高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 光的全反射与光纤技术精练

4.3光的全反射与光纤技术同步练习2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．圆形平底薄壁玻璃碗中盛有水。玻璃碗的俯视图如图甲所示，其前视图如图乙所示，图中与为圆弧，半径为R，对应的圆心角，为直线。现用一支激光笔发出一束红色激光垂直水面照射，入射点可沿着直径移动。已知水和玻璃的折射率同为，若激光进入水中后，只考虑的首次反射和折射，则以下说法中正确的是（　　）

A．激光在水中的速度为

B．激光不可能从圆弧面射出

C．若激光从O点射入，从边射出，所需时间为

D．激光能从圆弧面射出的圆弧长度为圆弧总长度的

2．医院给病人做肠镜、胃镜、喉镜等检查时都要用到内窥镜，内窥镜应用到了光的（　　）

A．直线传播 B．衍射 C．干涉 D．全反射

3．一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，如图所示．下列说法中正确的是

A．介质的折射率等于

B．介质的折射率等于1.5

C．介质的折射率等于

D．增大入射角，可能发生全反射现象

4．一光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（　　）

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大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射

C．波长越长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

5．用a、b两束单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图示的干涉图样，其中甲图是a光照射时形成的，乙图是b光照射时形成的则关于a、b两束单色光，下述正确的是　　

A．a光光子的能量较大

B．在水中a光传播的速度较大

C．若用a光照射某金属时不能打出光电子，则用b光照射该金属时一定打不出光电子

D．若将a、b两种色光以相同的入射角从水中射向空气，b光刚好发生全反射，则a光一定发生了全反射

6．abc为一全反射棱镜，它的横截面是等腰直角三角形。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线），则(　　   )

A．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则红光将首先射出

B．使入射光线按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色光射出ab面，则紫光将首先射出

C．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，红光将首先射出ab面

D．使入射光线按图中所示的逆时针方向逐渐偏转，紫光将首先射出ab面

7．如图所示，含单色光b和c的一束复色光Ⅰ沿半圆柱玻璃的半径方向射入玻璃，在柱心O处分成两束光Ⅱ和Ⅲ，光Ⅱ中只有单色光b，光Ⅲ中既有b也有c，则(　   )

A．在玻璃中b的折射率比c的大

B．在玻璃中b的传播速度比c的小

C．让光Ⅰ的方向沿逆时针转动仍射到O处，光Ⅱ中可出现c

D．保持光Ⅰ不变，让半圆柱玻璃以柱心O为轴沿顺时针转动，光Ⅱ可能消失

8．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况可能发生的是（　　）

A． B．

C． D．

9．两种单色光，从玻璃射向空气时，发生全反射的临界角分别是C1、C2，且C1<C2，这两种单色光在玻璃中的传播速度v1、v2，波长λ1、λ2，它们的光子能量E1、E2，则下列比较结论正确的是（　　）

A．v1<v2，λ1<λ2，E1>E2

B．v1>v2，λ1<λ2，E1<E2

C．v1<v2，λ1>λ2，E1<E2

D．v1>v2，λ1>λ2，E1>E2

10．如图所示，均匀透明材料制作的半圆柱，其横截面为，圆心为O，半径为R，半圆弧上有一点为P，与间的夹角为，位于A点的点光源发出一细光束射向圆弧上某点，恰好发生全反射且反射光线垂直于，已知光在真空中的速度为c，材料的折射率为n，光在材料中传播的时间为t，以下说法正确的是（　　）

A． B．

C． D．

11．如图所示，为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为R。一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质球上的C点，DC与AB的距离，若该光束射入球体经一次反射后由E点(图中未标出)再次折射回真空中，此时的出射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为c，则

A．介质球的折射率为n=3

B．若增大入射光的频率，则该出射光线仍与入射光线平

C．光束从C点射入到从B点射出所经历的总时间为

D．若介质球的折射率增大，则该出射光线仍与入射光线平行

12．为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于射入棱镜，经两次反射后光线垂直于射出，且在、边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光（　　）

A．a光的频率比b光的频率大

B．b光比a光更容易发生明显的衍射现象

C．在真空中，a光的传播速度比b光的大

D．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小

13．一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是（　　）

A．a光的频率大于b光的频率

B．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率

C．在真空中a光的波长大于b光的波长

D．发生全反射时，a光的临界角大于b光的临界角

14．如图所示，一束红光从水中的A点沿AO方向以入射角i射向空气，反射后通过水中的B点，折射后通过空气中的C点（B、C在图中均未画出）．现从水中的A点沿AO方向发出一束紫光，下面判断正确的是

A．紫光反射后通过B点

B．紫光折射后通过C点

C．紫光一定能在O点发生全反射

D．紫光通过A O所用的时间比红光短

15．如图所示，为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到玻璃砖的上表面，入射点分别为A、B。经玻璃砖上表面折射后两束光相交于P点，已知，下列说法正确的是（　　）

A．在真空中，a光的传播速度大于b光的传播速度

B．玻璃对a光的折射率大于玻璃对b光的折射率

C．a光的频率小于b光的频率

D．b光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角大于a光

二、填空题（共4题）

16．光在两种介质的界面上发生全反射，需要满足的条件是：_____和_____．

17．如图所示，一底面半径为R的半圆柱形玻璃砖平放在水平面上，O为横截面的圆心，面涂有反光材料，为一个与玻璃砖相切于B点的屏，一束极细的单色光以平行于的方向照射到玻璃砖上的D点，与的夹角，光线在面反射后经过E点射出玻璃砖，，已知光在真空中的传播速度为c。光线在玻璃砖内传播的时间为________，光线在屏上的光斑离B点的距离为________。

18．在北方寒冷的冬天，有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观，这时由于空气中的水蒸气在集冷的大气里凝结成了小冰晶，太阳通过冰晶折射的缘故．如图所示为太阳光照射到六角冰晶上折射的光路图，a、b是太阳光中的两种单色光，由此可以判断，冰晶对单色光a的折射率_________(填“大于”或“小于”)冰晶对单色光b的折射率，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度_________(填“大”或“小”)．如果让太阳光从水中射向空气，逐渐增大入射角，则a、b两种单色光中，单色光_________(填“a”或“b”)更容易发生全反射．

19．（1）在“测定玻璃折射率”的实验中，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示。当光线由玻璃砖射入空气时，全反射临界角的正弦值是___________；从图线可知玻璃砖的折射率是___________。

（2）水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波，可看作是简谐横波。t=2.5s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为A=5cm，水深为m，OM间距离为4.0m，ON间距离为3.0m，g=10m/s2求：

①A区域的水深hA___________；

②N点在t=3s时的振动方向___________及它在t=0至t=3s时间内的位移___________；

③t=10s时，处在B水域水面上的Q点（图中未标出）处于波峰，且OQ间只有一个波峰，则Q点在t=0至t=10s时间内振动的路程是多少___________？

三、综合题（共4题）

20．宝石外观光彩夺目，部分原因是由于其特殊的成品形状可发生多种光学效应。如图为某宝石的剖面图，一条光线由MN边从空气射入宝石，入射角i为60°，经过折射后，折射角正弦值，该折射光线第一次射到OQ边，刚好发生全反射，求角大小以及该光线在宝石中的速度大小？（已知空气中的光速约为）

21．如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，AB垂直BC，AB长度为L，D为AB的中点，E为BC的中点，∠ACB＝30°．一光线以与AB成夹角入射到AB面上的D点，折射光线平行AC．已知光在真空中的传播速度为c，求：

(i)玻璃三棱镜的折射率n；

(ii)光从开始射入三棱镜到第一次射出所需的时间．

22．如图所示，在墙角放置一足够厚的玻璃砖。为玻璃砖的横截面，点靠墙，为的中点，边的边长为。，。有一束直径为的圆形平行光从射入玻璃砖，在边刚好发生全反射。

(1)求玻璃砖对该光束的折射率；

(2)光束透过玻璃砖后在墙面上形成光斑的面积（已知：椭圆面积公式为，、分别为半长轴、半短轴）。

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．A

5．B

6．A

7．D

8．D

9．A

10．D

11．C

12．D

13．A

14．A

15．C

16．     光是从光密介质进入光疏介质     入射角大于或等于临界角

17．         

18．     小于     大     b

19．          1.5     0.40m     在平衡位置向上振动     0m     0.65m

20．30°；

21．(1)   (2)

22．（1）；（2）

23．