高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册全反射课时练习

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培优第一阶——基础过关练
1．设计了如图所示的探究实验：将透明塑料圆盒装一半水，形成半圆形水柱，水中加少量色素，利用丁达尔效应，让学生可观察到液体中的光路。用激光沿半径方向射到半圆水柱的圆心，并从水面射到空气中。增大入射角θ，当折射光刚好在水面上方消失时，可读出此时的入射角θ即为全反射临界角。若在操作时，水略微超过了圆盒容积的一半，激光仍对准圆心入射，则临界角的测量值会（ ）
A．偏大B．不变C．偏小D．无法确定
2．如图所示，圆心为、半径为的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为，，则（ ）
A．玻璃砖的折射率为B．光从玻璃到空气的临界角为
C．、之间的距离为D．光在玻璃砖内的传播速度为
3．将某种透明材质的三棱镜置于水中，为其截面，其中，一束由a、b单色光组成的复色光从水中以角度i射入三棱镜再从三棱镜射出，光路如图所示，则（ ）
A．该材质相对水是光密介质
B．增大入射角，AC界面射出时a光先消失
C．减小入射角，AC界面射出时b光先消失
D．单色光在该材质中传播速度小于在水中传播速度
4．(多选)夏天，海面上的下层空气的温度比上层低，我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以至发生全反射，人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是( )
A．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大
C．A是蜃景，B是景物
D．B是蜃景，A是景物
5．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、楼台、亭阁、集市、庙宇等出现在远方的空中，古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做“海市蜃楼”，也叫蜃景，沙漠里有时也会看到远处的水源、仙人掌近在咫尺，可望而不可即，这也是“蜃景”，下列有关蜃景的说法中错误的是( )
A．海面上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B．沙面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
6．如图所示，包含两种单色光的光束沿PO方向射入横截面为半圆形的玻璃柱体，其透射光线分别从M、N两点射出，己知α=45°，β=60°，真空中光速c=3×108m/s，则下列说法正确的是（ ）
A．M点出射的单色光穿过玻璃柱体所需的时间更短
B．玻璃对OM光束的折射率为
C．OM光束在该玻璃中传播的速度为×108m/s
D．若将OM光束从M点沿着MO方向射入，一定会发生全反射
7．下列光线在空气和半圆形玻璃砖中传播的光路图中，玻璃的折射率为1.5，正确的是（ ）
A．图乙、丙、丁
B．图乙、丁
C．图乙、丙
D．图甲、丙
8．如图所示，ABCD是两面平行的足够大的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则（ ）
①只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象
②只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象
③不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象
④不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象
A．①②B．②③C．①④D．③④
9．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°，半径为R的扇形OAB，一束平行光平行于横截面，以45°入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上没有光透出的部分的弧长为（ ）
A．B．C．D．
10．自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光线反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜（折射率）组成，棱镜的横截面如图所示。一平行于横截面的光线从O点垂直AB边射入棱镜，先后经过AC边和CB边反射后，从AB边的O′点射出，则出射光线是（ ）
A．平行于AC边的光线①
B．平行于入射光线的光线②
C．平行于CB边的光线③
D．平行于AB边的光线④
11．如图所示为某种材料做成的透明球体放置在真空中，O为球心，半径为R。距离球心O为0.5R的A点有一点光源，能向各个方向发出某种单色光。从A点发出垂直OA发射的某条光线a经过球面发生三次全反射后能回到A点。透明球体对该色光的折射率n = 2，光在真空中的光速为c，求：
（1）该色光对透明球体的临界角C；
（2）光线a从发出到回到A的时间t。
12．如图所示，ABCD是一块横截面为正方形的透明玻璃砖，其边长为a，折射率为。一平行激光束从玻璃砖的AB面射入，入射光线与AB面间夹角为45°。激光在真空中的传播速度为c。不考虑激光在每个面上的多次反射。
（1）求从A点射入的激光射到CD面经过的时间t；
（2）求CD面上透光的宽度d。
培优第二阶——拓展培优练
13．（多选）华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”。光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是（ ）
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．波长越短的光在光纤中传播的速度越小
D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大
14．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
C．θ=0°时，反射光强度为0
D．反射光的强度随θ角的增大而增大
15．如图所示为单反照相机取景器的示意图，五边形ABCDE为五棱镜的一个截面，。光线垂直AB边射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射均为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是（ ）
A．B．C．D．
16．某种材料制成的透明砖的截面如图所示，ABCD部分是以O为圆心、半径分别为R和2R的圆弧。一束光线从E点垂直于端面AB入射，在圆弧AD上恰好发生全反射并由D点射出。已知光在真空中传播的速度为c、求：
（1）透明砖对光束的折射率；
（2）光束在透明砖中传播的时间（不考虑D点的反射光）。
17．如图所示，为直角三棱镜，，，一束单色光斜面到面的D点，人射光线与面的夹角为30°，折射光线与边平行，不计光线与面的反射，已知，边长为L，光在真空中的传播速度为c。
（1）试判断，光线照射到边是否会发生全反射；
（2）求光在三棱镜中传播的时间。
18．如图所示，一个半径为r的圆木板静止在某种液体的表面，在圆木板圆心O的正下方处有一点光源S，已知液体的折射率，求：
（1）沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角；
（2）将点光源S竖直向上移动多少距离后，水面上方恰好看不到S发出的光。