2024-2025学年高中物理第十三章2全反射练习含解析新人教版选修3-4

PAGEPAGE92.全反射基础巩固1关于全反射,下列说法正确的是()A.光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射B.光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射C.光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能产生全反射D.光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时有可能产生全反射解析：全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质,折射率大的介质相比于折射率小的介质是光密介质,同一种光在不同介质中传播,速度小说明这种介质是光密介质。答案：ACD2关于光的全反射和光纤的应用,下列说法正确的是()A.光由不同介质射入真空或空气时临界角不同B.玻璃是光密介质C.光纤通信是光导纤维的唯一应用D.光导纤维的工作原理是光的全反射解析：不同介质的折射率不同,所以光由不同的介质射入真空或空气时临界角不同,A项正确;光疏介质、光密介质是相对的,只有一种介质不能说是光疏介质还是光密介质,B项错误;光纤通信是光导纤维的主要应用,光导纤维还可应用到内窥镜、潜望镜等,C项错误;光导纤维的工作原理是光的全反射,D项正确。答案：AD3如图所示,一束光从空气中射向折射率n=2A.当θ1>45°时会发生全反射现象B.无论入射角是多大,折射角θ2都不会超过45°C.欲使折射角θ2=30°,应以θ1=45°的角度入射D.当入射角θ1=arctan解析：当入射光由光疏介质射入光密介质时,无论入射角有多大,都不会发生全反射,故A项错误。由sinθ1sinθ2=n=2,当θ1=90°时,θ2=45°,故B项正确。由sinθ1sinθ2=2,当θ2=30°时,θ1=45°,C项正确。由θ1=arctan2,得到tanθ1=2,设折射角为θ2答案：BCD4许多公园的水池底部都装有彩灯,当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时,光在水面发生的反射与折射现象(已知水对红光的折射率比对蓝光的小),下列光路图中可能正确的是()解析：红、蓝光都要发生反射,由题意红光的折射率较小,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,红光不肯定发生,故C项正确。答案：C5如图所示,扇形AOB为透亮柱状介质的横截面,圆心角∠AOB=60°,一束平行于角平分线OM的单色光由OA射入介质,经OA折射的光线恰好平行于OB。以下对介质的折射率值及折射光线中恰好射到M点的光线能不能发生全反射的说法正确的是()A.BC.D解析：画出光路图,并依据几何关系标出角度,如图所示,由图可知,介质的折射率n=sin60°sin30°=3答案：A6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()解析：光线垂直AB面射入,在到达AC面上时入射角i=60°,因光线的临界角C满意sinC=1n,C=45°,i>C,所以光线在AC面发生全反射;光线到达BC面上的入射角i'=30°,由于i'<C,所以有部分光线从BC答案：D7一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透亮体,如图甲所示,对其射出后的折射光线的强度进行记录,发觉折射光线的强度随着θ的改变而改变,如图乙的图线所示,此透亮体的临界角为,折射率为。

解析：由题图乙的图线可知,当θ小于等于30°,入射角大于等于60°,折射光线的强度为零,所以此透亮体的临界角为60°,由临界角公式sinC=1n答案：60°8右图是一个半径为R的半圆柱体透亮物的截面图,其轴线OA水平。现用一细束单色光水平入射到距O点33R处的C点,此时透亮(1)求透亮体对该单色光的折射率。(2)将细光束平移到距O点R2处,求出射光线与OA解析：(1)如图所示,光束由C处水平射入,在B处发生全反射,∠OBC为临界角,由几何关系得sinC=故n=(2)如图所示,光束由D点水平射入,在E点发生折射,入射角为∠OED=α,折射角为∠MEF=β,由几何关系得sinα=12RR=12,解得α=30°,由折射定律得n=sinβsinα=3,解得β=60°,由几何关系可知∠FOE=α,∠OFE=β-答案：(1)实力提升1△OMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的状况如图所示。由此可知()A.棱镜内a光的传播速度比b光的小B.棱镜内a光的传播速度比b光的大C.a光的波长比b光的长D.a光的频率比b光的高解析：依据对称性可知:a、b分别在界面处入射角相等,由于a未发生全反射,说明a光对应的临界角大,依据sinC=1n,na<nb,v=cn,棱镜内a光的传播速度比b光的大,根据cλ空=vλ介=f可得n=c答案：BC2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,光线射到A或B时,入射角大于临界角,发生全反射,而后由几何关系得到其次次到达界面的时候垂直射出。由几何关系可得EC=AC=AB=2r,即光斑半径为2r。答案：C3光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示,一条圆柱形的光导纤维,长为L,它的玻璃芯的折射率为n1,外层材料的折射率为n2,光在空气中的传播速度为c,若光从它的一端射入,经全反射后从另一端射出,所需的最长时间为t,则下列选项中正确的是(图中所标的φ为全反射的临界角)()A.n1>n2,t=B.n1<n2,tC.n1>n2,t=D.n1<n2,t答案：C4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,波长变短D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行解析：在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,折射率为3,A项正确;由光路的可逆性可知,在BC边上的入射角小于临界角,不会发生全反射,B项错误;由公式λ介=答案：AC★5一玻璃砖横截面如图所示,其中ABC为直角三角形(AC边未画出),AB为直角边,∠ABC=45°;ADC为一圆弧,其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖,则()A.从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光B.屏上有一亮区,其宽度小于AB边的长度C.屏上有一亮区,其宽度等于AC边的长度D.当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时,屏上亮区先渐渐变小然后渐渐变大解析：作光路图可知平行光从AB边射入后方向不变,射到BC边上时,由临界角公式可得sinC=1n=11.5=23答案：BD★6打磨某剖面如图所示的宝石时,必需将OP、OQ边与轴线的夹角θ切磨在θ1<θ<θ2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边后射向MN边的状况),则下列推断正确的是()A.若θ>θ2,光线肯定在OP边发生全反射B.若θ>θ2,光线会从OQ边射出C.若θ<θ1,光线会从OP边射出D.若θ<θ1,光线会在OP边发生全反射解析：光线在OP上的入射角i=90°-θ,θ越小,i越大,光在OP上肯定发生全反射,但在OQ上不肯定发生全反射,C项错误,D项正确;当i=C(临界角)时,θ=θ2,若θ>θ2,则光线在OP上不发生全反射,A、B项错误。答案：D★7如图所示,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO'表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光从下方垂直入射到半球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。求:(1)从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值;(2)距光轴R3解析：(1)如图所示,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角ic时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。i=ic①设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定