选择性必修 第一册2 全反射随堂练习题

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一、单选题1.下列现象中属于光的全反射现象的是 （   ）            A. 阳光照射存肥皂泡上,常看到肥皂泡上有彩色花纹
B. 玻璃中的气泡,有时看上去特别明亮
C. 在阳光下用白纸对着凹镜前后移动时,在一定距离处纸上会出现耀眼的光斑
D. 飞机在阳光下作特技飞行时,有时会看到飞机突然变得非常明亮【答案】 B   【解析】A．在阳光照射下，常看到肥皂泡上有彩色花纹是由于薄膜干涉现象产生的，A不符合题意； B．玻璃中的气泡有时看上去特别明亮，是由于光从玻璃射入气泡时发生全反射形成的，B符合题意；C．在阳光下用白纸对着凸镜前后移动时，在一定距离处纸上会出现耀眼的光斑，这是光的折射现象，C不符合题意；D．飞机在阳光下作特技飞行时，有时会看到飞机变得非常明亮，是由于光的反射形成的，D不符合题意．故答案为：B2.从物理学角度看，彩虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b是两种不同频率的单色光，则两束光（   ）  A. 在雨滴中传播时，a光的传播速度一定大于b光
B. 以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，a光侧移量小
C. 以相同的入射角从水中射向空气，在空气中只有一种色光时，一定是b光
D. 用同一装置做双缝干涉实验，a光干涉条纹间距较大【答案】 C   【解析】A．根据光路图可知，第一次折射时，b光的折射角较大，入射角相等，根据折射率公式  得知，b光的折射率较小，频率较小，根据 可知在雨滴中传播时，a光的传播速度小于b光，A不符合题意；B．b光的折射率较小，以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光的折射角较大，所以b光侧移量小，a光侧移量大，B不符合题意；C．根据全反射临界角 可知b光的折射率较小，临界角大，不容易发生全反射，所以以相同的入射角从水中射入空气，在空气中只能看到一种光时，一定是b光，C符合题意；D．b光的折射率较小，频率较小，波长较长，根据干涉条纹间距公式 可知a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，D不符合题意。故答案为：C。3.关于光的全反射及其应用，下列说法正确的是（   ）            A. 入射角大于临界角，光一定发生全反射
B. 光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射
C. 光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象
D. 水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射【答案】 D   【解析】A．入射角大于临界角，不一定发生全反射，还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射，A不符合题意； B．当光线从从光密介质进入光疏介质时才有可能发生全反射，由n= 可知，光在介质中的传播速度越大，介质折射率越小，光在介质中传播速度越小，介质的折射率越大，即光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时不可能发生全反射，B不符合题意；C．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，全息照相是利用了激光相干性好的特性，运用了光的干涉现象，C不符合题意；D．当光线由水或玻璃射向气泡时，由于水和玻璃的折射率均大于空气的折射率，部分光线在界面处发生全反射，所以气泡看起来特别亮，D符合题意。故答案为：D。4.如图所示，一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深度为H，在水池的底部放一点光源S，其中一条光线以 入射角射到液体与空气的界面上，以折射角 发生折射。则（   ）  A. 液体的折射率为                                            B. 从液体到空气，光波长变短
C. 液体表面亮斑的面积为                             D. 光线从液体到空气发生全反射时的临界角为45°【答案】 D   【解析】A．液体的折射率为 A不符合题意；B．从液体到空气，频率和周期不变，波速变大，则由 可知，波长变长，B不符合题意；CD．根据 则C=45°即光线从液体到空气发生全反射时的临界角为45°，则液体表面亮斑的面积为 C不符合题意，D符合题意。故答案为：D。5.如图，在某种液体内，有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC，底面水平，罩内为空气。发光点D位于AB中点，发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是（   ）  A. D发出的光照射到CB界面时可能发生全反射
B. 液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮
C. 液体的折射率为
D. 液体的折射率为 【答案】 C   【解析】A．D发出的光照射到CB界面时，是从光疏介质向光密介质入射，不能发生全反射，A不符合题意； B．由题知，发光点D发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面，可知点D发出的在垂直于BC以下的部分光不能射出液面，所以在液面上方不能够看到透明罩所有位置都被照亮，B不符合题意；CD．由几何关系可知，发光点D发出的垂直于BC的光垂直于BC进入液体后，在上边的液面处的入射角等于 ，恰好不能射出液面，则临界角为 ，所以折射率  C符合题意，D不符合题意。故答案为：C。6.2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔物理学家高锟，以表彰他在光纤通信研究中的突出贡献。光纤通信是利用了光的全反射的原理，光导纤维由内芯和外套两层组成。下列有关光导纤维的说法中正确的是（   ）  A.   内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
B. 内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生全反射
C. 内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界面发生折射
D. 内芯的折射率与外套相同，外套的材料有韧性，可以对内芯起保护作用【答案】 A   【解析】全反射的条件是光从光密介质进入光疏介质，入射角大于等于临界角。所以内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射，A符合题意． 故答案为：A二、填空题7.我校维修师傅打算在阶梯教室前的喷泉中安装一光源，让水面上形成一个半径为1.5m的圆形亮斑，则光源的深度应为________m，光从光源传到水面的最短时间为________s（已知水的折射率n= ，光在真空中速度c=3×108m/s）    【答案】2；5×10﹣9  【解析】解：由题分析可知：圆形亮斑边缘光线发生刚好全反射，入射角恰好等于临界角C．如图所示．

由sinC= 得：sinC= ，C=37°
根据几何知识得：光源的深度 h=RcotC=1.5×cot37°=2m
光在水中传播的速度为 v=
光从光源传到水面的最短时间为 t= = = =5×10﹣9s
故答案为：2，5×10﹣9 ．
8.某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率．开始玻璃砖的位置如图中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像．如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失．此时只须测量出________，即可计算出玻璃砖的折射率．请用你的测量量表示出折射率n=________．
 【答案】玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ；  【解析】解：当恰好看不见P1、P2的像时，刚好发生全反射现象，此时玻璃砖直径转过的角度θ为临界角，折射率n= ．
故答案为：玻璃砖直径边绕O点转过的角度θ， ．
9.一个半径为r的薄软木圆片，在它的圆心处插入一枚大头针．让它们浮在水面上，如图所示．调整大头针露出的长度，直至从水面上方的各个方向向水中看，都恰好看不到大头针，这是因为发生了________现象．若此时木片下方大头针的长度为h，则水的折射率为________．
 【答案】全反射；  【解析】解：观察者在水面上各个方向都刚好看不到水下的大头针，说明由针头射出的光线，恰好在水面与木塞的边缘处发生全反射．
由题意作出光路图如图所示，这时入射角等于临界角，由几何关系可得
sinC=
又sinC=
由以上两式解得液体的折射率为
  n= ．
故答案为：全反射，
 三、解答题10.一束光从AB面射入如图所示的透明三棱镜中，在三棱镜中的折射光线平行于BC面，折射光线射到AC面上时恰好发生全反射。求光从AB面进入透明三棱镜的入射角，并在图上画出该光在透明三棱镜中的光路图。  【答案】 解：光在AC面恰好发生全反射，并垂直BC面射出，光路图如图所示   由图可知临界角C=45°，折射角r=30°根据 解得 光从AB面进入透明三棱镜，由折射定律有 解得i=45°【解析】结合光线的入射角和介质的折射率，利用折射定律求解折射角，大致画出光的传播路径。11.如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入。 已知棱镜的折射率 ，∠OAB=60°。求光从棱镜中射出的光线与CD边的夹角为多少度？  【答案】 解：当光从玻璃射向空气发生全反射时有     可知临界角为C=45°根据几何关系可知光射在AB和BC面均会发生全反射当光射到CD边时，由几何关系可知入射角i=30°由折射定律有 解得r=45°可知从棱镜射出的光线与CD边的夹角为45°或135°。【解析】根据临界角与折射率的关系求出临界角，判断光线在AB面和BC面能否发生全反射，从而做出光路图，根据几何关系，结合折射定律求出出射光与出射面的夹角。12.如图所示，某种透明介质的截面图由直角三角形AOC和圆心为O、半径为R的四分之一圆弧BC组成，其中∠A = 60°。一束单色光从D点垂直AB面射入透明介质中，射到圆弧BC上时恰好发生全反射．已知D点与O点之间的距离为 ，光在真空中的传播速度为c．求：  （i）单色光在介质中的传播速度v；（ii）单色光第一次射出介质时折射角θ．【答案】 解：（i）设介质的临界角为∠1，则  解得∠1 = 45°，n = 折射率与速度的关系有 解得 （ii）EF与AB平行∠3 = 90° – ∠EFC = 90° – ∠A = 30°根据折射定律有 解得θ = 45°【解析】单色光照射到圆弧上恰好发生全反射，入射角等于临界角，由几何关系求出临界角，从而求出折射率，再由速度与折射率的关系求出光在介质中传播的速度；有几何关系求出单色光射到AC面上的入射角，由折射定律求光第一次射出介质时的折射角。