全反射-2020-2021學年高二物理課時同步練(新教材人教版選擇性必修第一冊)(解析版)

第四單元光第2課全反射一、基礎鞏固1．光線在空氣和玻璃的分界面上發(fā)生全反射的條件是（）A．光從空氣射到分界面上，入射角足夠小B．光從空氣射到分界面上，入射角足夠大C．光從玻璃射到分界面上，入射角足夠大D．光從玻璃射到分界面上，入射角足夠小【答案】C【解析】全反射是光從光密媒質(zhì)向光疏媒質(zhì)入射時入射角足夠大時才會發(fā)生的，玻璃是光密媒質(zhì)，空氣是光疏媒質(zhì)；故C正確，ABD錯誤，故選C．2．華裔科學家高錕因在“有關光導纖維用于光學通信方面”取得了突破性成就而獲得2009年諾貝爾物理學獎。利用光導纖維進行光纖通信所依據(jù)的原理是（）A．光的全反射 B．光的折射 C．光的干涉 D．光的色散【答案】A【解析】光導纖維進行光學通信利用光在不停地發(fā)生全反射，故A正確，BCD錯誤。3．一束單色光照射到空氣與水的界面，下列光路可能發(fā)生的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】光線從空氣折射到水中時，折射角應小于入射角，故AD錯誤；當入射角小于臨界角時，光線在平直面上既發(fā)生反射，又發(fā)生折射，光線從水折射到空氣中時，折射角應大于入射角，折射光線與入射光線分居在法線兩側(cè)，故B錯誤；若入射角大于等于臨界角，則光線在平直面上發(fā)生全反射，沒有折射光線，故C正確；故選C．4．如圖所示，一束光線從玻璃射向空氣，入射角為45°．已知該束光從玻璃射向空氣時的臨界角為42°，下列四幅光路圖中正確的是（）A．B．C．D．【答案】A【解析】玻璃的臨界角為C=42°．由圖光線從玻璃射入空氣時入射角為i=45°＞C，所以光線將在玻璃與空氣的界面上發(fā)生全反射，光線全部反射回玻璃．故選A．5．酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，你會看到在一定距離之外，地面顯得格外明亮，仿佛是一片水面，似乎還能看到遠處車、人的倒影，但當你靠近“水面”時，它也隨你的靠近而后退，對此現(xiàn)象的正確解釋是()A．此“水面”存在，但在較遠的地方B．“水面”不存在，是由于酷熱難耐，人產(chǎn)生的幻覺C．太陽輻射到地面，使地表空氣溫度升高，折射率小，發(fā)生全反射D．太陽輻射到地面，使地表空氣溫度升高，折射率大，發(fā)生全反射【答案】C【解析】試題分析：酷熱的夏天，在平坦的柏油公路上，地面附近層的空氣溫度比上層高，密度比上層小，折射率也比上層小，光照射到地面時發(fā)生全反射，人在遠處觀察仿佛是一片水面，但此“水面”不存在，也不人產(chǎn)生的幻覺．故ABD錯誤，C正確．故選C.6．光導纖維由“內(nèi)芯”和“包層”兩個同心圓柱體組成，其中心部分是內(nèi)芯，內(nèi)芯以外的部分為包層，光從一端進入，從另一端射出．下列說法正確的是（）A．內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率B．內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C．不同頻率的可見光從同一根光導纖維的一端傳輸?shù)搅硪欢怂玫臅r間相同D．若紫光以如圖所示角度入射時，恰能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射，則改用紅光以同樣角度入射時，也能在內(nèi)芯和包層分界面上發(fā)生全反射【答案】A【解析】光線在內(nèi)芯和包層的界面上發(fā)生全反射，知光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)，則內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率，A正確，B錯誤；不同頻率的光在界面上發(fā)生全反射，知經(jīng)過的路程相同，根據(jù)知光在介質(zhì)中傳播的速度不同，則傳播的時間不同，C錯誤；根據(jù)知折射率越大，臨界角越小，紅光的折射率小，則臨界角大，若紫光恰能發(fā)生全反射，則紅光不能在分界面上發(fā)生全反射，D錯誤。故選A。7．夏天，海面上下層空氣的溫度比上層空氣的溫度低。可以設想海面上的空氣是由折射率不同的許多水平氣層組成的。景物發(fā)出的光線由于不斷被折射，越來越偏離原來的方向、人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景。如圖所示，則下列說法正確的是（）A．蜃景是景物由于海平面對光的反射所成的像B．海面上上層空氣的折射率比下層空氣的折射率大C．A是蜃樓，B是景物D．B是蜃景，A是景物【答案】C【解析】由于光在大氣層中不停地發(fā)生全反射，蜃景是景物由于光在大氣層中全反射，人們逆著光線看去就出現(xiàn)了蜃景，所以A是蜃景，B是景物,故AD錯誤，C正確；光在大氣層中發(fā)生全反射，知下層空氣的折射率大于上層空氣的折射率，故B錯誤。故選C。8．如圖所示，一個三棱鏡的截面為等腰直角△ABC，∠A為直角．此截面所在平面內(nèi)的光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，進入棱鏡后直接射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．該棱鏡材料的折射率為()A．B．C．D．【答案】A【解析】三棱鏡的截面為等腰直角ABC，光線沿平行于BC邊的方向射到AB邊，則第一次折射時的入射角等于45°，射到AC邊上，并剛好能發(fā)生全反射．則有．由折射定律可得：；所以由上兩式可得：n=，故選A.9．一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是（）A．此介質(zhì)的折射率等于1.5B．此介質(zhì)的折射率等于C．入射角小于45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．入射角大于45°時可能發(fā)生全反射現(xiàn)象【答案】B【解析】折射率,選項A錯誤，B正確；全發(fā)射必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì),真空射向介質(zhì)不可能發(fā)生全反射，選項CD錯誤。故選B。10．以下哪些現(xiàn)象是由光的全反射造成的（）A．在岸上能看見水中的魚 B．夜晚，湖面上映出了岸上的彩燈C．夏天，海面上出現(xiàn)的海市蜃樓 D．用光導纖維傳輸光信號【答案】D【解析】在岸上能看見水中的魚，是光的折射，A錯誤；夜晚湖面上映出了岸上的彩燈，是光的反射，B錯誤；夏天海面上出現(xiàn)的海市蜃樓，是光的折射產(chǎn)生的，C錯誤；用光導纖維傳輸光信號，是利用了光的全反射原理，D正確。故選D。11．我國的光纖通信技術(shù)處于世界領先水平。光纖內(nèi)芯（內(nèi)層玻璃）的折射率比外套（外層玻璃）的_____（選填“大”或“小”）。某種光纖的內(nèi)芯在空氣中全反射的臨界角為，則該內(nèi)芯的折射率為_____。（取，結(jié)果保留2位有效數(shù)字）【答案】大【解析】[1]根據(jù)全反射定律可知光釬內(nèi)芯的折射率比外套的折射率大，這樣光在內(nèi)芯和外殼的界面上才能發(fā)生全反射，保證信息的傳輸。[2]折射率為12．如圖所示，截面為直角三角形的玻璃磚，，，玻璃磚的折射率，一束平行于底邊BC的單色光從AB邊上的中點M射入此玻璃磚。求：(1)請計算判斷光束第一次到達AC時能否從AC邊射出；(2)第一次從BC邊射出時的折射角?！敬鸢浮?1)不能；(2)【解析】(1)光路圖如圖所示光線進入玻璃磚后，達到AC邊時，入射角為，由臨界角公式得得由于入射角大于臨界角，發(fā)生全反射，故第一次到達AC時不從AC邊射出。(2)當光線第一次到達BC邊時，入射角為，由折射定律得二、拓展提升1．如圖，ABC是一直角三棱鏡的橫截面∠A=90°，AB長0.2m，AC長0.1m。一細光束沿平行于BC邊的方向從AB邊入射后直接射到AC邊，恰好在AC邊發(fā)生全反射，則棱鏡的折射率為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】光路圖如圖所示：

由幾何關系可知，根據(jù)折射定律有，，又因為α+β=90°聯(lián)立解得，故C正確，ABD錯誤。故選C。2．已知某玻璃對藍光的折射率比對紅光的折射率大，則兩種光（）A．在該玻璃中傳播時，藍光的速度較大B．從該玻璃中射入空氣發(fā)生全反射時，紅光臨界角較大C．以相同的入射角從空氣斜射入該玻璃中，藍光折射角較大D．在同種介質(zhì)中，藍光的波長比紅光的波長長【答案】B【解析】根據(jù)知藍光的折射率大，則在介質(zhì)中傳播的速度較小，A錯誤；從玻璃射入空氣發(fā)生全反射時的臨界角由公式，紅光的折射率小，則臨界角較大，B正確；以相同的入射角從空氣中斜射入玻璃中，藍光的折射率大，偏折大，折射角應較小，C錯誤；藍光的折射率比對紅光的折射率大，藍光的頻率大于紅光的頻率，藍光的折射率大，在介質(zhì)中傳播的速度較小，藍光的頻率大于紅光的頻率，所以藍光的波長小于紅光的波長，D錯誤。故選C。3．光導纖維由很細的內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套大，光傳播時在內(nèi)芯和外套的界面發(fā)生全反射，如圖所示。為了研究簡單，現(xiàn)設外套為空氣，內(nèi)芯的折射率為n，一束光線由空氣射入內(nèi)芯，在內(nèi)芯與空氣的界面恰好發(fā)生全反射。若光速為c，則光線通過邊長為L的光導纖維所用的時間為（）A． B． C． D．【答案】C【解析】一束光線由空氣射入內(nèi)芯，在內(nèi)芯與空氣的界面恰好發(fā)生全反射，設臨界角為C，則光的傳播方向與光導纖維的方向之間的夾角為90°-C，光通過長度為L的光導纖維時的路程為光導纖維的折射率為n，則光在光導纖維中的傳播速度,又由于，所以光的傳播的時間，故C正確，ABD錯誤。故選C。4．一束由、兩種單色光混合的復色光沿半徑方向射入半圓形玻璃磚的水平界面，經(jīng)界面反射和折射后在豎直的光屏上水平界面的上、下兩側(cè)產(chǎn)生兩個光斑和，如圖所示，已知光在玻璃中的傳播速度大于光，則以下看法正確的是（）A．處為復色光，處為光B．處為光，處為光C．增大光在水平界面上的入射角，光屏上有可能出現(xiàn)三個光斑D．保持入射光強度不變，增大光在水平界面上的入射角，下方的光斑的亮度將增加【答案】AD【解析】已知光在玻璃中的傳播速度大于光，，a的折射率小，臨界角大，故b光發(fā)生了全反射，a光折射且反射，故處為復色光，處為光，故A正確B錯誤；增大光在水平界面上的入射角，b光一定發(fā)生了全反射，當a光也發(fā)生全發(fā)射，則光屏上有可能出現(xiàn)一個光斑，不會出現(xiàn)三個，故C錯誤；保持入射光強度不變，增大光在水平界面上的入射角，入射角越大，反射光線越強，下方的光斑的亮度將增加，故D正確。故選AD。5．如圖所示，平靜湖面岸邊有一垂釣愛好者，他的眼睛恰好位于岸邊B點正上方的A點，竿梢處于水面上的C點，浮標處于水面上的D點，魚餌燈處于浮標正下方的F點。已知水面與B點等高，AB間的高度h=0.9