高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4章 光的折射和全反射第3节 光的全反射一课一练

4.3光的全反射基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．如图是同一单色光从介质a射向介质b时的光路图，由此可知（　　）

A．a是光密介质，b是光疏介质

B．增大入射角，光在界面可能发生全反射

C．光在介质a中的频率大于在介质b中的频率

D．光在介质a中的传播速度大于在介质b中的传播速度

2．瓦斯是无色、无味、透明的气体，折射率比空气大。下图所示的是煤矿安保系统中学常用的一种逻辑判断元件，这种元件的“核心构件”是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜，两棱镜被平行拉开一小段距离，形成的通道与矿道大气相通。棱镜对红光的折射率为1.5，一束红光从棱镜1的左侧垂直射入，下列说法正确的是（　　）

A．正常情况下这束红光能通过棱镜2射出

B．将入射光改成绿光能提高瓦斯检测的灵敏度

C．只要矿道空气中存在瓦斯气体这束红光便不能从棱镜2射出

D．只有矿道空气中瓦斯气体达到危险浓度时，这束红光才能从棱镜2射出

3．高速公路的标志牌常贴有“逆反射膜”，夜间行车时，它能使车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特别醒目。这种“逆反射膜”的内部均匀分布着一层直径为10ym的细玻璃球。下面分析单个微小球体对光的作用，如图所示，真空中的细光束以i=60°从A点入射到玻璃球表面，进入球内后在B点发生反射，然后从C点射出。下列说法正确的是（　　）

A．当折射率n=时，从C点射出的光线与A点的入射光线平行

B．若仅减小球的半径，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射

C．若仅增大球的折射率，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射

D．若仅增大入射光的频率，C点与A点的距离变大

4．为了测定某上表面平整的透明胶状介质的折射率，往该介质中垂直插入一长的细铁丝，在介质上表面以细铁丝为圆心，用墨水涂出一个半径的圆，从上表面恰好看不见细铁丝，如图所示。胶状介质的折射率为（　　）

A．2 B． C． D．

5．如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为R的半圆柱，玻璃砖长为L。一束单色光垂直于玻璃砖上表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为，则半圆柱面上有光线射出（　　）

A．在半圆柱穹顶部分，面积为

B．在半圆柱穹顶部分，面积为

C．在半圆柱穹顶两侧，面积为

D．在半圆柱穹顶两侧，面积为

6．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P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c，则（　　）

A．玻璃砖的折射率为1.5

B．之间的距离为

C．光在玻璃砖内的传播速度为

D．光从玻璃到空气的临界角为30°

7．如图所示为某半圆柱体玻璃砖的横截面，为直径，一束由a光和b光组成的复色光沿方向由真空从面射入玻璃砖，之后分成两束分别从D、E两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射）。已知该玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率，则下列说法正确的是（　　）

A．a光和b光在玻璃砖中的传播速度相等

B．a光和b光在玻璃砖中的传播时间相等

C．从D点射出的为b光，从E点射出的为a光

D．若从水中射入空气时，a光发生全反射的临界角更大

8．如图所示，为一长L的细长直的光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图，AB代表左侧端面，右侧未画出，红光与紫光的折射率分别是和，，光从左侧端面射入，入射角可以调节，光从右侧端面射出，已知真空中光速为c，下列说法中正确的是（　　）

A．光在其中传播的最长时间为

B．光在其中传播的最长时间为

C．光在其中传播的最短时间为

D．光在其中传播的最短时间为

9．如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出，设透明柱体的折射率为 n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则（　　）

A．n可能为 B．n可能为2

C．t可能为 D．t可能为

10．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边未画出），AB为直角边，，ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则（　　）

A．从BC边折射出一束宽度比BC边长度小的平行光

B．从BC边折射出一束宽度比BC边长度大的平行光

C．屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度

D．屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度

11．某玻璃棱镜的截面如图所示，由半径为R的四分之一圆和直角三角形构成，玻璃折射率为，一平行细光束从D点入射，OD=R，以下判断正确的是（　　）

A．有光从AB射出 B．有光从BC水平射出

C．有光从OC垂直射出 D．有光从OC射出

12．宝石的折射率是鉴定宝石品质的指标之一，如图为某宝石的截面图，已知OP、OQ边与轴线间夹角为，光在真空中的传播速度为c。一条光线垂直M边入射，在OP边发生全反射后，又恰好在OQ边发生全反射，仅考虑第一次射到OP边并反射到OQ边的光线。则光在宝石中的传播速度为（　　）

A． B． C． D．

13．如图所示，为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系xoy，设该玻璃的折射率沿y轴正方向均匀发生变化。现有一单色a从原点O以某一入射角θ由空气射入该玻璃内部，且单色光a在该材料内部的传播路径如图中实线所示，则玻璃的折射率沿y轴正方向发生变化的情况是（　　）

A．折射率沿y轴正方向均匀减小

B．折射率沿y轴正方向均匀增大

C．折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大

D．折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小

14．回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料。夜间行车时，它能把各种角度车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特别醒目。一束平行光（宽度远大于陶瓷圆珠直径和圆珠间距），沿垂直基板反向照射到圆珠上，为使折射入陶瓷圆珠的光能发生全发射，则制作陶瓷圆珠材料的折射率n至少为（　　）

A． B． C． D．

15．完全相同的单色光源分别沿A和B分别入射到两种介质的分界面上，与界面夹角分别是和，如图所示。若光束A在介质Ⅰ中的传播速度为，光束B在介质Ⅱ中的传播速度为，下列说法正确的是（　　）

A．光束A发生全反射

B．光束B发生全反射

C．光束B的反射光线与折射光线互相垂直

D．如将光束B与界面夹角再减小，光束B就能发生全反射

二、填空题（共4题）

16．全反射现象

（1）全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，______光线完全消失，只剩下______光线的现象。

（2）临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示，光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sin C＝。

（3）全反射发生的条件

①光从______介质射入______介质。

②入射角______临界角。

17． (1)下列说法中正确的是_________

A．红外线在水中的传播速度大于紫外线在水中的传播速度

B．机械波向某个方向传播时，介质中的质点也向该方向运动

C．电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象

D．照相机的镜头表面镀有一层膜使照相效果更好，这是利用了光的全反射原理

E.在狭义相对论中，质量、长度的测量结果均与物体相对观察者的速度有关

(2)如图所示，真空中有一直角三棱镜，∠ABC为直角三棱镜的横截面，AB边长为L，∠A＝300，∠B＝900．一束单色光平行于AC边照射到AB边上的中点E，折射光线照射到AC边上后，反射光线恰好垂直于BC边射出，光在真空中的传播速度为c，求：

①棱镜对该单色光的折射率；

②通过计算判断折射光线在AC边是否发生全反射；

③计算单色光在棱镜中传播的时间．

18．如图所示，一扇形玻璃棱镜OABC，O是圆心，半径为R，其中∠AOB=，∠BOC=。一单色光垂直于AO射入棱镜，且能射到B点。该玻璃棱镜的折射率为，该单色光在B点_________(填“发生”或“不发生”)全反射，该单色光离开棱镜的位置到O点的距离为_________。

19．如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直边与BD重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上，使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ（θ<90°），观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动。

(1)在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的一项是____；

A．折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动

B．折射光斑的亮度逐渐变暗

C．折射角一定小于反射角

D．反射光线转过的角度为θ

(2)当玻璃砖转至θ＝45°时，恰好看不到折射光线．则此玻璃砖的折射率n=__________。

三、综合题（共4题）

20．如图所示为某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，CD是四分之一圆，圆心为O；ABOD为一长方形且B、O、C三点在同一平面上。光线从AB面上的M点入射，入射角为=30°，光进入棱镜后恰好在BC面上的O点发生全反射，然后由CD面射出。真空中的光速为c。求：

（1）透明材料的折射率n；

（2）光在该透明材料内传播的速度。

21．如图所示，用折射率 的玻璃做成一个外径为 R的半球形空心球壳．一束与平行的平行光射向此半球的外表面，若让一个半径为 的圆形遮光板的圆心过 轴，并且垂直该轴放置．则球壳内部恰好没有光线射入．试求： 

（1）过遮光板边缘的光线射入玻璃时的折射角r；

（2）球壳的内径 .

22．如图所示,横截面为圆周的柱状玻璃棱镜AOB，现有一束单色光垂直于OA面从AB弧的中点射入时恰好发生全反射现象,现将入射光线向下平移一段距离，经AB面折射后与OB延长线相交于P点，已知玻璃砖半径，P到O的距离离,求平移后的光线到OB的距离d．

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．D

2．D

3．A

4．B

5．A

6．C

7．B

8．B

9．B

10．D

11．D

12．D

13．A

14．B

15．D

16．折射    反射    光密    光疏    等于或大于   

17．（1）ACE（2）①②θ>C，折射光线在AC边发生全反射③

18．发生       

19．B       

20．（1）；（2）

21．(1)   (2)

22．2.5cm

23．