新教材2024高中物理第四章光4.2全反射同步测试新人教版选择性必修第一册

第四章光2全反射【基础巩固】1.(多选)下列现象或应用与全反射有关的是 ()A.露珠或喷泉的水珠,在阳光照射下特别光明B.直棒斜插入水中时呈现弯折现象C.用光导纤维传输信号D.在盛水的玻璃杯中放一空试管,用灯光照亮玻璃杯侧面,在水面上视察水中的试管,看到试管壁特殊光明解析:露珠或喷泉的水珠,在阳光照射下在部分位置发生全反射,所以特别光明,选项A正确.直棒斜插入水中时呈现弯折现象是由光的折射形成的,选项B错误.光导纤维传输信号利用了全反射,选项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,在水面上视察水中的试管,看到试管壁特殊光明,是由于发生了全反射,选项D正确.答案:ACD2.(多选)光从介质1通过两种介质的界面进入介质2的光路如图所示.下列论述正确的是()

A.光在介质1中的传播速度较大B.光在介质2中的传播速度较大C.光从介质1射向两种介质的界面时,不行能发生全反射现象D.光从介质2射向两种介质的界面时,可能发生全反射现象解析:光从介质1进入介质2时,折射角小于入射角,即从光疏介质入射到光密介质,所以光在介质1中的传播速度较大,选项A正确,选项B错误;光从光密介质进入光疏介质可能发生全反射,选项C、D正确.答案:ACD3.(多选)一束光从介质1射入介质2,如图所示.下列对于1、2两种介质的光学属性推断正确的是 ()A.介质1是光疏介质B.介质1的折射率大C.光在介质1中传播速度大D.光在介质2中传播速度大解析:光从介质1射入介质2,从光路图可以看出入射角为θ1=90°-60°=30°,折射角为θ2=90°-15°=75°,入射角小于折射角,说明介质1的折射率大,介质1是光密介质,选项A错误,选项B正确.由n=cv可知光在介质2中的传播速度大,选项C错误,选项D正确答案:BD4.(多选)光在某种介质中的传播速度是1.5×108m/s,光从该介质射向空气时 ()A.该介质的临界角是30°B.大于或等于30°的全部角都是临界角C.入射角大于或等于30°时都能发生全反射D.临界角可能是60°解析:由n=cv=2,sinC=1n知,临界角C答案:AC5.(2024·辽宁卷)一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光,光路如图所示.比如内芯中的a、b两束光,a光的()

A.频率小,发生全反射的临界角小B.频率大,发生全反射的临界角小C.频率小,发生全反射的临界角大D.频率大,发生全反射的临界角大解析:两束单色光的入射角相同,a光对应的折射角大,依据折射定律可知,a光的折射率小,则a光的频率小;由全反射的条件可知sinC=1n,故a光对应的临界角大,选项C正确答案:C6.下图是某种透亮物质制成的直角三棱镜ABD的截面图,光在棱镜中的传播速度为2.4×108m/s.一束光在纸面内垂直于AB所在的面射入棱镜,发觉光刚好不能从AD所在的面射出,光在真空中的传播速度为3.0×108m/s,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)透亮物质的折射率和直角三棱镜∠A的大小;(2)光从BD所在的面首次射出时的折射角α的正弦值.解析:(1)折射率与光速之间的关系是n=cv代入数据,解得n=1.25.由题意可知,光从AB所在的面垂直射入棱镜,恰好在AD所在的面发生全反射,光从BD所在的面射出,光路图如图所示.由sinC=1n,解得∠C由几何关系可知∠A=C=53°.(2)由几何关系知β=37°,由折射定律知n=sinα解得sinα=34答案:(1)1.2553°(2)3【拓展提高】7.在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示.有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为()

A.rB.1.5rC.2rD.2.5r

解析:如图所示,光束射到A点或B点时,入射角为60°,大于临界角C=arcsin

1=42°,发生全反射,由几何关系可知光其次次到达界面的时候与界面垂直;同理,在AB之间射入的光线都发生全反射.O点为△ABC的重心,设FC的长度为x,则由几何关系得xx+r=23,解得光斑半径x=答案:C8.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的.光导纤维由内、外两种材料制成,内芯材料的折射率为n1,外套材料的折射率为n2,如图所示的一束光信号与界面间的夹角为α,由内芯射向外套,要想在此界面发生全反射,必需满意的条件是 ()A.n1>n2,α大于某一值B.n1<n2,α大于某一值C.n1>n2,α小于某一值D.n1<n2,α小于某一值解析:光在内芯和外套的界面上发生全反射,则内芯的折射率n1大于外套的折射率n2,由于入射角要大于或等于临界角才能发生全反射,α应小于某一值,选项C正确.答案:C9.如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成四分之一圆弧状,一细束单色光由MN端面的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射,然后垂直PQ端面射出.(1)该玻璃棒的折射率是.

(2)若将入射光向N端平移,当光第一次射到弧面EF上时(选填“能”“不能”或“无法确定能否”)发生全反射.

解析:(1)因为一细束单色光由MN端面中点垂直射入,如图所示,所以光到达弧面EF界面时入射角为45°,又因为恰好发生全反射,所以临界角C=45°,由sinC=1n可知,该玻璃棒的折射率n=1sinC(2)若将入射光向N端平移,则光第一次射到弧面EF上时的入射角将增大,即大于临界角45°,所以能发生全反射.答案:(1)2(2)能10.(2024·广东卷)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透亮液体,液体上方是空气,其截面如图所示.一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动,它所发出的光束始终指向圆心O点.当光束与竖直方向成45°角时,恰好视察不到从液体表面射向空气的折射光束.已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v.解析:当光束与竖直方向成45°角时,恰好视察不到从液体表面射向空气的折射光束,即恰好发生了全反射,设临界角为C,则C=45°,由全反射的临界角和折射率的关系可得n=1sinC=1sin45°=2,再由公式n=cv得激光在液体中的传播速度v=c答案:2

22【挑战创新】11.如图所示,光液面传感器有一个像试管的玻璃管,在其中心插一块两面反光的玻璃板,入射光在玻璃管内壁与反光板之间发生多次反射,进入到玻璃管底部,然后从另一侧反射而出(与光纤原理相同).当透亮液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时,就可以通过光液面传感器监测出出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了,从而了解液面的高度.下列说法正确的是()A.玻璃管被液体包住之后,出射光强度增加B.玻璃管被液体包住之后,出射光消逝C.玻璃管