高中物理-全反射练习题
选修1高中物理《全反射》单元测试题含答案
选修1高中物理《全反射》单元测试题含答案一、全反射选择题1．如图所示为某透明均质圆柱形玻璃截面图，其中MN为过圆心O的水平直线。
现有两单色细光束a、b相对MN两侧对称，且平行MN照射玻璃柱体,经玻璃折射后两束光相交于P点，部分光路如图所示。
a、b两束光相比A．玻璃对a光的折射率小B．在玻璃中a光的传播速度小C．在玻璃中a光的传播时间短D．a、b光在P点都不能发生全反射2．如图，一束白光沿半径方向从A点射入半圆形玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光照在光屏上，a、b为折射光的上下边界，c为反射光，若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，可以观察到各色光在光屏上陆续消失，在光带完全消失之前，下列说法正确的有（）A．c光逐渐变暗B．ab光带逐渐变亮C．a光与b光相比，a光先消失D．单色光a通过玻璃砖所需的时间小于单色光b通过玻璃砖所需的时间3．如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面,且AB∥CD.光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是( )A．不可能发生全反射B．有可能发生全反射C．只要入射角i足够大就能发生全反射D．不知玻璃折射率，无法判断4．水下一点光源，发出a、b两单色光。
人在水面上方向下看，水面中心I区域有a光、b 光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。
下列判断不正确的是（）A．a、b光从I区域某点倾斜射出时，a光的折射角小B．在真空中，a光的波长大于b光的波长C．水对a光的折射率大于对b光的折射率D．水下a、b光能射到图中I区域以外区域5．右图是一个14圆柱体棱镜的截面图,图中E､F､G､H将半径OM分成5等份,虚线EE1､FF1､GG1､HH1平行于半径O N,O N边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=53,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线( )A．不能从圆弧NF1射出B．只能从圆弧NG1射出C．能从圆弧G H11射出D．能从圆弧1H M射出6．a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向平行玻璃砖，界面MN与PQ平行，光路如图所示．关于a、b两种单色光，下列说法正确的是( )A．该玻璃砖中a光的传播速度小于b光的传播速度B．a、b两种单色光从玻璃砖射向空气时，两单色光可能不平行C．若增大从空气射入玻璃时的入射角，a、b两种单色光在PQ界面可能发生全反射D．该玻璃砖对a光的折射率小于b光的折射率7．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角60θ=︒时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。
《第4章 光的折射和全反射》试卷及答案_高中物理选择性必修 第一册_鲁科版_2024-2025学年
《第4章光的折射和全反射》试卷(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、一束光线从空气射入水中时，下列说法正确的是：A、入射角等于折射角B、折射光线一定比入射光线偏离法线C、折射角大于入射角D、折射光线和入射光线分居法线两侧2、一束光线从水中射入空气时，下列说法正确的是：A、入射角大于折射角B、折射光线与入射光线在同一直线上C、折射光线一定偏离法线D、折射光线和入射光线分居法线两侧3、一束光线从空气（折射率为1.00）射入水（折射率为1.33），当入射角为45°时，折射角为多少度？A. 30°B. 40°C. 53.1°D. 78.7°4、当光从一种介质射入另一种介质时，如果反射光和折射光之间的夹角某一数值会等于90°，此时的入射角称为临界角。
当入射光的折射角为90°时，对应的入射角称为：A. 临界角B. 平行角C. 漫反射角D. 全反射角5、光从空气斜射入水中时（水和空气的折射率分别为n₁和n₂，且n₁ > n₂），下列关于折射现象的描述正确的是（）A. 折射光线与入射光线分居法线两侧B. 折射光线、入射光线和法线都在同一平面内C. 折射角小于入射角D. 折射光线、入射光线、法线都与光线方向相垂直6、一束单色光从水中斜射入空气时，下面的哪种情形会导致观察者看到光的路径出现一定的弯折？（）A. 增加入射水面的粗糙程度B. 提高观察者与入射水面的距离C. 小心调整观察者与法线的距离D. 旋转入射光线7、一束光线从空气射入水中，入射角为30°，已知水的折射率为1.33，则折射角最接近于：A. 22°B. 25°C. 30°D. 40°二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、下列关于光的折射现象的描述，正确的是：A、光从空气进入水中时，传播速度变慢，折射角大于入射角。
高中物理(新人教版)选择性必修一课后习题：全反射(课后习题)【含答案及解析】
全反射课后篇巩固提升必备知识基础练1.关于全反射,下列叙述正确的是()A.发生全反射时仍有折射光线,只是折射光线非常弱B.光从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象C.光从光密介质射向光疏介质时,可能不发生全反射现象D.光从光疏介质射向光密介质时,可能发生全反射现象,二者缺一不可,故选项B、D错误,C正确;发生全反射时,折射光线全部消失,只剩下反射光线,选项A错误。
2.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,正确的是(玻璃的折射率为1.5)()A.图乙、丙、丁B.图乙、丁C.图乙、丙D.图甲、丙,光由空气进入玻璃,由光疏介质进入光密介质,应有θ1>θ2,乙正确,甲错误;题图丙、丁情景中,光由玻璃进入空气中,sin C=1n =23<√22=sin 45°,即C<45°,即入射角大于临界角,应发生全反射,丙错误,丁正确。
3.(2021山东潍坊一中高二期末)将塑料瓶下侧开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。
将激光水平射向塑料瓶小孔,观察到激光束沿水流方向发生了弯曲,光被限制在水流内。
则下列说法正确的是()A.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生折射B.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射C.改用折射率更大的液体,激光束便不能被限制在水流内D.激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度,就像光导纤维一样,选项A错误,B正确;改用折射率更大的液体,根据sin C=1n,得临界角变小,光束仍可在水流中发生全反射,选项C错误;根据v=cn 可知,激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度,选项D错误。
4.三种透明介质叠放在一起,且相互平行,一束光在Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射后,射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面,发生折射,如图所示,设定光在这三种介质中的速率分别是v1、v2、v3,则它们的大小关系是()A.v1>v2>v3B.v1>v3>v2C.v1<v2<v3D.v2>v1>v3Ⅰ和Ⅱ两介质的界面上发生了全反射,说明Ⅰ的折射率小于Ⅱ的折射率,即n1<n2;光射向Ⅱ和Ⅲ两介质界面时发生了折射,而且折射角大于入射角,说明Ⅱ的折射率大于Ⅲ的折射率,即n2>n3;介质Ⅰ与Ⅲ相比较,介质Ⅰ的折射率小于介质Ⅲ的折射率,即有n1<n3,所以有n2>n3>n1,根据光在这三种介质中的速率公式v=cn 得知,光速与折射率成反比,则v1>v3>v2。
高中物理【光的折射 全反射】典型题(带解析)
高中物理【光的折射全反射】典型题1．(多选)已知介质对某单色光的临界角为θ，则()A．该介质对此单色光的折射率为1sin θB．此单色光在该介质中传播速度为c sin θ(c为真空中光速)C．此单色光在该介质中的波长是真空中波长的sin θ倍D．此单色光在该介质中的频率是真空中的1sin θ解析：选ABC．介质对该单色光的临界角为θ，它的折射率n＝1sin θ，A正确；此单色光在介质中的传播速度v＝cn＝c sinθ，B正确；波长λ＝vf＝c sin θcλ0＝λ0sin θ，C正确；光的频率是由光源决定的，与介质无关，D错误．2．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是()A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大解析：选A．光纤内芯比外套折射率大，在内芯与外套的界面上发生全反射，A对，B 错；频率大的光，波长短，折射率大，在光纤中传播速度小，C、D错．3．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，则()A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a<n bC．λa<λb，n a<n b D．λa>λb，n a>n b解析：选B ．一束光经过三棱镜折射后，折射率小的光偏折较小，而折射率小的光波长较长．所以λa >λb ，n a <n b .故选项B 正确．4．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 点射出时的折射角________(选填“小于”“等于”或“大于”)60°.解析：根据题述和图示可知，i ＝60°，γ＝30°，由折射定律，玻璃对红光的折射率n ＝sin isin γ＝ 3.若改用蓝光沿同一路径入射，由于玻璃对蓝光的折射率大于玻璃对红光的折射率，则光线在D 点射出时的折射角大于60°.答案：3 大于5．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中．某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出．若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为( )A ．1＋sin 2θB ．1＋cos 2θC ．1＋cos 2θD ．1＋sin 2θ解析：选D ．设介质中发生全反射的临界角为α，如图．则由全反射临界角与α的关系可知：sin α＝1n.由图，经多次全反射后从右端射出时，入射角和反射角满足关系：n ＝sin θsin ⎝⎛⎭⎫π2－a .联立两式可得n ＝ 1＋sin 2 θ.6.如图，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R 3的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O 点的距离． 解析： (1)如图，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i c 时，对应入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为l .i ＝i c ①设n 是玻璃的折射率，由全反射临界角的定义有n sin i c ＝1②由几何关系有sin i ＝l R③ 联立①②③式并利用题给条件，得l ＝23R .④ (2)设与光轴相距R 3的光线在球面B 点发生折射时的入射角和折射角分别为i 1和γ1，由折射定律有n sin i 1＝sin γ1⑤设折射光线与光轴的交点为C ，在△OBC 中，由正弦定理有sin ∠C R ＝sin(180°－γ1)OC⑥ 由几何关系有∠C ＝γ1－i 1⑦sin i 1＝13⑧ 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得OC ＝3(22＋3)5R ≈2.74R .⑨ 答案：(1)23R (2)2.74R7．(多选)如图所示，O1O2是半圆形玻璃砖过圆心的法线，a、b是关于O1O2对称的两束平行单色光束，两光束从玻璃砖右方射出后的光路图如图所示，则下列说法正确的是()A．该玻璃砖对a光的折射率比对b光的折射率小B．有可能a是绿光，b是红光C．两光束从空气进入玻璃的过程中各自的频率均不变D．在真空中，a光的波长比b光的波长长解析：选ACD．由题图可知，b光偏离原来的传播方向较多，玻璃对b光的折射率大，故A正确；玻璃对b光的折射率大，b光的频率高，故B错误；光在不同介质中传播，频率不变，故C正确；根据真空中波速c＝λν，b光频率高，波长短，故D正确．8．如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射，进入到玻璃管底部，然后在另一侧反射而出(与光纤原理相同)．当透明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．以下说法正确的是()A．玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强B．玻璃管被液体包住之后，出射光消失C．玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱D．玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变解析：选C．玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃管壁中射出．当玻璃管被透明液体包住之后，液体的折射率大于玻璃管壁的折射率时，光线不再发生全反射，有一部分光线进入液体，反射光的强度会减弱，故C 正确．9．(多选)如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射入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，则下列说法正确的是( )A ．该棱镜的折射率为 3B ．光在F 点发生全反射C ．光从空气进入棱镜，波长变短D ．光从空气进入棱镜，波速变小解析：选ACD ．在E 点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，由n ＝sin 60°sin 30°可得折射率为3，故A 正确；由几何关系可知，在BC 边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B 错；由公式v ＝c n可知，光从空气进入棱镜，波速变小，又v ＝λf ，光从空气进入棱镜，波长变短，故C 、D 正确．10.如图，一玻璃工件的上半部是半径为R 的半球体，O 点为球心；下半部是半径为R 、高为2R 的圆柱体，圆柱体底面镀有反射膜．有一平行于中心轴OC 的光线从半球面射入，该光线与OC 之间的距离为0.6R .已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行(不考虑多次反射)．求该玻璃的折射率．解析：如图，根据光路的对称性和光路可逆性，与入射光线相对于OC 轴对称的出射光线一定与入射光线平行．这样，从半球面射入的折射光线，将从圆柱体底面中心C 点反射．设光线在半球面的入射角为i ，折射角为γ.由折射定律有sin i ＝n sin γ①由正弦定理有sin γ2R ＝sin(i －γ)R ② 由几何关系，入射点的法线与OC 的夹角为i .由题设条件和几何关系有sin i ＝L R③ 式中L 是入射光线与OC 的距离，L ＝0.6R .由②③式和题给数据得sin γ＝6205④ 由①③④式和题给数据得n ＝ 2.05≈1.43答案： 2.05(或1.43)11．如图所示，在注满水的游泳池的池底有一点光源A ，它到池边的水平距离为3.0 m ．从点光源A 射向池边的光线AB 与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角，水的折射率为43.(1)求池内的水深；(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上，他的眼睛到池面的高度为2.0 m ．当他看到正前下方的点光源A 时，他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字)．解析：(1)光由A 射向B 恰好发生全反射，光路如图甲所示．甲则sin θ＝1n ，得sin θ＝34又|AO |＝3 m ，由几何关系可得：|AB |＝4 m ，|BO |＝7 m ，所以水深7 m.(2)光由A 点射入救生员眼中光路图如图乙所示．乙由折射定律n ＝sin 45°sin α可知sin α＝328tan α＝323＝32323 设|BE |＝x ，由几何关系得tan α＝|AQ ||QE |＝3 m －x 7 m代入数据得x ＝⎝⎛⎭⎫3－316123 m ≈1.3 m ， 由几何关系得，救生员到池边的水平距离为 |BC |＝2 m －x ≈0.7 m答案：(1)7 m (2)0.7 m。
选修1高中物理 《全反射》单元测试题含答案(1)
选修1高中物理 《全反射》单元测试题含答案(1)一、全反射 选择题1．如图所示，一束光从空气中射向折射率n =2的某种玻璃的表面，i 表示入射角，光在真空中的传播速度c =3×108m/s ，则下列说法中正确的是（ ）A ．当i ＞45°时会发生全反射现象B ．无论入射角是多大，折射角r 都不会超过45°C ．欲使折射角r =30°应以i =45°的角度入射D ．当入射角tani=2时，反射光线跟折射光线恰好垂直 E.光在该玻璃中的传播速度v =1.5×108m/s2．如图为一玻璃球过球心的横截面，玻璃球的半径为R ，O 为球心，AB 为直径，来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB 。
另一光线BN 恰好在N 点发生全反射，已知30ABM ∠=︒，则（ ）A ．光在玻璃球中的传播速度3v =，c 为光速 B ．发生全反射时的临界角60C =︒ C ．球心到BN 的距离为3d R = D ．球心到BN 的距离为3d R =3．如图所示，EOFGC 为某种透明介质的截面图，EC 是半径为R 的四分之一圆弧，OFGC 是一个正方形AB 为足够大的水平屏幕并紧贴介质的底面，由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O ，该介质对红光和紫光的折射率分别为12323n n ==中的速度为c ，则A ．红光在介质中的传播速度为22红=v c B ．随着角度α逐渐变大的过程中，紫光和红光依次发生全反射C ．当53α︒=时，光在屏幕AF 上出现了两个亮斑，则这两个亮斑之间的距离为3914-R D ．红光在玻璃中的频率比空气中的频率大4．如图所示，一光束包含两种不同频率的单色光，从空气射向两面平行的玻璃砖上表面，玻璃砖下表面有反射层，光束经两次折射和一次反射后，从玻璃砖上表面分为a 、b 两束单色光射出。
下列说法正确的是（ ）A ．a 光的频率小于b 光的频率B ．光束a 在空气中的波长较大C ．出射光束a 、b 一定相互平行D ．a 、b 两色光从同种玻璃射向空气时，a 光发生全反射的临界角大5．如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方．一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O 点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带．若入射点由A 向B 缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是（ ）A．减弱，紫光B．减弱，红光C．增强，紫光D．增强,红光6．一束白光从顶角为 的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则A．红光最先消失，紫光最后消失B．紫光最先消失，红光最后消失C．紫光最先消失，黄光最后消失D．红光最先消失，黄光最后消失7．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（）A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大8．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子．涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、b时两种不同频率的单色光，则两光A．在同种玻璃种传播，a光的传播速度一定大于b光B．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b光侧移量大C．分别照射同一光电管，若b光能引起光电效应，a光一定也能D．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a光9．如图所示是一个用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱的镜截面图。
高中物理选修3-4：专题《全反射》含解析
专题六全反射的综合应用(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题所给的四个选项中，至少有一个选项符合题意)1．下列现象应用了全反射原理的是()A．平面镜反射光线改变了光的传播方向B．早晨，在太阳光照射下的露水珠特别明亮C．静止的水面形成岸旁景物清晰的“倒影”D．教室里的黑板“反光”，部分同学看不清黑板上的内容2．空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图甲所示．方框内有两个折射率n＝1.5的全反射玻璃棱镜．下列选项中给出了两棱镜四种放置方式的示意图．其中能产生如图甲所示效果的是()3．光导纤维由折射率为n1的材料制成内芯，在外层包上折射率为n2的外套，光线在内芯与外套的界面上发生全反射．下列说法中正确的是()A．内芯和外套的折射率应满足n1>n2B．内芯和外套的折射率应满足n1<n2C．从左端面入射的光线，其入射角必须大于某值，光才能被传导D．从左端面入射的光线，其入射角必须小于某值，光才能被传导4．如图所示，已知介质Ⅰ为空气，介质Ⅱ的折射率为2，则下列说法正确的是()A．光线a、b都不能发生全反射B．光线a、b都能发生全反射C．光线a发生全反射，光线b不发生全反射D．光线a不发生全反射，光线b发生全反射5．如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是( )6．如图所示，水的折射率为n ，水面上漂浮着一圆木板，圆木板中央插着一根大头针，且在水中部分长为h .若从圆木板四周恰好看不到大头针的顶尖P ，则圆木板的面积为( ) A.πh n 2－1 B.πh n 2＋1 C.πh 2n 2－1 D.πh 2n 2＋17．如图所示，为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy ，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小．现有一束单色光a 从原点O 处以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则单色光a 在该材料内部可能的传播途径是下图中( )8．如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ 的左下方．一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O 点发生反射和折射，折射光在光屏上呈现七色光带，a 、b 是其中的两单色光．若入射点由A 向B 缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O 点，观察到各色光在光屏上陆续消失．下列说法正确的是( )A ．紫光最先消失B ．红光最先消失C ．a 光在玻璃中的传播速度小于b 光在玻璃中的传播速度D ．通过同一双缝发生干涉，a 光相邻条纹间距小于b 光条纹间距9.如图所示，一束红光P A 从A 点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B 反射后到达C 点，CQ 为出射光线，O 点为球形水珠的球心．下列判断中正确的是( )A ．光线在B 点可能发生了全反射B ．光从空气进入球形水珠后，波长变长了C ．光从空气进入球形水珠后，频率增大了D ．仅将红光改为紫光，光从A 点射入后到达第一个反射点的时间增加了10．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是()A．单色光1的波长小于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角11．如图所示为一直角棱镜的横截面，∠bac＝90°，∠abc＝60°.一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜．已知棱镜材料的折射率n＝2，若不考虑原入射光在bc面上的反射光，则有光线()A．从ab面射出B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交D．从bc面射出，且与bc面垂直12．一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，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13.(8分)如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径．来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射．已知∠ABM＝30°，求：(1)玻璃的折射率；(2)球心O到BN的距离．14.(8分)如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜ABC，∠A等于30°，一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜，发现光线刚好不能从BC面射出，而是最后从AC面射出．求：(1)透明物质的折射率n；(2)光线从AC面射出时的折射角α.(结果可以用α的三角函数表示)15．(12分)如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角θ1＝45°，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点．(1)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；(2)求该棱镜的折射率n；(3)求光线在该棱镜中传播的速度大小v(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×108 m/s)．16.(12分)一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示．玻璃的折射率为n＝ 2.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？(2)一细束光线在O点左侧与O相距32R处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置．参考答案与解析1．[145] 【解析】选B.平面镜反射光线改变了光的传播方向，这是光的反射现象，故A 错误；露水中有时看上去特别明亮，是由于光从露水射入空气时发生全反射形成的，故B 正确；静止的水面形成岸旁景物清晰的“倒影”，这是光的反射现象，故C 错误；教室里的黑板“反光”，部分同学看不清黑板上的内容，是由光的反射导致的，故D 错误．2．[146] 【解析】选B.四个选项产生的光路效果如下图所示：由上图可知B 项正确．3．[147] 【解析】选AD.光导纤维内芯的折射率要大于外套的折射率，这样才能使光线发生全反射，但在界面上要发生全反射还需要在界面上的入射角大于或等于临界角，由几何关系知，光线在左端面的入射角越大，在界面处的入射角就越小．4．[148] 【解析】选A.根据发生全反射的条件，光从光密介质射到光疏介质中时，介质Ⅱ对介质Ⅰ来说是光密介质，所以光线从介质Ⅱ射入介质Ⅰ可能发生全反射，临界角sin C ＝1n ＝12，C ＝45°.注意题图中光线b 与界面的夹角为60°，而此时的入射角为30°，30°<45°，故光线b 不能发生全反射，故正确选项为A.5．[149] 【解析】选A.①光从玻璃砖射向空气时，如果入射角大于临界角，则发生全反射；如果入射角小于临界角，则在界面处既有反射光线，又有折射光线，但折射角应大于入射角，选项A 正确，选项C 错误．②当光从空气射入玻璃砖时，在界面处既有反射光线，又有折射光线，且入射角大于折射角，选项B 、D 错误．6．[150] 【解析】选C.当P 点光线射到圆木板边缘时恰好发生全反射，即在空气中没有出射光线，则圆木板半径r ＝h tan C ，又由全反射公式sin C ＝1n ，cos C ＝n 2－1n， 即tan C ＝1n 2－1，则r ＝h n 2－1.面积S ＝πr 2＝πh 2n 2－1，C 正确． 7．[151] 【解析】选D.由于光线从空气射入透明的光学材料，则y 轴作为入射界面，所以法线在x 轴上，因为该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小，所以开始折射光线向x 轴方向偏．8．[152] 【解析】选A.光线从玻璃砖射入空气，入射角增大时，折射角也增大，折射光强度减弱．当入射角达到全反射临界角时该光将发生全反射，从光屏上消失．因紫色光的折射率最大，发生全反射的临界角最小，故紫光最先发生全反射，在光屏上最先消失．红光最后发生全反射，在光屏上最后消失，故A 正确，B 错误；根据偏折程度可知a 光的折射率小于b 光的折射率，由v ＝c n分析可知a 光在玻璃中的传播速度大于b 光在玻璃中的传播速度，故C 错误；光的折射率小，频率小，波长长，而双缝干涉条纹的间距与波长成正比，所以a 光双缝干涉条纹间距大于b 光条纹间距，故D 错误．9．[153] 【解析】选D.由于从A 点折射时的折射角等于从B 点反射时的入射角，由光路可逆性可知，光线在B 点不会发生全反射，选项A 错误；光从空气进入水珠后，光的传播速度变小，频率不变，由v ＝λf 可知，波长变短，选项B 、C 错误；仅将红光改为紫光，紫光在A 点折射后的折射角变小，路径变长，且由v ＝c n知，v 红＞v 紫，则紫光到达第一个反射点的时间增加，选项D 正确．10．[154] 【解析】选AD.由题图可知，光线1的折射率大，频率高，波长小，在介质中传播速度小，因而产生全反射的临界角小，选项A 、D 正确，B 错误．设玻璃板的宽度为d ，由n ＝sin θ1sin θ2，在玻璃板中传播的距离l ＝d cos θ2，传播的速度v ＝c n，所以光在玻璃板中传播的时间t ＝l v ＝d sin θ1c sin θ2cos θ2＝2d sin θ1c sin 2θ2，若光线1、2的折射角为θ2和θ2′，满足θ2＋θ2′＝90°时，有sin 2θ2＝sin 2θ2′，两种色光透过玻璃砖的时间相同，所以两束光在玻璃砖中传播的时间可能相等也可能不相等，选项C 错误．11．[155] 【解析】选BD.依题意作出光在棱镜中的光路图，如图所示，显然，光在ab 面上的入射角为i ＝60°，大于光在该棱镜中的全反射临界角C ＝arcsin 22＝45°，则光在ab 面上发生全反射，接着以i ′＝30°的入射角射到ac 界面上，因i ′＜45°，光在ac 面上不发生全反射而发生反射和折射，其反射角i ′＝30°，反射光线正好与bc 面垂直，故B 、D 两项正确．12．[156] 【解析】选BD.材料的折射率n ＝1.5，临界角小于45°，从AB 面射入的所有光线在BC 面上都发生全反射，所以没有光线从BC 面射出，A 错误；从AB 面中间附近射入的光线到达圆弧ADC 面时，入射角较小，不发生全反射，可以从圆弧面折射出来，所以屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度，故B 正确；当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小，一旦越过折射光线的交点后，亮区逐渐变大，故D 正确．13．[157] 【解析】(1)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知，i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得n ＝sin r sin i，代入数据得n ＝ 3. (2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角C ，sin C ＝1n设球心到BN 的距离为d ，由几何知识可知d ＝R sin C ，联立得d ＝33R . 【答案】(1)3 (2)33R 14．[158] 【解析】(1)由题意可知，光线从AB 边垂直射入，恰好在BC 面发生全反射，光线最后从AC 面射出，光路图如图．设该透明物质的临界角为C ，由几何关系可知C ＝θ1＝θ2＝60°，sin C ＝1n解得：n ＝233. (2)由几何关系知：β＝30°由折射定律n ＝sin αsin β，解得：sin α＝33. 【答案】(1)233 (2)sin α＝3315．[159] 【解析】(1)如图所示．(2)光线在BC 面上恰好发生全反射，入射角等于临界角C ，sin C ＝1n ，cos C ＝n 2－1n. 光线在AB 界面上发生折射，折射角θ2＝90°－C ，由几何关系得sin θ2＝cos C .由折射定律得n ＝sin θ1sin θ2，解得n ＝62. (3)光线在该棱镜中传播的速度大小v ＝c n＝6×108 m/s. 【答案】见解析16．[160] 【解析】(1)在O 点左侧，设从E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角θ，则OE 区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图．由全反射条件有sin θ＝1n① 由几何关系有OE ＝R sin θ② 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l ＝2OE③联立①②③式，代入已知数据得l＝2R.(2)设光线在距O点32R的C点射入后，在上表面的入射角为α，由几何关系及①式和已知条件得α＝60°＞θ光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图．由反射定律和几何关系得OG＝OC＝3 2R射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出．【答案】见解析。
选修1高中物理 《全反射》单元测试题含答案(1)
选修1高中物理 《全反射》单元测试题含答案(1)一、全反射 选择题1．白光是由多种单色光构成的，点光源S 发出的一束白光由空气斜射到横截面为矩形acdb 的玻璃砖上表面的O 点，S 、O 和d 三点位于同一直线上，θ为入射角，如图所示．则下列关于入射光线和折射光线的说法正确的是( )A ．当θ增大时，光可能在ab 界面发生全反射B ．当θ增大时，光可能射到bd 界面，并可能在bd 界面发生全反射C ．射到cd 界面的光，一定不能在cd 界面发生全反射D ．射到cd 界面的光，并从cd 界面射出，射出的各种色光一定互相平行 2．如图所示是一玻璃球体，其半径为R ，O 为球心，AB 为水平直径。
M 点是玻璃球的最高点，来自B 点的光线BD 从D 点射出，出射光线平行于AB ，已知∠ABD =30︒，光在真空中的传播速度为c ，则（ ）A ．此玻璃的折射率为2B ．光线从B 传播到D 的时间为3R cC ．若增大∠ABD ，光线不可能在DM 段发生全反射现象D ．若减小∠ABD ，从AD 段射出的光线仍平行于AB3．如图所示，EOFGC 为某种透明介质的截面图，EC 是半径为R 的四分之一圆弧，OFGC 是一个正方形AB 为足够大的水平屏幕并紧贴介质的底面，由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心O ，该介质对红光和紫光的折射率分别为12323n n ==中的速度为c ，则A ．红光在介质中的传播速度为22红=v c B ．随着角度α逐渐变大的过程中，紫光和红光依次发生全反射C ．当53α︒=时，光在屏幕AF 上出现了两个亮斑，则这两个亮斑之间的距离为3914-R D ．红光在玻璃中的频率比空气中的频率大4．a 、b 两种单色光以相同的入射角从空气斜射向平行玻璃砖，界面MN 与PQ 平行，光路如图所示．关于a 、b 两种单色光，下列说法正确的是( )A ．该玻璃砖中a 光的传播速度小于b 光的传播速度B ．a 、b 两种单色光从玻璃砖射向空气时，两单色光可能不平行C ．若增大从空气射入玻璃时的入射角，a 、b 两种单色光在PQ 界面可能发生全反射D ．该玻璃砖对a 光的折射率小于b 光的折射率5．如图所示，圆心为O 、半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P 点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角60θ=︒时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。
选修1高中物理 《全反射》单元测试题(含答案)
选修1高中物理 《全反射》单元测试题(含答案)一、全反射 选择题1．中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在《玄真子．涛之灵》中写道：“雨色映日而为虹”，从物理学的角度看，虹时太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的，右图是彩虹成因的简化示意图，其中a 、b 时两种不同频率的单色光，则两光A ．在同种玻璃种传播，a 光的传播速度一定大于b 光B ．以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大C ．分别照射同一光电管，若b 光能引起光电效应，a 光一定也能D ．以相同的入射角从水中射入空气，在空气张只能看到一种光时，一定是a 光2．很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是 ( )A ．B ．C ．D ．3．如图所示，AOB 为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO 面上的C 点，入射光线与AO 面的夹角为30°，折射光线平行于BO 边，圆弧的半径为R ，C 点到BO 面的距离为2R ，AD ⊥BO ，∠DAO =30°，光在空气中的传播速度为c ，下列说法正确的是（ ）A．玻璃砖的折射率2B．光线在AB圆弧面上出射时的折射角30°C．光线会在AB圆弧面上发生全反射D．光在玻璃砖中传播的时间为2R c4．如图所示是一玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。
M点是玻璃球的最高点，来自B点的光线BD从D点射出，出射光线平行于AB，已知∠ABD=30︒，光在真空中的传播速度为c，则（）A．此玻璃的折射率为2B．光线从B传播到D的时间为3R cC．若增大∠ABD，光线不可能在DM段发生全反射现象D．若减小∠ABD，从AD段射出的光线仍平行于AB5．如图所示，置于空气中的厚玻璃板，AB、CD分别是玻璃板的上、下表面,且AB∥CD.光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是( )A．不可能发生全反射B．有可能发生全反射C．只要入射角i足够大就能发生全反射D．不知玻璃折射率，无法判断6．水下一点光源，发出a、b两单色光。
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高中物理-全反射练习题
基础·巩固
1.关于全反射,下列说法中正确的是（ ）
A.发生全反射时,仍有折射光线,只是折射光线非常弱,因此可以认为不存在折射光线而只有反射光线
B.光线从光密介质射向光疏介质时,一定会发生全反射现象
C.光从光疏介质射向光密介质时,不可能发生全反射现象
D.水或玻璃中的气泡看起来特别亮,就是因为光从水或玻璃射向气泡时,在界面发生全反射 解析：全反射发生的条件是当光从光密介质射向光疏介质时,且入射角大于或等于临界时发生的现象,发生全反射时全部光线均不进入光疏介质. 答案：CD
2.光线由空气透过半圆形玻璃砖,再射入空气的光路图中,如图13-7-19所示,正确的是（玻璃的折射率为1.5）（ ）
图13-7-19
A.图乙、丙、丁
B.图甲、丁
C.图乙、丙
D.图甲、丙
解析：光线由空气进入玻璃砖中时,入射角大于折射角,由玻璃砖射入空气时,入射角小于折射角,由临界角计算公式得C=arcsin n
1
=arcsin 5.11=41°49′,入射角50°大于临界角,将
发生全反射,故正确答案是A. 答案：A
3.如图13-7-20所示,光线从空气垂直射入折射率为2的棱镜界面的BC 上,出射光浅与所在界面的夹角为( )
图13-7-20
A.30°
B.45°
C.60°
D.90° 解析：光路图如图所示,设此棱镜的临界角为C,则sinC=
n 1
=2
2,故C=45°.光线在AB 面上发生全反射,又n=
︒
30sin sin α
=2,所以sinα=22,所以α=45°.
答案：B
4.用折射率为1.5的玻璃制成等边三棱镜,一束光线垂直于棱镜的一个表面入射.图13-4-21中光路正确的是（ ）
图13-4-21
解析：求玻璃的临界角：sinC=
n 1=3
25.11 ,光射向棱镜的另一侧面时,入射角为60°,sin60°=23＞3
2
,则C ＜60°,必发生全反射,D 选项正确. 答案：D
5.截面为等腰三角形的三棱镜,它的两个底角都为30°,棱镜的折射率为2.两条平行光线垂直于棱镜底面入射,如图13-4-22所示,两条光线由棱镜射出时所成的角度为（ ）
图13-4-22
A.30°
B.60°
C.90°
D.120° 解析：棱镜材料的临界角：sinC=n 1=2
1
=22,则C=45°,从题图可知光线从棱镜内射向另
一侧面的入射角i=30°＜C,光线从侧面折射出,根据折射定律
n=
i
r
sin sin ,sinr=nsini=2×sin30°=22,则r=45°,同理可知第二条出射光线偏离法线也
是45°,从图中的四边形可求出
α=360°-120°-90°-90°=60°,β=360°-135°-135°-α=90°-60°=30°,A 选项正确.
答案：A
6.（1）用简明的语言表述临界角的定义.（2）玻璃和空气相接触,试画出入射角等于临界角时的光路图,并标明临界角.（3）当透明介质处在真空中时,根据临界角的定义导出透明介质的折射率n 为临界角C 的关系式. 解析：（1）光从光密介质射到光疏介质中,折射角为90°时的入射角叫做临界角. （2）如右图,C 为临界角.
（3）用n 表示透明介质的折射率,C 表示临界角,由折射定律n=
C sin 90sin ︒得sinC=n
1
.
7.有人在河中游泳,头部露出水面,在某一些位置当他低头向水中观察时,看到河底有一静止物体跟他眼睛正好在同一竖直线上.这个人再向前游10 m,正好不能看见此物体,河水深________________m （水的折射率为4/3）. 解析：由题意作图,知C 为临界角,
则sinC=
n 1=4
3
.① 从图可得sinC=2
2
1212h
+.②
联立①②得：
43=221212h
+,解之得：h≈10.6 m.
答案：10.6 m
8.为了测定某种材料制成的长方体的折射率,用一束光线从AB 面以60°入射角射入长方体时光线刚好不能从BC 面射出,如图13-7-23所示.该材料的折射率是____________________.
图13-7-23
解析：如右图所示,根据折射定律：
n=
r
sin 60sin ︒
①
由题意可知：sinC=n
1② 而C=90°-r③ 由②③得cosr=
n
1④ 而cosr=r 2sin 1-代入④得r 2sin 1-⑤ 联立①和⑤得,n=
2
7. 答案：
2
7 综合·应用
9.图13-7-24中的等腰直角三角形表示三棱镜,光线垂直于一个面入射,在底面上发生全反射,由此看出棱镜的折射率不可能是（ ）
图13-7-24
A.1.7
B.1.8
C.1.5
D.1.36
解析：光线射向底边的入射角为45°,因为发生全反射,所以临界角要小于45°,故n ＞
2,D 选项不可能.
答案：D
10.三棱镜ABC 的顶角θ=41.30°,一束白光以较大的入射角从棱镜的一个侧面射入,通过棱镜后从另一侧面射出,在光屏上形成由红到紫的彩色光带如图13-7-25所示,已知各色光在棱镜中的折射率和临界角如下表所表：
色光 红 橙 黄 绿 蓝 紫 折射率
1.513
1.514
1.517
1.519
1.528
1.532
临界角 41.37° 41.34° 41.25° 41.17° 40.88° 40.75°
当入射角α逐渐减小到零的过程中,彩色光带的变化情况是（ ） A.紫光最先消失,最后只剩橙、红光 B.紫光最先消失,最后只剩黄、橙、红光 C.红光最先消失,最后只剩紫、蓝光 D.红光最先消失,最后只剩紫、蓝、绿光
解析：当入射角α减小时,进入AB 面内的折射角γ也减小,射至另一侧面AC 上的入射角β=θ=41.30°,由题中的临界角表可知,此时β已超过黄、绿、蓝、紫各色光的临界角,表示这四种色光不会从AC 面出射,由于紫光的临界角最小,在α减小到零的过程中必将最先消失.所以最后仅剩橙光、红光从AC 射出. 答案：A
11.图13-7-26所示的直角三棱镜中∠A=70°,入射光线垂直于AB 面,求光线从棱镜第一次折射入空气时的折射角,并作出光路图,已知折射率n=2.
图13-7-26
解析：由sinC=
n
1
得,临介角C=45°,作垂直AB 的入射光线OO 1,在AC 界面上入射点为O 1,由图中几何关系可知∠1=70°,由反射定律得∠2=70°,作出反射光线O 1、O 2,在BC 上的入射点O 2,由图中的几何关系知,∠3=50°＞45°,光线还发生全反射,由反射定律知∠4=50°,作出反射光线O 2O 3,在AC 上的入射点为O 3,由几何关系可知∠5=30°＜45°,不能发生全反射,光线由O 3点折射出,根据折射定律n=i r sin sin ,得sinr=nsini=2×sin30°=2×21
=2
2,则∠6=45°.
答案：45° 光路图如图所示.
12.在厚度为d 、折射率为n 的大玻璃板下表面,有一个半径为r 的圆形发光面.为了从玻璃板的上方看不见这个圆形发光面,可在玻璃板的上表面贴一块圆形纸片,问所贴纸片的最小半径应为多大？
解析：根据题述,光路如图所示,S 点为圆形发光面边缘上一点.由该点发出的光线能射出玻璃板的范围由临界光线SA 确定,当入射角大于临界角C 时,光线就不能射出玻璃板了.
答案：图中Δr=dtanC=d C C cos sin ,而sinC=n 1
,则cosC=n n 12-,所以Δr=1
2-n d
故应贴圆纸片的最小半径R=r+Δr=r+
1
2
-n d。