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习题

4.3光的全反射与光纤技术基础巩固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）

1．一束单色光照射到空气与水的界面，下列光路可能发生的是（       ）

A． B． C． D．

2．等腰直角三角形的棱镜置于空气中，折射率为1.5，当光垂直于直角边射入棱镜时，下列光路图中正确的是（　　）

A． B． C． D．

3．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（　　）

A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大

B．从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大

C．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大

D．在同种介质中，蓝光的波长比红光的波长长

4．a、b两种单色光组成的光束从空气进入介质时，其折射光束如图所示．则关于a、b两束光，下列说法正确的是（     ）

A．介质对a光的折射率大于介质对b光的折射率

B．a光在介质中的速度大于b光在介质中的速度

C．a光在真空中的波长大于b光在真空中的波长

D．光从介质射向空气时，a光的临界角大于b光的临界角

5．如图所示的平面中，是边长为R的正方形，AC是圆心为O、半径为R的四分之一圆弧。阴影部分是折射率为2的透明材料。光源O发出沿纸面方向的光，则边和边没有光射出的总长度为（不考虑光的二次反射）（　　）

A．R B．

C． D．

6．为测量一块横截面为的等腰直角三棱镜的折射率，用一束激光沿平行于BC边的方向射向AB边，如图所示。激光束进入棱镜后射到AC边时，刚好能发生全反射。该棱镜的折射率为（　　）

A． B． C． D．

7．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30°，光在真空中的传播速度为c，则下列选项错误的是（　　）

A．此玻璃的折射率为

B．光线从B到D需用时

C．该玻璃球的临界角应小于45°

D．若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象

8．如图所示，有一截面为等腰直角三角形ABC的光学介质，其上方放置了一块平面镜，该平面镜所在平面与三角形的底面AC（长为L）平行且相距为。现一束光从底面上的D点（与A点距离为）垂直底面入射，该束光在界面AB上的E点（图中未画出）发生反射和折射；若把反射光到达界面BC的位置记为F点（图中未画出），发现折射光经过平面镜发生一次反射后也恰能到达F点。下列说法正确的是（　　）（设三角形介质和平面镜均处于真空中）

A．介质内的反射光有可能在F点发生全反射

B．该介质对该光束的全反射临界角的正弦值为

C．在E点的反射光的光速是折射光的光速的倍

D．反射光从E点到达F点的时间是折射光从E点平面镜反射到达F点的倍

9．如图所示，某棱镜的横截面为直角三角形ABC，其折射率为，已知∠A=30°、∠C=90°，一束平行于AC的光射向棱镜右侧界面，且折射后先射到AC面。若入射光线向下平移，则光从AB边射入到第一次射出棱镜的时间将（　　）

A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定

10．如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块直角梯形的棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光沿与P的上表面成θ角的方向斜射向P，其折射光线正好垂直通过两棱镜的界面。已知材料的折射率nP<nQ，则下列说法正确的是（　　）

A．一定没有光线从Q的下表面射出

B．从Q的下表面射出的光线一定与入射到P的上表面的光线平行

C．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定大于θ

D．如果光线从Q的下表面射出，出射光线与下表面所夹的锐角一定小于θ

11．在水（假设水为透明均匀介质）下某深处，放一点光源，在水面上可见到一个圆形透光圆面，若发现透光圆面的半径匀速减小，则点光源正在

A．加速上升 B．加速下车 C．匀速上升 D．匀速下沉

12．如图所示，真空中有一半径为R、圆心为O的均匀玻璃球，频率一定的红色激光束在真空中沿BC传播，从C点经折射进入玻璃球，并经出射点D折射出去，已知∠COD=120°，若真空中光速为c，玻璃对该激光的折射率为，则下列说法中正确的是（　　）

A．激光束在C点的入射角α=45° B．此激光束在玻璃中穿越的时间为

C．改变入射角α的大小，激光束可能发生全反射 D．若换成紫色激光束从BC射入，光路图与红色激光束相同

13．如图所示，一束光从空气中射向折射率n＝的某种玻璃的表面，i表示入射角，则下列说法中不正确的是（　　）

A．当i＞45°时会发生全反射现象

B．无论入射角是多大，折射角r都不会超过45°

C．欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射

D．当入射角tani ＝ 时，反射光线跟折射光线恰好垂直

14．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． B． C． D．

15．关于下列光学现象，正确的说法是(　       　)

A．水中蓝光的传播速度比红光快

B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射

C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深

D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄．

二、填空题（共4题）

16．如图所示，一半球形玻璃砖放在真空中，一单色光沿玻璃砖的半径方向射入玻璃砖．当以i=45°角入射到AB界面时，在AB界面的下方刚好没有折射光线射出．则该玻璃砖的折射率为_________，该单色光在玻璃砖中的传播速度为_________．（已知真空中的光速为c）

17．观察光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径

如图激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。

当光在有机玻璃棒内传播时，如果从有机玻璃射向空气的入射角大于临界角，___________，于是光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播。这就是___________的原理。

实用光导纤维的直径只有几微米到一百微米。因为很细，一定程度上可以弯折。它由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大，___________

18．如图所示，有一截面为半圆的玻璃柱体水平放置，右侧有一竖直屏幕，半圆的半径为10cm。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心，已知玻璃对这两种色光的折射率分别为、，逐渐增大入射光与竖直方向的夹角θ，投射到屏幕上的折射光首先消失的是___________色光，此时入射角等于___________，屏幕上剩下的两个光斑之间的距离为___________。

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，一垂钓者在平静的湖面上钓鱼，浮标Q离岸边P点的距离为2m，鱼饵在M点的正下方，Q、M间的距离为2m，当垂钓者的眼睛位于P点正上方1.5m处时，浮标恰好挡住垂钓者看到鱼饵的视线．已知P、Q、M在同一水平线上，水的折射率n=．

①求鱼饵离水面的深度；

②若鱼饵缓慢竖直上浮，当垂钓者恰好从水面PQ上方无论如何也看不到鱼饵时，求鱼饵离水面的深度．

21．如图是透明圆柱介质的横截面，C、D为圆上两点。一束单色光沿BC方向入射，从D点射出。已知∠COD=90°，∠BCO=120°。

(1)求介质的折射率。

(2)改变∠BCO的大小，该单色光能否在介质的内表面发生全反射？

22．如图所示，一玻璃砖的截面为直角三角形ABC，其中∠A=60°，AB=9cm。现有两细束平行且相同的单色光a、b，分别从AC边上的D点E点以45°角入射，且均能从AB边上的F点射出，已知AD=AF=3cm。求:

（1）玻璃砖的折射率；

（2）b光在玻璃砖中的通行距离。

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．C

2．D

3．B

4．A

5．D

6．D

7．D

8．D

9．A

10．D

11．C

12．B

13．A

14．B

15．C

16．         

17．     发生全反射     光导纤维     光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射

18．     紫     45°    

19．     B    

20．（1）          （2）

21．(1)；(2)不能

22．（1）；（2）15cm

23．