还剩14页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
- 第三章 机械波基础达标（含解析）-2023学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 试卷 试卷 0 次下载
- 4.1光的折射基础达标（含解析）-2023学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 试卷 试卷 0 次下载
- 4.3光的干涉基础达标（含解析）-2023学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 试卷 试卷 0 次下载
- 4.4实验：用双缝干涉测量光的波长基础达标（含解析）-2023学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 试卷 0 次下载
- 4.5光的衍射基础达标（含解析）-2023学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 试卷 试卷 0 次下载
人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射课时训练
展开
这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射课时训练，共17页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
4.2全反射基础达标（含解析）
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
2.光在某种介质中传播的速度为 1.5×108m/s ，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为（ ）
A. 60∘ B. 45∘ C. 30∘ D. 75∘
3.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，直径MN，一细束白光从Q点垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带。已知QM=R/2。如果保持人射光线和屏的位置不变，只使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于R/2，则有（ ）
A. 半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失
B. 半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失
C. 半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失
D. 半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失
4.与早期的电缆传输信息相比，光纤通信具有各方面压倒性的优势．根据传输效率的考量，目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光： 850nm 、 1310nm 、 1550nm ，均大于红光波长（ 630-760nm ）．下列关于光纤的相关说法中正确的有（ ）
A. 光纤通信利用的是光的全反射原理
B. 光纤中的激光能使荧光物质发光
C. 若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光一定可以
D. 若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光更快
5.光线由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中。下面四幅光路图中，O点是半圆形玻璃砖的圆心，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6.如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，一细激光束在真空中沿直线BC传播，并与玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知 ∠COD=120° ，激光束的入射角为 α=60° ，则下列说法中正确的是（ ）
A. 玻璃球对该激光的折射率为 3
B. 该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 3 倍
C. 该激光束的光子在玻璃球中的能量小于在真空中的能量
D. 改变入射角 α ，该激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
7.两束不同频率的平行单色光a、b分别由水射入空气发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（ ）
A. 随着a、b入射角度的逐渐增加，a先发生全反射 B. 水对a的折射率比水对b的折射率大
C. a、b在水中的传播速度va＞vb D. a、b入射角为0°时，没有光线射入空气中
8.一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB（图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线（ ）
A. 仍从Q点射出，出射光线平行于AB B. 仍从Q点射出，出射光线不平行于AB
C. 可能从Q′点射出，出射光线平行于AB D. 可能从O″点射出，出射光线平行于AB
9.如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是( )
A. 在三棱镜中a光的传播速率大于b光的传播速率
B. b光更容易产生明显衍射现象
C. 若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b光
D. 通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距
10.如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少，下列说法正确的是（ ）
A. 这款油量计对所有液体都适用
B. 随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C. 观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D. 可以用折射率为1.35的透明塑料来制作这款油量计
11.为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（ ）
A. 22 B. 2 C. 322 D. 22
12.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示．已知水的折射率为 43 ，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为（ ）
A. 73 r B. 43 r C. 34 r D. 377 r
13.如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的（ ）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
14.光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为n，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为c，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为（ ）
A. Lc B. nLc C. n2Lc D. Lnc
15.固定的半圆形玻璃砖的横截面如图．O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻瑞砖右侧且垂直于MN．由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑。逐渐增大θ角，当θ=α时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则．（ ）
A. 玻璃砖对A光的折射率比对B光的小 B. A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C. α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑 D. β＜θ＜ π2 时，光屏上只有1个光斑
16.如图所示，已知介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率为 2 ，则下列说法中正确的是（ ）
A. 光线a、b都不能发生全反射 B. 光线a、b都能发生全反射
C. 光线a发生全反射，光线b不发生全反射 D. 光线a不发生全反射，光线b发生全反射
二、综合题
17.如图，泳池底部半球形玻璃罩半径为r，内为空气，其球心处有一个点光源S。S发射的光通过罩内空气穿过厚度不计的玻璃罩，进入水中，最后有部分光线折射出水面，在水面形成圆形光斑。
（1）水深h=2m，水对光的折射率取 43 ，计算光斑的直径d；
（2）若光源发出的是白光，考虑到色散，问出射水面的光斑边缘颜色为红色还是紫色，并说明理由。
18.
（1）用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过________cm（保留1位小数）。（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。）
某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为________cm。
（2）直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠C=90°，∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。
⑴光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由；
⑵不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
19.一底面半径为 R 的半圆柱形透明体的折射率为 n=3 ，横截面如图所示， O 表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从 AOB 边上的 A 点以60°的入射角入射，求：
（1）该透明体的临界角 C （可以用反三角函数表示）；
（2）该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间（已知真空中的光速为 c ，计算结果用 R、n、c 表示）。
答案解析
1.【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：B
2.【答案】 C
【解析】由公式得：介质折射率 n=cv=3×1081.5×108=2 ；正好发生全反射，则有 sinC=1n ，所以 C=arcsin1n=arcsin12=30∘ ，C符合题意．
故答案为：C
3.【答案】 D
【解析】半圆形玻璃砖向上移动的过程中，入射光线在圆弧面的入射角减小，屏上由红到紫的彩色光带不会消失，AB不符合题意；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射光线在圆弧面的入射角增大，由于紫光折射率较大，紫光临界角较小，屏上紫光最先消失，D符合题意C不符合题意。
故答案为：D
4.【答案】 A
【解析】A、光纤通信利用光从光密介质射入光疏介质发生全反射的原理来实现的，A符合题意；
B、光纤中的激光不能使荧光物质发光，一般而言，紫外线以及短波的可见光，X射线， γ 射线能使荧光物质发光，B不符合题意；
C、由激光波长和红光波长比较可知，红光的频率大于激光的频率，故红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光不一定可以发生光电效应，C不符合题意；
D、可见光和激光在光纤中的传播速度相同，等于光速，D不符合题意．
故答案为：A
5.【答案】 B
【解析】AB. 当光由空气沿半径方向射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，但由玻璃射向空气时折射角应大于入射角，反射角和入射角相等，反射光线沿半径方向射出，所以A这种情况不可能发生，B是可能的，A不符合题意B符合题意；
C. 光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，C不符合题意；
D. 光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，D不符合题意。
故答案为：B
6.【答案】 A
【解析】由几何知识得到激光束在C点的折射角 r=30° ，则玻璃球对该激光束的折射率为 n=sinαsinr=sin60°sin30°=3 ，A符合题意；激光在玻璃中的传播速度为 v=cn=33c ，根据 v=λf 可知，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故波长与波速成正比，即该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 33 倍，B不符合题意；根据激光光子的能量 E=hf ，可知h为常数，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故该激光束的光子在玻璃球中的能量等于在真空中的能量，C不符合题意；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，D不符合题意．
故答案为：A.
7.【答案】 C
【解析】解：A、a、b两种光以相同的入射角从水进入空气，b光的折射角较大，可知随着a、b入射角度的逐渐增加，b先发生全反射，故A错误．
B、因为b光的偏折程度较大，可知水对b的折射率大于水对a的折射率，故B错误．
C、根据v= cn 知，a的折射率小，则a在水中传播的速度大，故C正确．
D、a、b入射角为0°时，折射角也为0°，故D错误．
故选：C．
8.【答案】 D
【解析】解：蓝光的折射率大，在AC面上偏折得更厉害，绿光折射率小，在AC面上偏折的角度小，出射点向下偏，所以可能在O″点射出．
根据几何关系得，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，根据折射定律，通过光的可逆性，知出射光线仍然与AB平行．故D正确，A、B、C错误．
故选：D．
9.【答案】 B
【解析】A.由图可知a光折射率大于b光的频率，所以a光在介质中的传播速度小于b光的传播速度。A错误。
B.a光折射率大于b光折射率，则a光波光小于b光波长，b光更容易发生衍射现象，故B正确。
C.若改变白光入射角，折射率大的光先消失，故a光先消失，故C错误。
D.波长越大双缝干涉条纹间距越大，故D错误
故答案为：B
10.【答案】 B
【解析】A．由于油的折射率大于塑料的折射率，故光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，但是换做其他液体，则其折射率不一定大于塑料的折射率，则光线在塑料和液体的界面不一定发生折射，即这款油量计不是对所有液体都适用，A不符合题意；
B．如果当油面下降，塑料露出油面时，光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，故人看起来是明亮的，因为右边塑料最短，可知随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮，B符合题意；
C．观察窗亮的部分越长，说明油面越低，剩余油量越少，C不符合题意；
D．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率 n>1sin45°=2
D不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 B
【解析】光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，
由几何关系可知入射角为 i ，反射角为 γ 有 ∠i=∠γ=45∘ 则 n=1sin45∘=2
所以B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B。
12.【答案】 A
【解析】只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，
根据几何关系有 sinC=rr2+h2=1n=34
所以 h=73r
A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A．
13.【答案】 C
【解析】根据折射定律 n=sini1sinr1
n>1
解得 i1>r1 ，所以折射光线向右偏折；根据折射定律 n=sini1sinr1
n=sini2sinr2
r1=r2
解得 i1=i2 ，所以出射光线与入射光线平行。
故答案为：C。
14.【答案】 C
【解析】一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射，设临界角为C，则光的传播方向与光导纤维的方向之间的夹角为90°-C，光通过长度为L的光导纤维时的路程为 S=Lcos(90°-C)=LsinC
光导纤维的折射率为n，则光在光导纤维中的传播速度 v=cn
又由于 n=1sinC
所以光的传播的时间 t=Sv=LsinCcn=n2Lc
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
15.【答案】 D
【解析】A.由题意可知当θ=α时，A光在MN发生全反射，当θ=β时B光在MN发生全反射,则可知A光的临界角小于B光的临界角，根据 sinC=1n 可知，玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，A 不符合题意；
B.由 n=cv 可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小，B不符合题意；
C.α＜θ＜β时，此时A光已经发生全反射，故在NP部分油一个光斑，同时B光从MN下方折射出来，射到NQ上，则在光屏上应有2个光斑，C不符合题意；
D.β＜θ＜ π2 时，AB两束光都发生全反射，故在光屏上只有1个光斑，D 正确。
故答案为：D
16.【答案】 C
【解析】解：根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时．介质Ⅰ对空气Ⅱ来说是光密介质，所以光线a可能发生全反射，光线在介质Ⅰ中的临界角为：sinC= 1n = 12 ，C=45°．注意题图中光线a与界面的夹角为30°，而此时的入射角为60°＞45°，故光线a能发生全反射，故C正确，ABD错误．
故选：C．
17.【答案】 （1）解：从S点发出的光线射向球形玻璃罩边缘时沿直线射向水中，然后射到空气和水的分界面，若恰能发生全反射，则 sinC=1n
则光斑直径为 d=2htanC
解得 d=2hn2-1=2×2(43)2-1m=127m≈4.5m
（2）解：因红光的折射率最小，则临界角最大，则出射水面的光斑边缘颜色为红色。
【解析】1. 全反射，则 sinC=1n ， 光斑直径为 d=2htanC 解方程即可。
2. 红光的折射率最小，则临界角最大，则出射水面的光斑边缘颜色为红色。
18.【答案】 （1）6.9；96.8
（2）解：⑴如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为 θ ，
由几何关系，有 θ =90°–（30°–r）> 60° ①
根据题给数据得sin θ > sin60°> 1n ②
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射。
⑵设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i'，折射角为r'，由几何关系、反射定律及折射定律，有i= 30° ③
i' =90°–θ ④
sin i = nsinr ⑤
nsini' = sinr' ⑥
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得 sinr'=22-34 ⑦
由几何关系，r'即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。
【解析】（1）拉离平衡位置的距离 x=2π×80cm×5°360°=6.97cm
题中要求摆动的最大角度小于 5° ，且保留1位小数，所以拉离平衡位置的不超过 6.9cm ；
根据单摆周期公式 T=2πLg 结合题意可知 10T'=11T
代入数据为 10L'=1180cm
解得新单摆的摆长为 L'=96.8cm
19.【答案】 （1）解：设此透明物体的临界角为 C ，则 sinC=1n=13
因此 C=arcsin33
（2）解：当入射角为 i=60° 时，由折射定律得 n=sinisinr
解得折射角 r=30°
设此时光线折射后射到圆弧上的 C 点， C 点的入射角为60°，大于临界角，会发生全反射，往水平方向反射至圆弧上的 D 点并在 D 点发生全反射，再至 B 点，从 B 点第一次射出，在透明体内的路径长为 S=3R
在透明体内的速度 v=cn
经历的时间 t=sv=3nRc
【解析】（1）当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线会发生全反射。
（2）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。
4.2全反射基础达标（含解析）
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
2.光在某种介质中传播的速度为 1.5×108m/s ，那么，光从此介质射向空气并发生全反射的临界角应为（ ）
A. 60∘ B. 45∘ C. 30∘ D. 75∘
3.如图所示，半圆形玻璃砖的半径为R，直径MN，一细束白光从Q点垂直于直径MN的方向射入半圆形玻璃砖，从玻璃砖的圆弧面射出后，打到光屏P上，得到由红到紫的彩色光带。已知QM=R/2。如果保持人射光线和屏的位置不变，只使半圆形玻璃砖沿直径方向向上或向下移动，移动的距离小于R/2，则有（ ）
A. 半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上红光最先消失
B. 半圆形玻璃砖向上移动的过程中，屏上紫光最先消失
C. 半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上红光最先消失
D. 半圆形玻璃砖向下移动的过程中，屏上紫光最先消失
4.与早期的电缆传输信息相比，光纤通信具有各方面压倒性的优势．根据传输效率的考量，目前光纤信号传输主要采用以下三种波长的激光： 850nm 、 1310nm 、 1550nm ，均大于红光波长（ 630-760nm ）．下列关于光纤的相关说法中正确的有（ ）
A. 光纤通信利用的是光的全反射原理
B. 光纤中的激光能使荧光物质发光
C. 若用红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光一定可以
D. 若换用可见光传输信号，其在光纤中的传播速度比现有的三种激光更快
5.光线由空气进入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气中。下面四幅光路图中，O点是半圆形玻璃砖的圆心，可能正确的是（ ）
A. B.
C. D.
6.如图所示，真空中有一个半径为R、质量分布均匀的玻璃球，一细激光束在真空中沿直线BC传播，并与玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知 ∠COD=120° ，激光束的入射角为 α=60° ，则下列说法中正确的是（ ）
A. 玻璃球对该激光的折射率为 3
B. 该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 3 倍
C. 该激光束的光子在玻璃球中的能量小于在真空中的能量
D. 改变入射角 α ，该激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
7.两束不同频率的平行单色光a、b分别由水射入空气发生如图所示的折射现象（α＜β），下列说法正确的是（ ）
A. 随着a、b入射角度的逐渐增加，a先发生全反射 B. 水对a的折射率比水对b的折射率大
C. a、b在水中的传播速度va＞vb D. a、b入射角为0°时，没有光线射入空气中
8.一个等腰直角三棱镜的截面如图所示，一细束蓝光从AC面的P点沿平行底面AB方向射入棱镜后，经AB面反射，再从BC面的Q点射出，且有PQ∥AB（图中未画光在棱镜内的光路）．如果将一细束绿光仍从P点沿平行底面AB方向射入三棱镜，则从BC面射出的光线（ ）
A. 仍从Q点射出，出射光线平行于AB B. 仍从Q点射出，出射光线不平行于AB
C. 可能从Q′点射出，出射光线平行于AB D. 可能从O″点射出，出射光线平行于AB
9.如图所示，从点光源S发出的一束细白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带．下面的说法中正确的是( )
A. 在三棱镜中a光的传播速率大于b光的传播速率
B. b光更容易产生明显衍射现象
C. 若改变白光的入射角，在屏上最先消失的是b光
D. 通过同一双缝干涉装置产生的干涉条纹的间距
10.如图1所示，某种油量计是由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。原理可以解释为光竖直向下射入固定在容器中的油量计，当容器内有油时，光大部分折射进入油中，只有少部分反射回观察窗口，当容器内无油时，光在塑料和空气的界面发生全反射而返回油量计上端，这样就可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少，下列说法正确的是（ ）
A. 这款油量计对所有液体都适用
B. 随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮
C. 观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多
D. 可以用折射率为1.35的透明塑料来制作这款油量计
11.为了夜间行车安全，很多公路的护栏上都安装有反光板，反光板是由实心透明材料做成的结构体，并不发光，如图所示为反光板的剖面图，由矩形和多个等腰直角三角形组成。当汽车灯光垂直矩形左侧照射时，光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回。反光板的折射率至少应为（ ）
A. 22 B. 2 C. 322 D. 22
12.为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示．已知水的折射率为 43 ，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h为（ ）
A. 73 r B. 43 r C. 34 r D. 377 r
13.如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上，光线与横截面平行，则透过玻璃柱的光线可能是图中的（ ）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
14.光导纤维由很细的内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯和外套的界面发生全反射，如图所示。为了研究简单，现设外套为空气，内芯的折射率为n，一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射。若光速为c，则光线通过边长为L的光导纤维所用的时间为（ ）
A. Lc B. nLc C. n2Lc D. Lnc
15.固定的半圆形玻璃砖的横截面如图．O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠玻瑞砖右侧且垂直于MN．由A、B两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO′夹角θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑。逐渐增大θ角，当θ=α时，光屏NQ区城A光的光斑消失，继续增大θ角，当θ=β时，光屏NQ区域B光的光斑消失，则．（ ）
A. 玻璃砖对A光的折射率比对B光的小 B. A光在玻璃砖中传播速度比B光的大
C. α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑 D. β＜θ＜ π2 时，光屏上只有1个光斑
16.如图所示，已知介质Ⅱ为空气，介质Ⅰ的折射率为 2 ，则下列说法中正确的是（ ）
A. 光线a、b都不能发生全反射 B. 光线a、b都能发生全反射
C. 光线a发生全反射，光线b不发生全反射 D. 光线a不发生全反射，光线b发生全反射
二、综合题
17.如图，泳池底部半球形玻璃罩半径为r，内为空气，其球心处有一个点光源S。S发射的光通过罩内空气穿过厚度不计的玻璃罩，进入水中，最后有部分光线折射出水面，在水面形成圆形光斑。
（1）水深h=2m，水对光的折射率取 43 ，计算光斑的直径d；
（2）若光源发出的是白光，考虑到色散，问出射水面的光斑边缘颜色为红色还是紫色，并说明理由。
18.
（1）用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过________cm（保留1位小数）。（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。）
某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为________cm。
（2）直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠C=90°，∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。
⑴光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由；
⑵不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。
19.一底面半径为 R 的半圆柱形透明体的折射率为 n=3 ，横截面如图所示， O 表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从 AOB 边上的 A 点以60°的入射角入射，求：
（1）该透明体的临界角 C （可以用反三角函数表示）；
（2）该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间（已知真空中的光速为 c ，计算结果用 R、n、c 表示）。
答案解析
1.【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：B
2.【答案】 C
【解析】由公式得：介质折射率 n=cv=3×1081.5×108=2 ；正好发生全反射，则有 sinC=1n ，所以 C=arcsin1n=arcsin12=30∘ ，C符合题意．
故答案为：C
3.【答案】 D
【解析】半圆形玻璃砖向上移动的过程中，入射光线在圆弧面的入射角减小，屏上由红到紫的彩色光带不会消失，AB不符合题意；半圆形玻璃砖向下移动的过程中，入射光线在圆弧面的入射角增大，由于紫光折射率较大，紫光临界角较小，屏上紫光最先消失，D符合题意C不符合题意。
故答案为：D
4.【答案】 A
【解析】A、光纤通信利用光从光密介质射入光疏介质发生全反射的原理来实现的，A符合题意；
B、光纤中的激光不能使荧光物质发光，一般而言，紫外线以及短波的可见光，X射线， γ 射线能使荧光物质发光，B不符合题意；
C、由激光波长和红光波长比较可知，红光的频率大于激光的频率，故红光照射某光电管能产生光电效应现象，光纤中的激光不一定可以发生光电效应，C不符合题意；
D、可见光和激光在光纤中的传播速度相同，等于光速，D不符合题意．
故答案为：A
5.【答案】 B
【解析】AB. 当光由空气沿半径方向射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，但由玻璃射向空气时折射角应大于入射角，反射角和入射角相等，反射光线沿半径方向射出，所以A这种情况不可能发生，B是可能的，A不符合题意B符合题意；
C. 光由空气射入半圆形玻璃砖时，折射角应小于入射角，C不符合题意；
D. 光由空气垂直射入半圆形玻璃砖时，传播方向不发生改变，D不符合题意。
故答案为：B
6.【答案】 A
【解析】由几何知识得到激光束在C点的折射角 r=30° ，则玻璃球对该激光束的折射率为 n=sinαsinr=sin60°sin30°=3 ，A符合题意；激光在玻璃中的传播速度为 v=cn=33c ，根据 v=λf 可知，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故波长与波速成正比，即该激光在玻璃中的波长是在真空中波长的 33 倍，B不符合题意；根据激光光子的能量 E=hf ，可知h为常数，激光由真空射入玻璃球时频率f不变，故该激光束的光子在玻璃球中的能量等于在真空中的能量，C不符合题意；激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，D不符合题意．
故答案为：A.
7.【答案】 C
【解析】解：A、a、b两种光以相同的入射角从水进入空气，b光的折射角较大，可知随着a、b入射角度的逐渐增加，b先发生全反射，故A错误．
B、因为b光的偏折程度较大，可知水对b的折射率大于水对a的折射率，故B错误．
C、根据v= cn 知，a的折射率小，则a在水中传播的速度大，故C正确．
D、a、b入射角为0°时，折射角也为0°，故D错误．
故选：C．
8.【答案】 D
【解析】解：蓝光的折射率大，在AC面上偏折得更厉害，绿光折射率小，在AC面上偏折的角度小，出射点向下偏，所以可能在O″点射出．
根据几何关系得，在BC面上的入射角和在AC面上的折射角相等，根据折射定律，通过光的可逆性，知出射光线仍然与AB平行．故D正确，A、B、C错误．
故选：D．
9.【答案】 B
【解析】A.由图可知a光折射率大于b光的频率，所以a光在介质中的传播速度小于b光的传播速度。A错误。
B.a光折射率大于b光折射率，则a光波光小于b光波长，b光更容易发生衍射现象，故B正确。
C.若改变白光入射角，折射率大的光先消失，故a光先消失，故C错误。
D.波长越大双缝干涉条纹间距越大，故D错误
故答案为：B
10.【答案】 B
【解析】A．由于油的折射率大于塑料的折射率，故光线在塑料和油的界面处发生折射进入油中，但是换做其他液体，则其折射率不一定大于塑料的折射率，则光线在塑料和液体的界面不一定发生折射，即这款油量计不是对所有液体都适用，A不符合题意；
B．如果当油面下降，塑料露出油面时，光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，故人看起来是明亮的，因为右边塑料最短，可知随着油量的减少，观察窗右边最先开始亮，B符合题意；
C．观察窗亮的部分越长，说明油面越低，剩余油量越少，C不符合题意；
D．如图所示，光由上面射入塑料板中，在直角部分发生全反射时上面看起来才会明亮，光在从透明塑料板射向空气，此时发生全反射的条件是折射率 n>1sin45°=2
D不符合题意。
故答案为：B。
11.【答案】 B
【解析】光线经右侧边缘两次全反射后会沿着相反的方向返回，光路图如上图所示，
由几何关系可知入射角为 i ，反射角为 γ 有 ∠i=∠γ=45∘ 则 n=1sin45∘=2
所以B符合题意；ACD不符合题意；
故答案为：B。
12.【答案】 A
【解析】只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，
根据几何关系有 sinC=rr2+h2=1n=34
所以 h=73r
A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A．
13.【答案】 C
【解析】根据折射定律 n=sini1sinr1
n>1
解得 i1>r1 ，所以折射光线向右偏折；根据折射定律 n=sini1sinr1
n=sini2sinr2
r1=r2
解得 i1=i2 ，所以出射光线与入射光线平行。
故答案为：C。
14.【答案】 C
【解析】一束光线由空气射入内芯，在内芯与空气的界面恰好发生全反射，设临界角为C，则光的传播方向与光导纤维的方向之间的夹角为90°-C，光通过长度为L的光导纤维时的路程为 S=Lcos(90°-C)=LsinC
光导纤维的折射率为n，则光在光导纤维中的传播速度 v=cn
又由于 n=1sinC
所以光的传播的时间 t=Sv=LsinCcn=n2Lc
C符合题意，ABD不符合题意。
故答案为：C。
15.【答案】 D
【解析】A.由题意可知当θ=α时，A光在MN发生全反射，当θ=β时B光在MN发生全反射,则可知A光的临界角小于B光的临界角，根据 sinC=1n 可知，玻璃砖对A光的折射率比对B光的大，A 不符合题意；
B.由 n=cv 可知A光在玻璃砖中传播速度比B光的小，B不符合题意；
C.α＜θ＜β时，此时A光已经发生全反射，故在NP部分油一个光斑，同时B光从MN下方折射出来，射到NQ上，则在光屏上应有2个光斑，C不符合题意；
D.β＜θ＜ π2 时，AB两束光都发生全反射，故在光屏上只有1个光斑，D 正确。
故答案为：D
16.【答案】 C
【解析】解：根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时．介质Ⅰ对空气Ⅱ来说是光密介质，所以光线a可能发生全反射，光线在介质Ⅰ中的临界角为：sinC= 1n = 12 ，C=45°．注意题图中光线a与界面的夹角为30°，而此时的入射角为60°＞45°，故光线a能发生全反射，故C正确，ABD错误．
故选：C．
17.【答案】 （1）解：从S点发出的光线射向球形玻璃罩边缘时沿直线射向水中，然后射到空气和水的分界面，若恰能发生全反射，则 sinC=1n
则光斑直径为 d=2htanC
解得 d=2hn2-1=2×2(43)2-1m=127m≈4.5m
（2）解：因红光的折射率最小，则临界角最大，则出射水面的光斑边缘颜色为红色。
【解析】1. 全反射，则 sinC=1n ， 光斑直径为 d=2htanC 解方程即可。
2. 红光的折射率最小，则临界角最大，则出射水面的光斑边缘颜色为红色。
18.【答案】 （1）6.9；96.8
（2）解：⑴如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为 θ ，
由几何关系，有 θ =90°–（30°–r）> 60° ①
根据题给数据得sin θ > sin60°> 1n ②
即θ大于全反射临界角，因此光线在E点发生全反射。
⑵设光线在AC边上的F点射出棱镜，光线的入射角为i'，折射角为r'，由几何关系、反射定律及折射定律，有i= 30° ③
i' =90°–θ ④
sin i = nsinr ⑤
nsini' = sinr' ⑥
联立①③④⑤⑥式并代入题给数据，得 sinr'=22-34 ⑦
由几何关系，r'即AC边射出的光线与最初的入射光线的夹角。
【解析】（1）拉离平衡位置的距离 x=2π×80cm×5°360°=6.97cm
题中要求摆动的最大角度小于 5° ，且保留1位小数，所以拉离平衡位置的不超过 6.9cm ；
根据单摆周期公式 T=2πLg 结合题意可知 10T'=11T
代入数据为 10L'=1180cm
解得新单摆的摆长为 L'=96.8cm
19.【答案】 （1）解：设此透明物体的临界角为 C ，则 sinC=1n=13
因此 C=arcsin33
（2）解：当入射角为 i=60° 时，由折射定律得 n=sinisinr
解得折射角 r=30°
设此时光线折射后射到圆弧上的 C 点， C 点的入射角为60°，大于临界角，会发生全反射，往水平方向反射至圆弧上的 D 点并在 D 点发生全反射，再至 B 点，从 B 点第一次射出，在透明体内的路径长为 S=3R
在透明体内的速度 v=cn
经历的时间 t=sv=3nRc
【解析】（1）当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线会发生全反射。
（2）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。
相关试卷
高中人教版 (2019)5 光的衍射课时练习： 这是一份高中人教版 (2019)5 光的衍射课时练习，共14页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
物理选择性必修 第一册1 光的折射课时训练： 这是一份物理选择性必修 第一册1 光的折射课时训练，共16页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉精练： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉精练，共13页。试卷主要包含了单选题，综合题等内容，欢迎下载使用。
