高中沪科版 (2019)4.2 全反射与光导纤维复习练习题

4.2全反射与光导纤维同步练习2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．生活中有很多光现象，以下关于对光现象的解释说法不正确的是　　

A．我们看到水中的筷子弯折是光的折射现象

B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象

C．水中的气泡特别明亮是光的干涉现象

D．小孔成像是利用光的直线传播

2．下列现象中，能用光的直线传播规律解释的是（　　）

A．雨后彩虹 B．水中“月亮” C．墙上手影 D．海市蜃楼

3．一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（　　）

A．频率小，发生全反射的临界角小

B．频率大，发生全反射的临界角小

C．频率小，发生全反射的临界角大

D．频率大，发生全反射的临界角大

4．一束复合光射向半圆形玻璃砖的圆心O，折射后分开为a、b两束不同颜色的单色光，下列判断中正确的是（　　）

A．光束a的频率比光束b大

B．在玻璃中传播，光束a的波长比光束b小

C．玻璃对光束a的折射率比玻璃对光束b的折射率小

D．若光束从玻璃中射向空气，则光束a的临界角比光束b的临界角小

5．如图所示，为一等腰直角棱镜的横截面，其材料的折射率为，同一颜色的光线1、2、3都平行入射到面，经面反射后都能从面射出。不考虑光在棱镜内的多次反射，则下列叙述错误的是（　　）

A．三条光线都在面上发生全反射

B．三条光线在面上射出后仍平行

C．从射出后，光线从上到下的顺序为3、2、1

D．若光线3绕入射点逆时针转过一小角度，则可能从面射出棱镜

6．如图所示，半圆形玻璃砖的半径为，为直径，为圆心，对称轴垂直于。位于点的红光源发出一束与平行的红光，射向玻璃砖上的点，经玻璃砖折射后，从点沿与成角的方向射出。，，光在真空中的传播速度为，则下列说法正确的是（　　）

A．玻璃对红光的折射率为

B．红光从点传播到点经历的时间为

C．若换为紫光，则在面不可能发生全反射

D．若换为紫光，则光从点传播到面所用时间边长

7．半径为R的半圆柱形玻璃砖的横截面如图所示，O为圆心，光线Ⅰ沿半径方向从a处射入玻璃后，恰在O点发生全反射。另一条光线Ⅱ平行于光线Ⅰ从最高点b射入玻璃砖后，折射到MN上的d点，测得Od=R。则玻璃砖的折射率为（　　）

A．n= B．n=2 C． D．n=3

8．如图所示光导纤维的长度为L，某种频率的光在其中的折射率为n，若有各种入射方向的该频率的光照射到此光导纤维一端的横截面上，认为自另一端射出的光在此光导纤维传播的过程中都发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，自另一端射出的光在此光导纤维中的最长传播时间为（　　）

A． B． C． D．

9．如图所示，扇形为透明玻璃砖截面示意图，圆心角，为的角平分线，平行于的单色光在空气中边射入玻璃砖，经面折射后的光线恰平行于面。则下列说法正确的是（　　）

A．该玻璃砖的折射率为

B．经面折射后的光线射到面都将发生全反射

C．该入射光在空气中的波速与在玻璃砖中的波速相等

D．面没有光线射出

10．在水（假设水为透明均匀介质）下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光圆面，若发现透光圆面的半径匀速减小，则点光源正在

A．加速上升 B．加速下车 C．匀速上升 D．匀速下沉

11．如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心0，经折射后分为两束单色光a和b.下列说法正确的是(          )

A．a光的频率大于b光的频率

B．逐渐增大入射角，b光最先发生全反射

C．在真空中，a光的波速大于b光的波速

D．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率

12．下表是在20℃时，波长为589.3nm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

13．某玻璃三棱镜的截面如图所示，边沿竖直方向，，。已知玻璃的折射率为。当一束水平单色光照射在三棱镜边上时，光在边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）（　　）

A． B． C． D．

14．等腰直角三角形ABC为某三棱镜的横截面，∠B=90°。一束红、蓝混合的复色光从AB边射入，从BC边射出，分成红、蓝两束，如图所示。保持在AB边的入射点不变，逐渐减小入射角i，当i=i1时，照射到BC边M点的蓝光从BC边右侧消失；当i=i2时，照射到BC边N点的红光也从BC边右侧消失（M、N点在图中均未画出）。下列说法正确的是（　　）

A．棱镜对蓝光的折射率等于sin2i1+1

B．棱镜对红光和蓝光的折射率之比等于

C．M和N到C的距离相等

D．M到C的距离小于N到C的距离

15．劣质的玻璃中往往含有空气泡,这些空气泡看上去比较亮,对这一现象有以下不同的解释,其中正确的是(　　)

A．空气泡对光线有会聚作用,因而较亮

B．空气泡对光线有发散作用,因而较亮

C．从空气泡到达玻璃的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮

D．从玻璃到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射,因而较亮

二、填空题（共4题）

16．要发生全发射，必须同时具备两个条件：（1）光从________介质射入________介质，（2）入射角________临界角．

17．如图所示，ABCD为某棱镜的横截面，其中∠B=∠C=90°，∠D=75°，某同学想测量该棱镜的折射率，他用激光笔从BC边上的P点射入一束激光，激光从Q点射出时与AD边的夹角为45°，已知QE⊥BC，∠PQE=15°，则该棱镜的折射率为_____，若改变入射激光的方向，使激光在AD边恰好发生全反射，其反射光直接射到CD边后_____（能或不能）从CD边射出。

18．2009年诺贝尔物理奖获得者高锟被称为光导纤维之父。光纤由折射率为n１的内芯和折射率为n２的包层构成，则n１___n２（填“＞”，“＜”或“＝”）。若光导纤维长度为L，光以入射角射到内芯与包层的界面上，如图所示，已知光在真空中传播的速度为c，则光在内芯中传播的速度为____，光信号从光导纤维的一端传播到另一端所需时间为_____。

19．利用软木塞插针法测水的折射率实验步骤如下：

(1)如图，取一厚度可忽略不计的圆形软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在水面上；

(2)调整大头针插入软木塞的深度，使得从软木塞周围向液体中观察，恰好在此时看不到大头针；

(3)需要测量的物理量 A：_____；B：_______；(写出物理量符号和相应的物理意义)

(4)水的折射率表达式 n=_______。(用步骤(3)中的物理量符号表示)

三、综合题（共4题）

20．如图所示为某玻璃砖的截面图，ABCE部分为梯形，AB垂直于上、下两底.CD是ED圆弧所在圆的直径，O为圆心，直径CD长为d，∠ECO=60º，一束单色光从AB的中点斜射入玻璃砖，在AE面上刚好发生全反射，经AE面反射后反射光刚好垂直平分CE，求：

①光在AB面的入射角的正弦值及玻璃对单色光的折射率；

②光在玻璃砖中运动的时间.(已知光在真空中的传播速度为c)

21．现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志牌上的字特别醒目．这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的，反光膜内均匀分布着直径为的细玻璃珠，一束与主光轴MN平行的入射光经玻璃珠折射→反射→再折射后恰好和入射光平行，如图所示．

（ⅰ）若玻璃珠的折射率为，则入射光射入玻璃珠时的入射角为多大？

（ⅱ）制作“回归反光膜”所用的玻璃珠折射率n′至少为多大？

22．一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体，如图(a)所示，对其射出后的折射光线的强度进行记录，发现折射光线的强度随着θ的变化而变化，如图(b)的图线所示，求此透明体的临界角和折射率．

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．C

3．C

4．C

5．D

6．D

7．C

8．A

9．A

10．C

11．A

12．C

13．C

14．B

15．D

16．     光密；     光疏；     大于或等于

17．          激光能够从CD边出射

18．     ＞         

19．     木塞的半径R     大头针在水面下的长度h    

20．（1）（2）

21．（ⅰ）600

（ⅱ）

22．60°　

23．