4.2全反射综合训练-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（解析版）

4.2全反射一、选择题（共13题）1．一三棱镜截面如图所示，∠C=90°，∠B=60°，AC面涂有反光涂层。一细束光从O垂直AB边射入棱镜，经AC面反射到BC面，在BC面上恰好发生全反射。则该棱镜的折射率为（

）A． B． C． D．22．如图所示，一束光从空气垂直射到直角棱镜的AB面上，已知棱镜材料的折射率为1.4，则这束光进入棱镜后的光路图应为下面四个图中的

（

）A． B．C． D．3．光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的如图所示，一光导纤维内芯折射率为，外层折射率为，一束光信号与界面夹角由内芯射向外层，要在界面发生全反射，必须满足的条件是

A．，小于某一值 B．，大于某一值C．，大于某一值 D．，小于某一值4．关于光的全反射及其应用，下列说法正确的是（）A．入射角大于临界角，光一定发生全反射B．光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时可能发生全反射C．光导纤维传输信号和全息照相利用的都是光的全反射现象D．水或玻璃中的气泡看起来特别亮，是因为光从水或玻璃射向气泡时在界面发生了全反射5．如图所示，直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面，且∠BAC＝30°，有一束平行光线垂直射向AC面，已知这种介质的折射率n＞2，则（）A．可能有光线垂直于AB边射出B．光线只能从BC边垂直射出C．光线只能从AC边垂直射出D．一定既有光线垂直于BC边射出，又有光线垂直于AC边射出6．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角切磨在的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ过后射向MN边的情况），则下列判断正确的是()A．若，光线一定在OP边发生全反射B．若，光线会从OQ边射出C．若，光线会从OP边射出D．若，光线会在OP边发生全反射7．一束光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°，则该束光在介质与空气中的传播速度之比是A．3：4 B．4：3 C．5：3 D．3：58．如图所示，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．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B．a光的频率大于b光的频率C．在真空中a光的速度大于b光的速度D．如果增加可见光的入射角，观察发现b光先消失9．如图所示acb是一块用折射率n=2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的。那么黄亮部分的弧长为（

）A． B． C． D．10．如图所示是一个柱体棱镜的横截面图，图中MN为1/4圆弧，点E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n=5/3，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线能从棱镜NM射出的范围是A．NE1 B．NF1 C．NG1 D．NH111．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，。已知光在真空中的传播速度为c，玻璃砖对该单色光的折射率为，下列说法正确（）A．光线在面反射后经过E点射出玻璃砖B．光线在屏上的光斑离B点的距离为C．光线在玻璃砖内传播的时间为D．若去掉面的反光材料也不会有光线从面射出12．如图所示，一束复合光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，入射角为θ。经折射后射出a、b两束光线，b光线的折射角为β。则()A．在玻璃中，a光的传播速度大于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长大于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使入射角逐渐增大，则折射光线a首先消失13．如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°，已知桅杆到P点的水平距离为7m。（）A．水的折射率为B．水的折射率为C．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为53°时，没有光从水面射出D．调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，则船应向左行驶二、综合题14．光导纤维1966年，33岁的华裔科学家___________提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。___________因此获得2009年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（opticalfiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了___________原理。15．某摄影师用相机抓拍到的某旅游景区的照片，对该照片和摄影师拍摄过程中涉及的光学知识，下列理解正确的是________A．图中的景物在水中的像不是实际光线会聚而成的B．由于景物发出的光在平静的湖面上发生全反射，所以景物在水中的像看起来很亮C．从相机中看不见湖面下物体的原因，可能是湖面下物体发出的光在湖面发生了全反射D．如果摄影师向湖面靠近，从相机中仍不能看到湖面下的物体E．如果摄影师远离湖面，从相机中一定看不到湖面下的物体16．如图，直径为d、长度的玻璃圆柱体，其中轴线为AB，一束光以入射角θ从A点射入，在侧面恰好发生全反射，经两次反射刚好传播到C点，已知光在真空中的传播速度为c，则该玻璃的折射率n=__________，入射角θ=__________，光从A传播到C的时间为__________。17．如图，△ABC为一玻璃三棱镜的横截面，∠A=30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°，则玻璃对红光的折射率为_____．若改用蓝光沿同一路径入射，则光线在D点射出时的折射射角______（“小于”“等于”或“大于”）60°．18．一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30°，棱镜材料的折射率为n=，在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从直角边AC的中点M射入棱镜，不考虑光线沿原路返回的情况．求：（1）全反射的临界角C为多少度？（2）光线第一次折射角r为多少度？19．一高度为d的圆柱形玻璃.侧面贴有黑色膜，圆横截下表面贴有一半径为d/4的圆形发光面，圆形发光面的圈心与圆横截下表面圆心重合，圆柱形玻璃整个圆横截上表面有光射出.已知圈形发光面发出的单色光频率为f，在真空中的速度为c.圈柱形玻璃对该单色光的折射率为.求:①该光在玻璃中的波长λ:②圈柱形的圆横截面的最大半径R.20．如图所示是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸，玻璃缸深度为，缸底面圆心处有一单色点光源，缸中装有某种液体，深度为，点为液面的圆心，垂直于水平面。用面积为的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上述黑纸片上，以为圆心剪出一个面积为的圆孔，把余下的黑纸环仍放置在液面上原来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少？21．如图所示，一个盛有折射率n＝的液体的槽，槽的中部扣着一个屋脊形透明罩ADB，顶角（∠ADB）为30º，罩内为空气，整个罩子浸没在液体中．槽底AB的中点C处有一点光源，液槽有足够的宽度，罩壁极薄．求：①光线在哪个界面能发生全反射？②在纸面内从点光源发出的光与CD的夹角在什么范围时，光线可从液面上方射出．参考答案：1．C【详解】做出光路图，如图所示根据几何关系，光线到达AC面的入射角为α=30°，则反射角为，根据几何关系，光线在BC面的入射角为i=60°，因为光线在BC面上恰好发生全反射，则故C正确，ABD错误。故选C。2．D【详解】A.由可知全反射临界角为45°．光线与底面交界处入射角为60°，大于临界角，因此在斜边会发生全反射，故A错误；BCD.光由光疏介质进入光密介质中，入射角大于折射角，由此可知光线与底面交界处入射角为30°，小于临界角，从底边射出，发生折射和反射现象，且折射角大于入射角．故BC错误，D正确．3．A【详解】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，由于入射角要大于等于临界角，所以α应小于某一值．故A正确，BCD错误．故选A．4．D【详解】A．入射角大于临界角，不一定发生全反射，还要光从光密介质进入光疏介质才能发生全反射，故A错误；B．当光线从从光密介质进入光疏介质时才有可能发生全反射，由n=可知，光在介质中的传播速度越大，介质折射率越小，光在介质中传播速度越小，介质的折射率越大，即光从传播速度大的介质射向传播速度小的介质时不可能发生全反射，故B错误；C．光导纤维传输信号是利用光的全反射现象，全息照相是利用了激光相干性好的特性，运用了光的干涉现象，故C错误；D．当光线由水或玻璃射向气泡时，由于水和玻璃的折射率均大于空气的折射率，部分光线在界面处发生全反射，所以气泡看起来特别亮，故D正确。故选D。5．D【详解】因n＞2，而sin

C＝所以sin

C<即C＜30°射到AB边的入射角i＝30°，发生了全反射。此光线反射后射到AC边的入射角i＝60°，再次发生全反射而垂直射到BC边上射出。同理，射到BC边上的光线，经两次全反射后垂直AC射出。故选D。6．D【详解】试题分析：由全反射的临界角满足，则入射角满足发生全反射；作出光路可知当时，根据几何关系，可知光线在PO边上的入射角较小，光线将从PO射出，AB项错误；同理当时，光线在PO边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO射边上发生全反射，D项正确．7．D【详解】光从某种介质射向空气时发生全反射的临界角是37°，有解得折射率为由波速与折射率的关系，可得即该束光在介质与空气中的传播速度之比是3:5，故选D。8．B【详解】A．根据光路可逆知识，a光的入射角大于b光，但折射角相等，根据可知介质对a光折射率大于对b光的折射率，A错误；B．根据频率与折射率关系，a光的频率大于b光的频率，B正确；C．根据在玻璃中，a光的速度小于b光的速度，C错误；D．根据a光的临界角小于b光的临界角，则逐渐增大入射角时，a光的折射角先达到，首先发生全反射，a光先消失，D错误。故选B。9．C【详解】由题意作光路图如图所示该介质的临界角满足则C＝30°如图，在时，均发生全反射，图中d点为入射角等于临界角的临界点，所以只有bd部分有黄光透射出，所以黄亮部分弧长故选C。10．C【详解】光路如图所示：由临界角公式得到：，设圆弧的半径为R，可得：，则由题可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射．当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出．当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出．所以光线只能从圆孤NG1射出，故C正确，ABD错误．11．A【详解】A．假设光线从E点射出，光路如图所示由几何关系可得解得在D点入射角由几何关系可知折射角折射率与题中数据一致，假设成立，即光线在面反射后经过E点射出玻璃砖，A正确；B．由折射定律可知，光线在E点的折射角为60°，故光线在屏上的光斑离B点的距离为B错误；C．结合A的分析可得，光线在玻璃砖内传播的路程为在玻璃砖中的传播速度为故所用时间为联立代入数据解得C错误；D．发生全反射的临界角C满足若去掉面的反光材料，光线射向AB面时的入射角为30°，由于故在面不会发生全反射，有光线射出，D错误。故选A。12．CD【详解】AC．光线a的偏折程度大，根据折射定律公式，θ是入射角，r是折射角，可知a光的折射率大；再根据公式，知a光在玻璃中的传播速度小，故A错误，C正确；B．a光的折射率大，说明a光的频率高，根据c=λf，a光在真空中的波长较短，故B错误；D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a的折射角先达到90°，故a光先发生全反射，折射光线先消失，故D正确。故选CD。13．BCD【详解】AB．设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1，到P点的水平距离为x2．桅杆的高度为h1，P点处水深为h2．激光束在水中与竖直方向的夹角为θ。由几何关系有…①…②由折射定律有…③设桅杆到P点的水平距离为x，则x=x1+x2…④联立①②③④并代入数据解得…⑤选项A错误，B正确；C．光射到水面上时的临界角可知C<53°，则调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为53°时，没有光从水面射出，选项C正确；D．设激光束在水中与竖直方向的夹角为45°时，从水面出射的方向与竖直方向的夹角为i′。由折射定律有…⑥设船向左行驶的距离为x′，此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为x1′，到P点的水平距离为x2′，则x1′+x2′=x′+x…⑦…⑧…⑨联立⑤⑥⑦⑧⑨并代入数据解得x′=（6-3）m选项D正确；故选BCD。14．

高锟

高锟

光的全反射【详解】966年，33岁的华裔科学家高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖。根据这一理论制造的光导纤维（opticalfiber）已经普遍应用到通信领域。这其中就用到了光的全反射原理。15．ACE【详解】图中的景物在水中的像是由光的反射形成的，应该为虚像，不是实际光线会聚而成的，A正确；光线从光密介质射向光疏介质时才可能发生全反射，因此景物发出的光不可能在湖面发生全反射，B错误；湖面下的物体发出的光线斜射到湖面时，光线的入射角较大，当该入射角大于等于全反射临界角时，在湖面发生了全反射，因而从相机中可能看不见湖面下的物体，C正确；如果摄影师向湖面靠近，湖面下的物体发出的光线到达湖面的入射角减小，则有光线射出湖面，因此从相机中可能看到湖面下的物体，D错误；远离湖面一定看不到湖面下的物体，E正确；故选ACE．16．

【详解】设玻璃的折射率为n，临界角为C解得根据折射定律解得根据光在玻璃中传播的路程为光在玻璃中传播的时间为解得17．

大于【详解】根据题述和图示可知，i=60°，r=30°，由折射定律，