4.3光的全反射 同步练习（Word版含解析）.docx

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1、鲁科版（2019）选择性必修一 4. 3光的全反射同步练习一、单选题I.如图所示，有三块等腰直角三角形的透明材料（图中的I、II、ni）恰好拼成一个 长方形。从4点垂直于底边射入的单色光在b处发生全反射，在c、。处连续发生两 次折射后射出。若该单色光在三块材料的传播速率依次为v、以、归，卜.列关系式中正A. v2Vjv3B. v3 V） v2C. v3 v2 v,D. v, v2 v32.如图所示为一个边长为a的实心透明正立方体，在正立方体底面正方形中心。点放 置一个单色点光源，该点光源发出的部分光通过透明正立方体折射出来。己知该单色 光在透明正立方体材料中的折射率为片石，真空中的光速为c。下

2、列说法中正确的是( )A.从。点发出的光传播到正立方体侧面48力卬各点所需时间相等B.从。点发出的光传播到正立方体上表面需要的最短时间为四 2c2C.观察者从左向右观察，在488面上看到的亮斑面积为也32D.观察者从上向下观察，在ABC。面上看到的亮斑面积为初83.如图所示，一半圆形玻璃砖，C点为其圆心，直线。过C点与玻璃砖上表面垂直。与直线OO平行且等距的两束不同频率的细光。、力从空气射入玻璃破，折射后相参考答案:1. A【解析】【分析】【详解】设I、n、iii三种材料对光的折射率分别为/, 2, 3。根据全反射条件，光从I射向n时 发生了全反射，则有%,光从I射向HI时发生了折射，由题图知

3、入射角大于折射角， 则有“%,所以%“4, C错误，D正 确。故选D。7. C【解析】【详解】A.临界角为.1 3 sinC = n 4又因为12币币 3出+(12 4 4所以不发生全反射，小鱼能看到水面上方的景物，A错误；B.根据折射定律，小鱼位于4点时，水面上方的人看到小鱼的深度小于36cm, B错误； C.当小鱼上浮10cm时.12/73sin i2 = /才 0.77 = 0.75-,26?+(12 24所以i2C发生全反射，水面上方的人不可能看到小鱼，小鱼也不能看到水面上方的景物，C正确, 答案第4页，共15页D错误。故选C。8. C【解析】【分析】【详解】A.红光到达4c面的入射角

4、为i=30。，折射角为l6()。，则玻璃对红光的折射率为sin r sin 60 二n =r = V3sinz sin 30故A错误；B.红光在玻璃中的传播速度大小为V =厂 m/s = V3 x 10s m/s n V3故B错误；C.设临界角为C,则sin C - - C n R即R r1,所以cv故D正确。故选D。11. D【解析】【分析】【详解】AB.设光从水中射入空气时发生全反射的临界角为C,由1及sin C =-=n 2解得C = 45由于点光源在竖直方向上做简谐运动，故点光源位于波峰时，距水面的距离最小为答案第6页，共15页%=lm,此时点光源发出的光子垂直到达水面所用时间最短，最

5、短时间,=幽V C当点光源位于波谷，即距水面距离光源发出的光子沿与水平面成45。角的方向 到达水面所用时间最长，最长时间V C故点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比t2 4故AB错误；CD.由几何关系得发光区域的最小半径/; = 4 = I m发光区域的最小面积S=叫发光区域的最大半径弓=%=2 m发光区域的最大面积S2 =兀所以发光区域的最小面枳和最大面积之比为1： 4,故C错误，D正确。故选D。12. C【解析】【详解】A.作出如图所示光路图两束同种单色光分别为1和2,折射光线分别为了和2由题意知，44 = 30。,4 = 60。，光线1从。点入射，正好从C点射出，由几何关系可

6、知aBOC为正三角形，可得折射角为答案第7页，共15页 = 30光线2与光线1方向垂直，从。点入射，正好从。点射出，由几何关系可知折射角尸=30。可见a + /? = 60A错误；B.两束相互垂直的同种单色光从。点入射，由于折射角/，所以可得入射角缶=24+4=90。解得4=4=45。B错误；C.根据折射率关系sin4n =Lsina解得 =2坨sin 30C正确；D.根据全反射临界角的关系有.61 &sin C =-=n 2可得C = 45D错误。故选Co13. C【解析】【详解】AB.由题意画出光路图如图所示，设光线在。面上的入射角为。答案第8页，共15页D根据光路图和反射定律可知*90。

7、得。=22.5。由四边形内角和为360。和角度关系可得Z BCD= ZBAE =90+ 9=112.5故AB错误；CD.光线在C。和A界面上恰好发生全反射时，对应着五棱镜折射率的最小值。，则1sin。解得I“一 sin 22.5。故C正确，D错误。故选C。14. A【解析】【分析】【详解】A.频率由波源决定，一束单色光从空气进入水中，光的频率不变，A正确；B.根据 =可知，水的折射率较空气大，所以光进入水后的传播速度变小，B错误； vC.光从空气进入水中时，光从光疏进入光密，故折射角小于入射角，C错误；D.当光从光密介质射入光疏介质时，才会发生全反射现象，而现在是光从空气进入水中，即从光疏进入

8、光密，故不会发生全反射，D错误。答案笫9页，共15页故选Ao15. C【解析】【详解】A.所有色光在真空中传播速度都相同，都是3xl0】/s,故A错误；B.由图可以看出A光的折射角大，因入射角相等则根据折射定律叱可知玻璃对A光 sinr的折射率小，故B错误：C.因为光的折射率越大，频率越大，故C正确：D.由=一二知折射率越大临界角越小，故D错误。sine故选C。16. 见解析拽3【解析】【分析】【详解】川设发生全反射的临界角为C,由折射定律得sinC =-n代入数据得C = 45光路图如图所示。由几何关系可知光线在A8边和8C边的入射角均为60”，均发生全反射。设光线在CD 边的入射角为折射角

9、为4，由几何关系得a = 30,小于临界角，光线第一次射出棱镜 是在CO边，由折射定律得sin Pn =-sin a代入数据得力= 45。，结合几何知识可知出射点距离。点的距离为递cm。3答案第10页，共15页交于图中的P点，以下说法正确的是A.力光从空气射入玻璃，波长变长B.真空中光的波长小于人光的波长C.。光的频率大于。光的频率D.若纵光从同一介质射入真空，。光发生全反射的临界角较大4.在温度，= 20C时，波长2 = 598.3nm的单色光在几种介质中的折射率如下表所示,根据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是（）介质折射率介质折射率空气1.00028水1.33玻璃1.65水晶1.55

10、A.该单色光在玻璃中的速度大于在水中的速度B.该单色光在水中比在空气中更容易发生衍射C.该单色光从玻璃射入水中可能会发生全反射D.水晶对其他波长的单色光的折射率也都是1.55如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心05.C.D.17. 增大变暗增大变亮光线将全部反射回光密介质中当入射角增大到某一角度时折射光线消失 =一=sinC = isin Cn【解析】 【分析】【详解】45随着入射角的逐渐增大的过程中折射角逐渐增大;折射光线亮度逐渐变暗；反射角逐渐增大；反射光线亮度逐渐变亮；当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，光线将全部反射回光密介质中67全反射：当入射角

11、增大到某一角度时，折射光线消失，光线全部被反射回原光密介 质的现象。临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于90。角时的入射角叫做 临界角。用C表不。9发生全反射的条件（1）光从光密介质射入光疏介质；（2）入射角等于或大于临界角；临界角。的大小由折射率可得1n =sinC临界角的正弦值 L 1sinC =n18. 光密介质光疏介质 【解析】答案第H页，共15页【分析】【详解】当光由光密介质射入光疏介质时，入射角增大到一定程度时，光线将全部反射回光密 介质中，这种现象叫做光的全反射。19. (1) 150； (2)【解析】【详解】(1)折射光路如图所示sinz/ =sinr解得片30由反

12、射定律，折射定律及几何关系得江一 2一。=2 (/-r) + -=乃 + 2，- 4r解得G150。(2)由几何关系和对称性可知，光线在球形雨滴内传播的距离为.9 = 4/? cos r传播速度为答案第12页,共15页则光线从八点传播到B点的时间联立各式得20. n = 3【解析】【详解】光线在全反射棱镜的侧面发生折射,折射角为八根据折射定律，有_2瓜RI-C入射角一 V2 sin/=3sin/=nsin r光线射向底面，入射角为1，由几何关系=升45而临界角C,满足sinC= n光线在底面恰好发生全反射，有r=c解得21. (1) |立：(2) 72【解析】【详解】(1)入射角a=45。，折

13、射角设为/7,根据折射定律可得sin pn =sin asin夕=应(2)如果光线不从AC面射出，则入射角为临界角，则有答案第13页，共15页a=C （临界角）因为根据全反射的条件sinC=n解得n = /222. (1) v = cx (2) 452【解析】【详解】(1)速度cv = n解得sin /解得y = 30。点Isin a- -解得a = 45。尸点的入射角 = a = 45。，即在尸点刚好发生全反射；因为8力和平行，所以光束从元件射出时的折射角为45。答案第14页，共15页答案第15页,共15页6 .打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角。切磨在的范围内，才能

14、使从边垂直入射的光线，在边和。边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到O夕边并反射到Q2边后射向MN边的情况），则下列判断正A.若夕q,光线一定在OP边发生全反射B.若,光线会从Q2边射出c.若9伉,光线会从op边射出d.若光线会在op边发生全反射7 .如图所示，平静的湖面上漂浮着一圆形荷叶，0为荷叶圆心，。点的正下方4处有一条小鱼（可视为质点），已知。到A的距离O4 = 36cm,荷叶的半径R = 12,4水的折射率 =,则（）A.小鱼位于A点时，小鱼不能看到水面上方的景物8 .小鱼位于A点时，水面上方的人看到小鱼的深度大于36cmC.当小鱼上浮10cm时，水面上方的人不可能看到小鱼D

15、.当小鱼上浮10cm时，小鱼还能看到水面上方的景物8.如图所示，为一直角玻璃三棱镜的横截面，ZA=30, 一束红光垂直A3边射入,从AC边上的。点射出，其折射角为60。则下列说法正确的是（）A.玻璃对红光的折射率为近8 .红光在玻璃中的传播速度大小为3xl()8m/sC.若使该束红光绕。点顺时针转过60。角，则光不会从AC面射出来D.若将这束红光向左水平移动一小段距离则从AC面上出来的折射角小于60。9 .发光二极管的原理图如图所示，管芯的薄圆形发光面A8紧贴半球形透明介质，介 质的折射率为。半球球心。点与发光面的圆心重合，半球和发光面的半径分别为RA.光穿出透明介质时，传播方向定变化B.光穿

16、出透明介质时，频率一定变化C.发光面的半径时，光可从半球形表面任意位置射出 nD.发光面的半径，无论多大，光只能从半球形表面某区域射出10 .如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形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不会发生全反射D.小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大11 .如图所示，水面下l.5m处的M点水面有一点光源，点光源以M点为中心上下做 简谐运动，其振动方程为.v = O.5sin5/(m),水面上发光区域的面积时大时小，设水的折射率为0，则下列说法正确的是（水面-A.从点光源发

17、出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为I： 2B.从点光源发出的光子到达水面的最短时间和最长时间之比为1： 3C.发光区域的最小面积和最大面枳之比为1： 2D.发光区域的最小面积和最大面积之比为1： 412.玻璃三棱镜的横截面为直角三角形A8C, 24 = 30。，。点和点分别为A8和AC边的中点，如图所示，现有两束相互垂直的同种单色光从。点入射，两束光线正好分别从C点和。点射出，则下列说法正确的是（）A.两束折射光线的折射角之和等于90。B.从。点射出的光线在。点的人射角大于从。点射出的光线在。点的入射角C.玻璃三棱镜对该种单色光的折射率等于0D.该种单色光在玻璃三棱镜中发生全反射的临界

18、角等于6（）。13.单镜头反光相机简称单反相机，它用一块放置在镜头与感光部件之间的透明平面 镜把来自镜头的图像投射到对焦屏上。而焦屏上的图像通过五棱镜的反射进入人眼 中。如图所示为单反照相机取景器的示意图，A8CDE为五棱镜的一个截面， ABA.BC,光线垂直A8射入，分别在。和E4上发生全反射，且两次全反射的入射 角相等，最后光线垂直4C射出。下列说法正确的是（）B. N5AE和28CO不相等C.该五棱镜折射率的最小值是D.该五棱镜折射率的最小值是正14 . 一束单色光从空气进入水中，下列说法正确的是（）A.光的频率不变B.光的传播速度变大C.折射角大于入射角D.入射角增大到某一角度时将会发

19、生全反射15 .如图所示，、为两束不同频率的单色光，以相同的入射角射到玻璃砖的上表 面，入射点分别为4、瓦 经玻璃砖上表面折射后两束光相交于。点，已知”研, 下列说法正确的是（）A.在真空中，光的传播速度大于力光的传播速度B.玻璃对a光的折射率大于玻璃对匕光的折射率C. “光的频率小于光的频率D. 光在玻璃砖下表面发生全反射的临界角大于。光二、填空题16.如图所示，AAC。是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由0点垂直4）边射入。已知棱镜的折射率 = 6、AB = BC = 8cm ,QA = 2cm,/OA3 = 6（。画出光线第一次射出棱镜时出射光线的方向,第一如图让光沿

20、着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边I：.在这个边与空气的界面上会 发生反射和折射。逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化。观察全反射现象实验现象随着入射角的逐渐增大的过程中折射角逐渐;折射光线亮度逐渐;反射角逐渐:反射光线亮度逐渐:当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，。全反射的定义全反射：, ,光线全部被反射回原光密介质的现象。临界角：当光从光密介质射入光疏介质时，折射角等于90。角时的入射角叫做临界角。用C表小O发生全反射的条件（I）光从光密介质射入光疏介质；（2）入射角等于或大于临界角；临界角C的大小由折射率可得：临界角的正弦值：18 .当光由 射入 时，当入射角增大到一定程度

21、时，光线将全部反射回光密介质中，这种现象叫光的全反射。三、解答题19 .中国历史上有很多古人对很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角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射 和一次反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图，太阳光在过水滴球心的平面内， 设入射角为45。，折射率为上，球的半径为R,真空中的光速为试求：（1）光线的偏转角0 （光线从入射方向到射出方向转过的角度）；（2）光线从A点传播到8点的时间几20 .横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。如图所示，从全反射棱镜的侧面射入一光束，入射角i满足sini=，其折射后在底面恰好发生全反射。求棱镜材料 3的折射率巾（结果可以用根式表示）21 .如图所示，等腰直角三棱镜ABC 一条光线从斜面A8垂直射入。4（1）若=，求出光线从面射出时的折射角正弦值； （2）如果光线不从AC、8c面射出，求三棱镜的折射率至少为多大？22 .由透明介质制成的半圆柱光学元件，其横截面如图所示，半圆的圆心为。.一单色 细光束48的入射角，=45。，折射光线在圆弧上的。点（图中未画出）恰好发生全反 射.已知该光束在圆弧上再经一次反射后从直径MN射出，元件对该光束的折射 率=血，真空中的光速为J求光束（1）在元件中传播速度的大小；（2）从元件射出时的折射角。