（3）全反射——2024届高考二轮复习光学专练提能(含答案)

这是一份（3）全反射——2024届高考二轮复习光学专练提能(含答案)，共15页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．题图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线。已知该棱镜的折射率，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线( )
A.不能从圆弧射出B.只能从圆弧射出
C.能从圆弧射出D.能从圆弧射出
2．如图所示是单反相机的重要部件——屋脊棱镜，它可以改变影像的方向。一束红光垂直平面α射入，分别在平面β和γ上发生全反射，且两次全反射的入射角相等，最后光束垂直于平面δ射出( )
A.屋脊棱镜的最小折射率为2
B.红光从空气进入棱镜后传播速度变大
C.若将红光改为绿光，仍能在平面β和γ上发生全反射
D.若将红光改为白光，则在平面δ射出时色散成彩色光束
3．如图甲所示，为研究一半圆柱形透明新材料的光学性质，用激光由真空沿半圆柱体的径向射入，入射光线与法线成θ角，由光学传感器CD可以探测反射光的强度。实验获得从AB面反射回来的反射光的强度随θ角变化的情况如图乙所示。光在真空中传播速度为c，则该激光在这种透明新材料中( )
A.折射率为
B.传播速度为
C.时，反射光强度为0
D.反射光的强度随θ角的增大而增大
4．如图甲所示为小勇同学收集的一个“足球”玻璃球，他学了光的折射后想用激光对该球进行研究，某次实验过程中他将激光水平向右照射且过球心所在的竖直截面，其正视图如乙所示，是沿水平方向的直径。当光束从C点射入时恰能从右侧射出且射出点为B，已知点C到竖直距离，玻璃球的半径为R，且球内的“足球”是不透光体，不考虑反射光的情况下，下列说法正确的是( )
A.B点的出射光相对C点入射光方向偏折了30°
B.该“足球”的直径为玻璃球直径的
C.继续增加则光将会在右侧发生全反射
D.用频率更小的激光入射时，光在玻璃球中的传播时间将变短
5．有一块边长为2m的透明立方体，立方体内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知立方体材料的折射率为，下列说法不正确的是( )
A.由灯直接发出的光照到上表面时全部能从上表面射出
B.从立方体的侧面观察，可能看不到光源
C.由灯直接发出的光从四个侧面射出，该射出区域的总面积为
D.经侧面反射一次的光线从上表面射出，该射出区域的面积为
6．如图所示，为半圆柱体玻璃的横截面，为直径，一束由紫光和红光组成的复色光沿方向从真空射入玻璃，紫光和红光分别从点射出.下列说法中正确的是( )
A.紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较大
B.紫光先从半圆柱体玻璃中射出
C.逐渐减小入射角i，紫光先发生全反射
D.逐渐减小入射角i，红光先发生全反射
7．道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。已知，CD边长和梯形的高分别为、a，不考虑光束的多次反射，则细光束( )
A.一部分在F点反射，一部分在F点折射
B.AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出
C.AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射
D.AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长
二、多选题
8．以下关于物理学知识的叙述，其中正确的是( )
A.在太阳底下晾晒被褥，利用了紫外线的消毒杀菌作用
B.圆盘衍射图象中央会出现泊松亮斑
C.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率小
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的偏振
9．如图所示，两种单色光组成的复色光照射到三棱镜上，从另一边射出，则下列说法中正确的是( )
A.a光的波长小于b光波长
B.这种材料对a光的折射率大于对b光的折射率
C.若用同一种装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距大于b光的条纹间距
D.若从同一介质射向空气发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角
10．某种材料的直角三棱镜截面如图所示，。一束垂直边从D点入射的细光束，经三棱镜反射、折射后，有光线从边的中点E垂直方向射出，该光线在三棱镜内只经历一次反射。已知真空中的光速为c，边长度为a。下列说法正确的是( )
A.三棱镜对该单色光的折射率为
B.该单色光在边发生全反射
C.该单色光在三棱镜中的传播速度为
D.从E点射出的光线在三棱镜中的传播路程为
11．某公园的水池底部有一排等间距的光源（视为点光源），如图所示，每个光源可以依次发出红、黄、蓝三种颜色的光。水池底部水平，水深为h，红、黄、蓝三种颜色的光在水中的折射率分别为、、，下列说法正确的是( )
A.蓝光在水中的传播速度最大
B.红光在水中的波长最长
C.单个光源发出的黄光照亮的水面面积为
D.相邻光源的距离只要大于就可以使所有的光色在水面不交叠
12．光纤主要由折射率不同的纤芯与外套组成，在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种情况会降低信号传输质量。引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时较长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为，外套折射率为。在入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为，( )
A.外套材料的折射率变小，与的差值不变
B.内芯材料的折射率越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出
C.入射光波长变短，与的差值不变
D.光纤的直径变小，与的差值不变
参考答案
1．答案：B
解析：由该棱镜的折射率为可知其临界角C满足
可求出右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧射出。
故选B。
2．答案：C
解析：A.作出平面图，如图所示
设入射到β面上的入射角为θ,因为光线在β和γ上发生全反射，且两次反射的入射角相同，根据几何关系有
解得
设最小折射率为，根据全反射条件有
解得最小折射率为
故A错误；
B.红光从空气进入棱镜后，折射率变大，根据
可知传播速度变小，故B错误；
C.若将红光改为绿光，折射率变大，根据全反射条件
可知全反射角变小，故仍能在平面β和γ上发生全反射，故C正确；
D.若将红光改为白光，其它光的折射率都比红光大，故其它光也会在β和γ上发生全反射，在平面δ射出时的方向相同，仍是白光，故D错误。
故选C。
3．答案：B
解析：A根据图象可得当时激光发生全反射，根据折射定律得
故A错误；
B.根据速度公式
故B正确；
C.时大量的激光从O点射出，少量激光反射经过C点，故C错误；
D.根据图象可得当时激光发生全反射，反射光的强度不变，故D错误。
故选B。
4．答案：D
解析：A.从C点入射的光线，进入玻璃球后光线如图所示，设入射角为i，折射角为r，法线与直径AB夹角为θ，则根据几何关系
，
而
可知
，
进入玻璃时，光线沿顺时针偏转了30°，根据光的折射定律，从B点射出时，光线沿顺时针又偏转了30°，因此从B点的出射光相对C点入射光方向偏折了60°，A错误；
B.根据几何关系，足球的直径
B错误；
C.由于光线从C点射入玻璃中的折射角等于从B点出射时的入射角，离开玻璃球的折射角等于射入玻璃球时的入射角，因此光线不会发生全反射，C错误；
D.如果用频率更小的激光入射时，进入玻璃的折射角增大，从而在玻璃内传播的距离减小，而频率更小时，光在玻璃中的传播速度增大，从而光在玻璃球中的传播时间变短，D正确。
故选D。
5．答案：B
解析：A.如图所示
在直角三角形中，由几何关系可知
则
因为
所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出，故A正确；
BC.而
则
可知由灯直接发出照到冰块四个侧面上的光不能全部都从侧面射出，能射出的面积如图
解得
故B错误，C正确；
D.设从上底面射出的区域的半径为R，因为
解得
则经侧面反射一次的光线从上表面射出，该射出区域的面积
故D正确。
本题选择不正确的，故选B。
6．答案：C
解析：玻璃对紫光的折射率大于红光，根据，紫光在半圆柱体玻璃中传播速度较小，A错误；玻璃对紫光的折射率大于红光，从B点射出的是紫光，设长度为d，折射角分别为，连接，如图所示，根据，解得，光在玻璃中的传播时间为，可解得，B错误；逐渐减小入射角i，在半圆柱体玻璃内部的紫光临界角较小，先发生全反射，C正确，D错误.
7．答案：B
解析：A.根据题意画出光路图，如图所示
由几何关系可知，
故AC面上的折射角为
故折射率为
设光线在F点发生全反射的临界角为C，则有
可得
当光束射向F点时，入射角为
可知光线在F点发生全反射，故A错误；
C.根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；
D.光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；
B.当AC面上的入射角减小至零时，入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。
故选B。
8．答案：AB
解析：A.紫外线有杀菌消毒的作用，被褥在阳光下杀菌主要是利用了阳光中的紫外线，A正确；
B.泊松亮斑出现在圆盘衍射图象中，B正确；
C.光导纤维丝是利用光的全反射制成的，根据全反射的条件可知：光导纤维内芯材料的折射率比外套材料的折射率大，C错误；
D.用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉，D错误。
故选AB。
9．答案：AB
解析：AB.a光的偏折程度大于b光，所以a光的折射率大于b光，a光的频率大于b光，a光的波长小于b光，选项AB正确；
C.根据可知，若用同一种装置观察双缝干涉图样，a光的条纹间距小于b光的条纹间距，选项C错误；
D.根据得，b光的折射率小，则临界角大，故D错误。
故选：AB。
10．答案：AC
解析：做出光路图如下图
A.由题意可知,光线DF与法线夹角，反射光线EF与法线夹角为30°，由几何关系可得，光线EF与法线夹角，光线从边的中点E垂直方向射出，有几何关系可得，出射光线与法线夹角
由折射定律可得
A正确；
B.由A的分析可知临界角的正弦值为
该单色光在边不会发生全反射，B错误；
C.根据可得
C正确；
D.由，，，可得，，由几何关系可得
因此，从E点射出的光线在三棱镜中的传播路程为
D错误。
故选AC。
11．答案：BC
解析：A.根据
红光的折射率最小，故红光在水中的传播速度最大，故A错误；
B.根据
红光的频率最小，故红光在水中的波长最长，故B正确；
C.黄光的临界角为
单个光源发出的黄光照亮的水面面积为
故C正确；
D.红光的临界角最大，故单个光源发出的红光照亮的水面面积最大，故相邻光源的距离只要大于
就可以使所有的光色在水面不交叠，故D错误。
故选BC。
12．答案：BD
解析：ACD、设光纤的长度为L，则光通过光纤轴线传输用时最短，光在光纤中的速度，则最短时间有，设光从左端面以入射，折射角为，在侧面发生全反射时的入射角和反射角为，如图所示：
如果就是光在光导纤维全反射的临界角C，则光在介质中的传播时间为最长，则；光在光纤内传播的路程：，所以光通过光导纤维所用的最长时间为，故，所以外套材料的折射率变小，与的差值变大，选用波长更短的光时，频率越大，折射率越大，越大，与的差值变大，而的表达式与光纤的直径无关，故AC错误，D正确；
B、根据，可知内芯材料的折射率越大，全反射的临界角C越小，越容易发生全反射，则光脉冲将越不容易从外套“漏”出，故B正确。
故选：BD。