高中2 全反射达标测试

这是一份高中2 全反射达标测试，共7页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。


一、单项选择题
1．关于全反射，下列叙述正确的是( )
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
2．某种介质对空气的折射率是eq \r(2)，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)( )
3．光导纤维的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．以下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，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
C．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生折射
D．内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可以起保护作用
4.
一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是( )
A．该介质的折射率是eq \f(\r(3),3)
B．该介质的折射率是eq \r(3)
C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D．光线从介质射入真空的过程中，无论怎样改变入射方向，都不可能发生全反射现象
5．一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如图所示．图中O为圆心，MN为竖直方向的直径．有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失。则此玻璃的折射率为( )
A.eq \f(R,\r(R2－d2)) B.eq \f(\r(R2－d2),R)
C.eq \f(R,d) D.eq \f(d,R)
6．如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为( )
7．如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为eq \r(2)，则下列说法中正确的是( )
A．光线a、b都不能发生全反射
B．光线a、b都能发生全反射
C．光线a发生全反射，光线b不发生全反射
D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射
8．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率n>2，则( )
A．可能有光线垂直于AB边射出
B．光线只能从BC边垂直射出
C．光线只能从AC边垂直射出
D．一定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出
二、多项选择题
9．如图所示，夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、集市、庙宇等出现在空中，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，这就是“蜃景”．下列有关“蜃景”的说法中正确的是( )
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
C．A是“蜃景”，B是景物
D．C是“蜃景”，D是景物
10．下列关于光导纤维的说法正确的是( )
A．光导纤维利用了全反射原理
B．光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率
C．光导纤维内芯的折射率小于外套的折射率
D．医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体胃、肠等脏器的内部
11．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．这一现象是由光的折射和光的反射造成的
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，附近空气折射率变大，发生全反射
D．太阳辐射到地面，使地表温度升高，附近空气折射率变小，发生全反射
12．如图所示，半径为R的半圆形透明材料，折射率n＝2.0.一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入，则下列说法正确的是( )
A．所有光线都能透过这种材料
B．只有距圆心O两侧eq \f(R,2)范围内的光才能通过
C．射出的光束会形成发散光束
D．射出的光束会形成会聚光束
三、非选择题
13．1966年33岁的华裔科学家高锟首先提出光导纤维传输大量信息的理论，43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖．如图所示，一长为L的直光导纤维，外套的折射率为n1，内芯的折射率为n2，一束单色光从图中O1点进入内芯，斜射到内芯与外套的介质分界面，在M点上恰好发生全反射，O1O2为内芯的中轴线，真空中的光速为c.求：
(1)该单色光在内芯与外套的介质分界面上发生全反射时临界角C的正弦值；
(2)该单色光在光导纤维中的传播时间．
14．一湖面上有一伸向水面的混凝土观景台，如图所示是截面图，观景台下表面恰好和水面相平，A为观景台右侧面在湖底的投影，水深h＝4 m，在距观景台右侧面x＝4 m处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源S，点光源S可从距水面高3 m处下移到接近水面，在移动过程中，观景台水下被照亮的最远距离为AC，最近距离为AB，若AB＝3 m，求：
(1)水的折射率n.
(2)光能照亮的最远距离AC.(结果可以保留根式)
课时作业(十四) 全反射
1．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．
答案：C
2．解析：由题意知，光由光密介质射向光疏介质，由sin C＝eq \f(1,n)＝eq \f(1,\r(2))，得C＝45°<θ1＝60°，故在两介质的界面上会发生全反射，只有反射光线，没有折射光线，故选项D正确．
答案：D
3．解析：光导纤维内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射，故选项A对，选项B、C、D错误．
答案：A
4．解析：由题意知，入射角α＝30°，折射角β＝60°，由折射定律可得：n＝eq \f(sin β,sin α)＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)，A项错误，B项正确；发生全反射的临界角为C，sin C＝eq \f(\r(3),3)，sin 45°＝eq \f(\r(2),2)，eq \f(\r(3),3)答案：B
5．解析：根据题意可知，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图，
根据几何知识得：sin C＝eq \f(d,R)，sin C＝eq \f(1,n)，
联立得：n＝eq \f(R,d)，所以选C.
答案：C
6．解析：光线垂直AB面射入，在到达AC面上时入射角i＝60°，因光线的临界角C满足sin C＝eq \f(1,n)，C＝45°，i>C，所以光线在AC面发生全反射；光线到达BC面上的入射角i′＝30°，由于i′答案：D
7．解析：根据发生全反射的条件，光从光密介质射向光疏介质，介质Ⅱ对空气Ⅰ来说是光密介质，光线a不能发生全反射，光线b可能发生全反射，临界角为C，有sin C＝eq \f(1,n)＝eq \f(1,\r(2))，则C＝45°.题图中光线b与界面的夹角为60°，而此时的入射角为30°<45°，故光线b也不能发生全反射，故正确选项为A.
答案：A
8．解析：因n>2，而sin C＝eq \f(1,n)，所以sin C答案：D
9．解析：沙漠里下层空气温度比上层高，故沙漠地表附近的空气折射率从下到上逐渐增大，远处的景物发出的光线射向沙漠地表时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入下层的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回空气，人们逆着光线看去，就会看到倒立的景物，从而产生了沙漠“蜃景”现象．海面上的上层空气的温度比下层空气的温度高，故海面上的上层空气的折射率比下层空气的折射率要小，近处的景物反射的光线射向空中时，不断被折射，射向折射率较小的上一层的入射角增大到临界角时，就会发生全反射现象，光线就会从高空的空气层返回折射率较大的下一层，从而产生“蜃景”现象．故A、C、D正确，B错误．
答案：ACD
10．解析：光导纤维利用了全反射原理，选项A正确；光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，当光线从内芯射入外套时会发生全反射，选项B正确，C错误；医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体胃、肠等脏器的内部，选项D正确．故选A、B、D.
答案：ABD
11．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、人反射的太阳光斜向下由光密介质射入光疏介质时发生多次折射使入射角逐渐变大，达到临界角时发生全反射．
答案：AD
12．解析：平行光射到底面时，光线与界面垂直，方向不变，继续射到球面时，距圆心O两侧eq \f(R,2)范围内的光线入射角小于临界角C＝arcsineq \f(1,n)＝30°，发生折射形成会聚光束，范围外的光线入射角大于或等于临界角发生全反射．
答案：BD
13．解析：(1)由光的折射定律，
得：n21＝eq \f(n2,n1)＝eq \f(sin θ1,sin C)
当θ1＝90°时，sin C＝eq \f(n1,n2)；
(2)根据几何关系，则有：x＝eq \f(L,sin θ2)
因传播速度v＝eq \f(c,n2)；
而传播时间t＝eq \f(x,v)；
联立上式，可解得：t＝eq \f(Ln\\al(2,2),cn1).
答案：(1)eq \f(n1,n2) (2)eq \f(Ln\\al(2,2),cn1)
14．解析：(1)点光源S在距水面高3 m处发出的光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最近距离AB，由于n＝eq \f(sin i,sin r)，
所以水的折射率n＝eq \f(\f(x,\r(32＋x2)),\f(AB,\r(AB2＋h2)))＝eq \f(4,3).
(2)点光源S接近水面时，光在观景台右侧面与水面交接处折射到水里时，被照亮的距离为最远距离AC，此时，入射角为90°，折射角为临界角C
则：n＝eq \f(sin 90°,sin C)＝eq \f(\r(AC2＋h2),AC)＝eq \f(4,3)
可得sin C＝eq \f(3,4)
由数学知识得tan C＝eq \f(sin C,cs C)＝eq \f(3\r(7),7)，
解得AC＝htan C＝eq \f(12,7)eq \r(7) m.
答案：(1)eq \f(4,3) (2)eq \f(12,7)eq \r(7) m