人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射课后练习题

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册2 全反射课后练习题，共9页。试卷主要包含了光在某种介质中传播的速度为1，关于光导纤维的说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

题组一 全反射现象的理解
1.(多选)(2024山东济南高二月考)下列事例哪些应用了光的全反射现象( )
A.自行车尾灯
B.用三棱镜观察太阳光谱
C.某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路
D.水中的鱼看起来比实际的要浅
2.(2024山东日照高二月考)如图所示,MM'是两种介质的界面,A是入射光线,B是反射光线,C是折射光线,O是入射光线的入射点,NN'是法线,i是入射角,r是折射角,且i>r。则下列判断正确的是( )
A.i逐渐增大时r也逐渐增大,有可能发生全反射现象
B.i逐渐减小时r也逐渐减小,有可能发生全反射现象
C.i逐渐增大时r将逐渐减小,有可能发生全反射现象
D.i逐渐增大时r也逐渐增大,但不可能发生全反射现象
3.(2024湖南长沙高二月考)很多公园的水池底都装有彩灯,若已知n蓝>n红,当一细束由红、蓝两色光组成的灯光从水中斜射向空气时,关于光在水面可能发生的反射和折射现象,下列光路图正确的是( )
题组二 全反射的计算
4.(2024浙江杭州高二月考)光在某种介质中传播的速度为1.5×108 m/s,光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是( )
A.15°B.30°C.45°D.60°
5.(2024北京东城高二期末)如图所示,一束单色光从真空斜射向某种介质的表面,入射角i=45°,折射角r=30°,则( )
A.此介质的折射率等于1.5
B.此介质的折射率等于
C.i大于45°时会发生全反射现象
D.此介质全反射的临界角为45°
6.(多选)(2024江苏淮安高二月考)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则( )
A.该棱镜的折射率为
B.光在F点发生全反射
C.光从空气进入棱镜,波长变小
D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
题组三 全反射棱镜和光导纤维
7.(2024安徽合肥高二月考)单反照相机取景器的示意图如图所示,五边形ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是( )
A.B.
C.D.
8.(2024江苏宿迁高二月考)关于光导纤维的说法正确的是( )
A.光导纤维是由高级金属制成的,所以它比普通电线容量大
B.光导纤维是非常细的特制玻璃丝,但导电性能特别好,所以它比普通电线衰减小
C.光导纤维是非常细的特制玻璃丝,由内芯和外套两层组成,光纤是利用全反射原理来实现光的传导的
D.在实际应用中,光导纤维必须呈笔直状态,因为弯曲的光纤是不能导光的
B组关键能力提升练
9.(多选)(2024山东青岛高二月考)如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,R=r。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则( )
A.n可能为B.n可能为2
C.t可能为D.t可能为
10.(2024河南安阳高二月考)如图所示,直角三棱镜ABC的斜边AB长为l,∠C=90°,∠A=θ(未知),一束单色光从斜边上某点(非中点)垂直入射到棱镜中,已知棱镜折射率为n=2,单色光在真空中的传播速度为c。
(1)求θ在什么范围内,入射光能够经过两次全反射又从斜边射出;
(2)若θ=45°,该单色光从斜边某处垂直入射到棱镜中,通过棱镜后出射光与入射光的距离为,求此单色光通过三棱镜的时间。
11.(2024河南开封高二月考)现有的光纤通信是通过传输一系列经过调制的光脉冲来传输信息的,当光信号以不同的入射角进入光纤后,沿不同途径到达光纤的输出端的时间是不相同的。如图所示,设长为l的直光纤,折射率为,外层为空气,紧贴光纤A端面内侧的信号源向各个方向发出光信号,已知真空中光速为c,求:
(1)光信号在该光纤中的传播速度v;
(2)光信号到达光纤另一端面B所需的最长时间t。
12.(2024湖北武汉高二月考)如图所示,一折射率为的材料制作的三棱镜,其横截面为直角三角形ABC,∠A=90°,∠B=30°。一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜,不计光线在棱镜内的多次反射,求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值。
C组核心素养拔高练
13.(2024江苏南通高二期末)由物镜、转像系统和目镜等组成的光学潜望镜最早应用于潜艇,直角三棱镜是转像系统的重要部件。如图所示,ABC是等腰直角三棱镜,一束单色光沿平行于其底边BC的方向射向直角边AB,光束进入棱镜后直接射到另一直角边AC时,刚好能发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c。求:
(1)该三棱镜对此单色光的折射率n;
(2)此单色光在该三棱镜中的传播速度v。
参考答案
分层作业25 全反射
1.AC 解析 自行车尾灯和光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路是利用了光的全反射现象,故A、C正确;用三棱镜观察太阳光谱和水中的鱼看起来比实际的要浅,都是光的折射现象,故B、D错误。
2.D 解析 入射角i逐渐增大时折射角r也逐渐增大,i逐渐减小时r也逐渐减小,光由光疏介质进入光密介质,不可能发生全反射现象,故D正确,A、B、C错误。
3.C 解析 红光、蓝光都要发生反射,红光的折射率较小,蓝光的折射率较大,所以蓝光发生全反射的临界角较红光小,蓝光发生全反射时,红光不一定发生,故只有C正确。
4.B 解析 根据折射定律,得介质的折射率n==2,正好发生全反射,则有sinC=,解得C=30°,故B正确。
5.D 解析 已知入射角i=45°,折射角r=30°,则此介质的折射率为n=,A、B错误;光从真空斜射向某种介质的表面,是从光疏介质射向光密介质,不可能发生全反射,C错误;全反射时有sinC=,所以此介质全反射的临界角C=45°,D正确。
6.AC 解析 在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,故折射率为,A正确;sinC=,在BC边上的入射角小于临界角C,不会发生全反射,B错误;由λ介=可知C正确;由几何关系知,在F点入射角为30°,折射角为60°,出射光束不会与入射到E点的光束平行,D错误。
7.A 解析 作图可知,α=β=γ,又α+β+α+γ=90°,可得入射角α=22.5°,则折射率最小值n=。
8.C 解析 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。综上所述,C正确,A、B、D错误。
9. AB 解析 只经过两次全反射,可知第一次入射角为45°,反射光路图如图所示。
根据全反射可知临界角C≤45°,再根据n=可知n≥;光在透明柱体中运动路程为l=4r,运动时间为t=,则t≥,C、D错误,A、B正确。
10. 解析 (1)光的传播方向如图所示
欲使入射光在AC边发生全反射,须满足sinθ≥
解得θ≥30°
又在光反射至BC边时,入射角为90°-θ,欲使入射光在该边发生全反射,须满足
sin(90°-θ)≥
解得θ≤60°,所以θ的范围为30°≤θ≤60°。
(2)当θ=45°时,由几何关系可知光在三棱镜中通过的距离s=l
光在棱镜中的传播速度v=
则单色光通过三棱镜的时间t=。
答案 (1)30°≤θ≤60° (2)
11.解析 (1)由折射率与光速的关系有n=
解得v=c。
(2)当光恰好在光纤中发生全反射时,信号到达光纤另一端所需的时间最长,由全反射临界角定义,有sinC=
故t=
解得t=。
答案 (1)c (2)
12. 解析 如图甲所示,设从D点入射的光经折射后恰好射向C点,光在AB边上的入射角为θ1,折射角为θ2,由折射定律有
甲
sinθ1=nsinθ2
设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为θ',由几何关系得θ'=30°+θ2
则θ2=30°
nsinθ'>1
所以,从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射,反射光线垂直射到AC边,AC边上全部有光射出
设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为θ″,如图乙所示
由几何关系得θ″=90°-θ2
可知nsinθ″>1
即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射,反射光线垂直射到BC边上。设BC边上有光线射出的部分为CF,由几何关系得
CF=AC·sin30°
AC边与BC边有光出射区域的长度的比值为=2。
乙
答案 2
13. 解析 (1)作出光路图如图所示
设光线在AB面上的折射角为r,则光线射到AC边上时的入射角,即临界角为
C0=90°-r
则由光的折射定律=n
sinC0=sin(90°-r)=
联立解得n=。
(2)根据n=
可得v=c。
答案 (1) (2)c