正确的是（　　）

A．玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小

B．ab两种单色光在玻璃砖中的传播速率之比为4：5

C．ON光束中只有b光

D．玻璃对a光的折射率为0.75

12．一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是（　　）

A．a光的频率大于b光的频率

B．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率

C．在真空中a光的波长大于b光的波长

D．发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角

13．在圆心为O、半径为R的光学介质圆环内有一点光源P，可以向纸面内各方向发光，已知，介质折射率，则从圆周上有光线射出的范围是（，）（　　）

A． B． C． D．

14．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

15．如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝75°，今有一束单色光线在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射作用，则玻璃砖的折射率为(　     　)

A．

B．

C．

D．

二、填空题（共4题）

16．光疏介质和光密介质

（1）光疏介质：折射率较______（填“大”或“小”）的介质。

（2）光密介质：折射率较______（填“大”或“小”）的介质。

（3）光疏介质与光密介质是______（填“相对”或“绝对”）的。

17．如图所示，容器中装有某种透明液体，深度为h，容器底部有一个点状复色光源S，光源S可发出两种不同频率的单色光。液面上形成同心圆形光斑Ⅰ、Ⅱ，测得光斑Ⅰ的直径为，光斑Ⅱ的直径为。透明液体对光斑Ⅱ这种单色光比光斑Ⅰ这种单色光的折射率___________；光斑Ⅱ这种单色光在液体中的传播速度比光斑Ⅰ这种单色光在液体中的传播速度___________（均选填“大”或“小”）

18．如图所示，是空气和玻璃的分界面，一束单色光在界面上发生折射，可知下方是___________（填“空气”或“玻璃”）；玻璃的折射率为____________，这束单色光从玻璃射向空气时发生全反射的临界角的正弦值为___________。

19．利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。

（1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_______措施是_________。

（2）为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插___枚大头针。

三、综合题（共4题）

20．某棱镜的横截面为直角三角形ABC，其折射率为，已知 、，一束平行于AC的光射向棱镜的AB面，经AC面反射后从BC面射出．

①求光线从BC面射出时的折射角；

②判断光线在AC面是否发生了全反射．

21．玻璃直角三棱镜的截面如图所示，，一束光线从边上的M点以平行于的方向射入棱镜，经边反射后的反射光线与边平行。已知，，真空中的光速为c。求：

（1）棱镜的折射率n；

（2）该束光线从M点射入到第一次从边射出经历的时间。

22．有一块厚度为h，半径为R的圆饼状玻璃砖，折射率为，现经过圆心截取四分之一，如图所示，两个截面为互相垂直的矩形，现使截面ABNM水平放置，一束单色光与该面成45°角入射，恰好覆盖截面。已知光在真空中传播速度为c，不考虑玻璃砖内的反射光，求：

(1)从ABCD弧面射出的光线在玻璃砖内的最长时间；

(2)ABCD弧面上有光线射出的面积。

23．如图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。

参考答案：

1．C

2．D

3．D

4．A

5．A

6．D

7．C

8．D

9．D

10．B

11．A

12．A

13．B

14．C

15．B

16．     小     大     相对

17．     小     大

18．     空气         

19．     发生了全反射     P1P2向O点平行下移（或玻璃砖向上平移）     1

20．①；②光线在AC面发生了全反射

21．（1）；（2）

22．(1)；(2)S=；

23．

【解析】

【详解】

根据全反射临界角公式得

所以

根据几何知识，光线在CD边的入射角为30°，发生全反射，在AB边的入射角为60°，发生全反射，然后垂直BC边射出。光路如图