2024-2025学年物理鲁科版（2019）选择性必修第一册 第四章 光的折射和全反射 单元测试卷2（含解析）

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保密★启用前2024-2025学年鲁科版（2019）选择性必修第一册 第四章 光的折射和全反射 单元测试卷2（含解析）注意事项：1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息2．请将答案正确填写在答题卡上第I卷（选择题）请添加修改第I卷的文字说明1．如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是（　　）A．假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定不能发生全反射D．假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度小2．以下说法正确的是(　　)A．光纤通信利用了光的反射原理B．天空中的彩虹是由光干涉形成的C．真空中蓝光的波长比红光的波长长D．机械波在不同介质中传播，波长保持不变3．道威棱镜是一种像旋转器。光线经过此棱镜后，像被颠倒180°。如图所示，棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，与CD平行的三条光线从AD面射入棱镜，经CD面反射后，反射光直接射到BC面上。已知棱镜的折射率为n=，则（　　）A．光在玻璃中的波长比空气中的波长长B．只有光线3在CD面上发生全反射C．三条光线在CD面上都发生全反射D．从BC面射出的光线跟入射光线平行，且距离C点最近的为光线34．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在 的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向MN边的情况），则下列判断正确的是（　　）A．若，光线一定在OP边发生全反射B．若，光线会从OQ边射出C．若，光线会从OP边射出D．若，光线会在OP边发生全反射5．已知天然材料的折射率都为正值（n>0）。近年来，人们针对电磁波某些频段设计的人工材料，可以使折射率为负值（n3R），不考虑光的干涉和衍射，玻璃对该光的折射率为n，求屏幕上被照亮区域的半径。16．如图所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心，虚线表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。（sin53＝0.8）求（1）从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值；（2）距光轴0.5R的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。题号一二三四总分得分评卷人得分一、单选题评卷人得分二、多选题评卷人得分三、实验题评卷人得分四、解答题参考答案：1．A解析：A．根据题意，三条光线颜色相同，强度相同，所以三条光线所对应的折射率相同，当其恰好发生全反射时，临界角相同，由图可知，aO光线的入射角最大，当入射角达到临界角时，恰好发生全反射，故A正确；BC．若bO光线发生全反射，则aO一定发生全反射，但是cO不一定发生全反射，故BC错误；D．随着入射角的增大，折射光线的亮度逐渐减小，反射光线的亮度逐渐增大，由于光线bO比光线cO的入射角大，故光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度大，故D错误。答案：A。2．A解析：光纤通信利用了光的全反射原理，选项A正确；天空中的彩虹是由光的色散形成的，选项B错误；真空中蓝光的波长比红光的波长短，选项C错误；机械波在不同介质中传播，波速不同，但是频率不变，则波长要改变，选项D错误；答案：A.3．C解析：A．光的频率不变，波长与波速成正比，光从空气中射入玻璃中波速减小，则知光在玻璃中的波长比在空气中的波长小，故A错误；BCD．作出如图所示光路图，设光线在棱镜中发生全反射的临界角为C，有解得C=45°根据折射定律解得r=30°由几何知识求得光线在CD面上的入射角θ=75°>45°，所以三条光线在CD面上都能发生全反射，且三条光线平行；由光路图可判断知距离C点最近的为光线1，故BD错误，C正确；答案：C。4．D解析：AB．根据临界角与折射率的关系当入射角大于等于临界角时发生全反射，当时，光线在PO边上的入射角较小，小于临界角，不能发生全反射，光线将从PO射出，故AB错误；CD．当时，光线在PO边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO边上发生全反射，故C错误，D正确。5．B解析：A．设折射角为α，根据折射定律有解得故A错误；B．光线a在介质中的传播路程为光线在介质中的传播速度为所以故B正确；C．光线a在传播方向上的侧移量等于在介质中的传播路程为故C错误；D．把波源移近介质的上表面，入射角增大，折射角增大，光路图如图2所示与光路图1相比，波源移近介质的上表面，就越容易在另一侧看到波源的实像，故D错误。答案：B。6．D解析：A．光在空气中的传播速度比固体中的传播速度快，故A错误；B．红光的频率小于紫光的频率，则冰晶对红光的折射率小于对紫光的折射率，根据可知红光在冰晶中的传播速度比紫光在冰晶中的传播速度大，故B错误；CD．如图所示由几何关系得由折射定律得由全反射的临界条件得又联立解得故D正确，C错误。答案：D。7．A解析：光路图如图所示根据折射定律可得可得又由于在F点恰好发生全反射，因此可得临界角数据如图中所示，根据正弦定理可得可得O、E两点间的距离答案：A。8．CD思路：本题主要考查光的折射、干涉和衍射现象等的相关概念。解析：A．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。故A错误；B．三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射现象，频率不同的光在同一介质中折射率不同，产生色散。故B错误；C．在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象。故C正确；D．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，故D正确。答案：CD。9．BCD解析：A．在玻璃中光OC的折射程度小于OD的折射程度，可知玻璃对OC光的折射率较小，根据可知在玻璃中光OC的速度大于OD的速度，故A错误；B．因光线在上表面的折射角等于小表面的入射角，可知从下表面出射的光线的折射角都等于在上表面的入射角，即从玻璃砖下表面射出的所有可见光线均平行，故B正确；C．从OC光线射出的应该为红光，由折射定律可知，折射率故C正确；D．沿OD射出的是紫光，折射率为则紫光在此介质中的光速等于故D正确。答案：BCD。10．AB解析：AB．只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光路图如图所示：根据全反射可知临界角C≤45°根据折射率可知n≥故A、B正确；CD．光在透明柱体中运动路程为L=4r运动时间为则t≥故C、D错误。答案：AB。11．BC解析：A．根据题意可知，光在空气中传播的距离为s1=R光在介质中传播的距离为传播速度为光从B点传播到D点所用的时间为故A错误；B．从D点观察，看到B处点光源的像比实际位置更靠近AC面，故B正确；C．根据得临界角C=45°设光射到E点恰发生全反射，如图  几何关系可知在△DBE中根据正弦定理可得∠DBE=30°，∠EDB=15°所以∠ADE=30°同理，可知在DB连线另一侧的F点发生全反射时∠FDC=30°，故从D点观察，圆弧AC被照亮的弧长故C正确；D．由几何关系可得，点光源经圆弧AC全反射射到AB边，AB边被照亮部分长度为故D错误；答案：BC。12． BCD AD 解析：（1）[1]用插针法测量折射率，在实验中需要确定界面、入射角和折射角，所以需要的器材有：玻璃砖一块，大头针四枚，白纸一张，直尺一把，还需要图钉和三角板，A错误，BCD正确。答案：BCD。（2）[2] A．入射角不宜太小,否则很难确定折射角，A正确；B．为了测量的准确性，不一定要用平行玻璃砖来测量，B错误；C．确定玻璃砖界面时，不能用玻璃砖的面画界面，这样会损坏玻璃砖的面，C错误；D．为了减小实验误差，应该改变入射角的大小，多做几次实验，D正确。答案：AD。（3）[3]设入射角为，折射角为，由几何关系可得又因为故折射率为13． N 1 有解析：①[1]通过观察图可以得出入射角折射角根据折射率的定义空气中角的正弦值比在介质中的正弦值，折射率②[2]空气中光线与法线的夹角越大，空气中角的正弦值越大对应的折射率越大，所以ON与法线的角大于OM与法线的夹角，可知N处对应的折射率较大；③[3]作AO的延长线交圆周于K，这种情况下入射角与折射角相等，可知K处对应的折射率为1；④[4]根据光的全反射条件：光从光密介质射向光疏介质，入射角大于等于临界角。光从液体射向空气时，如果大于等于临界角时，会在界面发生全反射，在KC部分观察不到大头针的像。14．（1）；（2）解析：（1）根据题意，在负折射率材料制成的棱镜中画出光路图，如图所示由几何关系可得，入射光在D点的折射角为-30°，由折射定理可得，该材料的折射率为（2）由几何关系可得，光在棱镜中的传播距离为DE=1m由公式可得，光在棱镜中的传播速度为则光在棱镜中的传播时间为15．解析：设光恰好要发生全反射时的临界光线照射到屏幕S上的E点到亮区中心O′点的距离r就是所求最大半径，如图所示．设临界角为C，有又O′E=（d-OF）cotC解得16．（1）；（2）解析：（1）能从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离最远的为恰好发生全反射的光线，如图根据全反射条件可知设从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距离的最大值为，根据几何关系可知解得（2）根据题意做出光路图如图根据折射定律，有根据几何关系，有解得根据正弦定理有解得