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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达标测试
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这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 光的全反射与光纤技术达标测试，文件包含粤教版高中物理选择性必修第一册课时分层作业13光的全反射与光纤技术含答案docx、粤教版高中物理选择性必修第一册课时分层作业13答案docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共10页， 欢迎下载使用。
1．ACD [露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下在部分位置发生全反射，所以格外明亮，故A正确；直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的折射，故B错误；口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，是折射和全反射形成的现象，故C正确；盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮，是由于发生了全反射，故D正确．]
2．CD [全反射是当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质．光从水或玻璃射向气泡时，一部分光线在界面发生了全反射，即反射光增强，透射光减弱，就使气泡看起来特别亮，A、B错误，C、D正确．]
3．BCD [垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上．其中通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射．]
4．AC [在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3，故A正确；光在棱镜中发生反射的临界角的正弦值为33，则临界角大于30°，在F处的入射角为30°，小于临界角，不会发生全反射，故B错误；光从空气进入棱镜，频率不变，速度变小，由v＝λf知波长变小，故C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错误．]
5．C [设水面上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径为r．如图．
光线在圆形区域的边缘恰好发生全反射，
入射角等于临界角C．
由sin C＝1n＝12得C＝30°．
根据几何关系可知r＝33h，故C正确．]
6．B [根据临界角公式sin C＝1n得n＝1sinC，故B正确；光在介质中传播速度v＝cn＝c·sin C(c是光在真空中的传播速度)，故A错误；设光在真空中与介质中波长分别为λ0和λ，由v＝cn，v＝λf，c＝λ0f，得n＝λ0λ，则得λ＝λ0sin C，故C错误；光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中频率相等，故D错误．]
7．C [该介质的折射率为n＝sin45°sin30°＝2，A错误；光在介质中传播的速度是v＝cn＝3×1082 m/s＝322×108 m/s，该束光的频率为f＝cλ＝3×1086×10-7 Hz＝5×1014 Hz，B错误，C正确；因为sin C＝1n＝22，该束光的全反射临界角为45°，D错误．]
8．C [光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大．载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的，故C正确．]
9．A [光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值．故A正确，B、C、D错误．]
B组 能力提升练
10．BC [在AC面发生全反射后从BC面射出时，所有光线在BC面上入射角相等，由于玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射定律得到，在BC面上的折射角红光的最小，紫光的最大，则由BC面射出的紫光更偏向AB面，故A错误，B正确；若∠MNB变小，在AC面入射角减小，由于红光的临界角最大，当入射角减小，最先不发生全反射，最先从AC面透出，故C正确，D错误．]
11．C [光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，A、B错误；如图所示可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，由几何关系有sinπ-θR＝sinαr，则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确，D错误．]
12．解析：(1)设光的入射角为i，折射角为r，根据折射定律有sin i＝n sin r
当i趋于90°时，r最大，光在侧面的入射角最小，当在侧面的入射角最小时能发生全反射，则所有入射的光均能发生全反射，则有sin (90°－r)＝1n
联立，解得n＝2．
(2)设光从一端垂直入射，不经过反射直接到达另一端所用的时间为t1，此时所用时间最短，设光在光纤中传播的速度为v，则有t1＝Lv
光经过多次全反射到达另一端所用时间会变长，当i最大时，所用时间最长，即当i＝90°时，光到达另一端所用的时间最长，设最长时间为t2，则有t2＝Lvcsr
综上，解得t2t1＝nn2-1．
答案：(1)2 (2)nn2-1
13．解析：(1)光路图如图所示．
(2)光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，
sin C＝1n，
cs C＝n2-1n．
光线在AB界面上发生折射，
折射角θ2＝90°－C，
由几何关系得sin θ2＝cs C，
由折射定律得n＝sinθ1sinθ2，
由以上几式联立解得n＝62．
(3)光速v＝cn＝6×108 m/s．
答案：(1)见解析图 (2)62 (3)6×108 m/s
1
2
3
4
5
6
7
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9
10
11
ACD
CD
BCD
AC
C
B
C
C
A
BC
C
1．ACD [露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下在部分位置发生全反射，所以格外明亮，故A正确；直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由于光的折射，故B错误；口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，是折射和全反射形成的现象，故C正确；盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮，是由于发生了全反射，故D正确．]
2．CD [全反射是当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角时发生的现象，发生全反射时全部光线均不进入光疏介质．光从水或玻璃射向气泡时，一部分光线在界面发生了全反射，即反射光增强，透射光减弱，就使气泡看起来特别亮，A、B错误，C、D正确．]
3．BCD [垂直射向界面的光线不偏折，因而光束沿直线平行射到半圆面上．其中通过圆心的光线将沿直线穿过不发生偏折，入射角为零．由中心向外的光线，在半圆面上进入真空时的入射角逐渐增大并趋近90°角，折射角一定大于入射角，所以一定会发生全反射．]
4．AC [在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，折射率为3，故A正确；光在棱镜中发生反射的临界角的正弦值为33，则临界角大于30°，在F处的入射角为30°，小于临界角，不会发生全反射，故B错误；光从空气进入棱镜，频率不变，速度变小，由v＝λf知波长变小，故C正确；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错误．]
5．C [设水面上的人看到水面被该光源照亮的圆形区域的半径为r．如图．
光线在圆形区域的边缘恰好发生全反射，
入射角等于临界角C．
由sin C＝1n＝12得C＝30°．
根据几何关系可知r＝33h，故C正确．]
6．B [根据临界角公式sin C＝1n得n＝1sinC，故B正确；光在介质中传播速度v＝cn＝c·sin C(c是光在真空中的传播速度)，故A错误；设光在真空中与介质中波长分别为λ0和λ，由v＝cn，v＝λf，c＝λ0f，得n＝λ0λ，则得λ＝λ0sin C，故C错误；光的频率由光源决定，与介质无关，则此单色光在该介质中的频率与在真空中频率相等，故D错误．]
7．C [该介质的折射率为n＝sin45°sin30°＝2，A错误；光在介质中传播的速度是v＝cn＝3×1082 m/s＝322×108 m/s，该束光的频率为f＝cλ＝3×1086×10-7 Hz＝5×1014 Hz，B错误，C正确；因为sin C＝1n＝22，该束光的全反射临界角为45°，D错误．]
8．C [光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到一百微米之间的特制玻璃丝，且由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套的大．载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯和外套的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干扰性强等特点．在实际应用中，光纤是可以弯曲的，故C正确．]
9．A [光在内芯和外层的界面上发生全反射，则内芯的折射率n1大于外层的折射率n2，由于入射角要大于或等于临界角，所以α应小于某一值．故A正确，B、C、D错误．]
B组 能力提升练
10．BC [在AC面发生全反射后从BC面射出时，所有光线在BC面上入射角相等，由于玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射定律得到，在BC面上的折射角红光的最小，紫光的最大，则由BC面射出的紫光更偏向AB面，故A错误，B正确；若∠MNB变小，在AC面入射角减小，由于红光的临界角最大，当入射角减小，最先不发生全反射，最先从AC面透出，故C正确，D错误．]
11．C [光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，A、B错误；如图所示可看出光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角，设水球半径为R、气泡半径为r、光线经过水球后的折射角为α、光线进入气泡的入射角为θ，由几何关系有sinπ-θR＝sinαr，则可得出光线2的θ大于光线1的θ，故若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，C正确，D错误．]
12．解析：(1)设光的入射角为i，折射角为r，根据折射定律有sin i＝n sin r
当i趋于90°时，r最大，光在侧面的入射角最小，当在侧面的入射角最小时能发生全反射，则所有入射的光均能发生全反射，则有sin (90°－r)＝1n
联立，解得n＝2．
(2)设光从一端垂直入射，不经过反射直接到达另一端所用的时间为t1，此时所用时间最短，设光在光纤中传播的速度为v，则有t1＝Lv
光经过多次全反射到达另一端所用时间会变长，当i最大时，所用时间最长，即当i＝90°时，光到达另一端所用的时间最长，设最长时间为t2，则有t2＝Lvcsr
综上，解得t2t1＝nn2-1．
答案：(1)2 (2)nn2-1
13．解析：(1)光路图如图所示．
(2)光线在BC面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C，
sin C＝1n，
cs C＝n2-1n．
光线在AB界面上发生折射，
折射角θ2＝90°－C，
由几何关系得sin θ2＝cs C，
由折射定律得n＝sinθ1sinθ2，
由以上几式联立解得n＝62．
(3)光速v＝cn＝6×108 m/s．
答案：(1)见解析图 (2)62 (3)6×108 m/s
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