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高中物理第3节 光的全反射课时练习
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这是一份高中物理第3节 光的全反射课时练习，共11页。试卷主要包含了选择题，填空题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1．两束平行的单色光A、B射向长方形玻璃砖，光从上表面入射，恰好从下表面重叠射出，如图所示比较两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对A光的折射率较大
B．A光的光子能量比B光的光子能量大
C．在玻璃砖的下表面上，A光可能发生全反射
D．在同一双缝干涉实验装置中，A光干涉条纹宽度大于B光干涉条纹宽度
2．一束由a、b两种单色光组成的复色光垂直照射在圆柱形玻璃砖的AB面上，进入玻璃砖后光路如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．a光的折射率大于b光的折射率
B．a光的波长比b光的波长大
C．b光在该玻璃中的折射率
D．a光在该玻璃中的速度小于b光的速度
3．一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（ ）
A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最小
D．当入射角由45°逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射
4．某玻璃三棱镜的截面如图所示，其折射率为，该三棱镜的AB边竖直放置，，，当一束水平单色光照射在三棱镜AB边上时，光在AC边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是
A．出射光线不一定与入射光线平行
B．随着角的增大，光可能在a表面发生全反射
C．随着角的增大，光可能在b表面发生全反射（）
D．无论如何改变 角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射
6．光纤已经普遍应用到了通信领域，具有可弯曲、传输速度快、信息量大的优点。将一段光纤材料弯曲成四分之一圆弧，一束激光沿如图所示方向垂直射人材料一端，已知光纤材料的直径为，该激光在光纤材料中的折射率。若光束从入射端传至另一端的过程中不能沿侧壁射出，则弯曲光纤材料时对应的最小半径R为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示acb是一块用折射率n=2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的。那么黄亮部分的弧长为（ ）
A．B．C．D．
8．图示为一横截面为等腰直角三角形的三棱镜，光线O从它的一直角面垂直射入，临界角为40º，关于图中画出的a、b、c三条光线，下列说法正确的是（ ）
A．a 是光线O的出射光
B．b是光线O的出射光
C．c是光线O的出射光
D．a、b、c都不是光线O的出射光
9．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，也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
10．如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面（AB=AC）。一束光线垂直于AB入射，恰好在AC面上发生全反射，并垂直于BC射出棱镜。则该棱镜的折射率为（ ）
A．B．1.5C．D．
11．如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知（ ）
A．在水中时a光和b光的传播速度相同B．两束光在从水进入空气时频率均变小
C．从水中射向空气时，a光全反射的临界角比b光小D．真空中a光的波长比b光长
12．某同学想用以下方法测液体的折射率，取一个半径的薄软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上，调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度，这时从液面上方的各个方向向液体看，恰好看不到大头针，则下列说法正确的是（ ）
A．液体的折射率
B．光在液体中传播的速度是
C．液体发生全反射的临界角C满足
D．恰好看不到大头针的原因是发生了光的折射现象
13．等腰直角三角形ABC为某三棱镜的横截面，∠B=90°。一束红、蓝混合的复色光从AB边射入，从BC边射出，分成红、蓝两束，如图所示。保持在AB边的入射点不变，逐渐减小入射角i，当i=i1时，照射到BC边M点的蓝光从BC边右侧消失；当i=i2时，照射到BC边N点的红光也从BC边右侧消失（M、N点在图中均未画出）。下列说法正确的是（ ）
A．棱镜对蓝光的折射率等于sin2i1+1
B．棱镜对红光和蓝光的折射率之比等于
C．M和N到C的距离相等
D．M到C的距离小于N到C的距离
14．某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是 60°，则下列光路图中正确的是（图 中 I 为空气，Ⅱ为介质）（ ）
A．B．C．D．
15．如图所示，ΔABC为一直角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°。则下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对红光的折射率为
B．红光在玻璃中的传播速度大小为3×108m/s
C．若使该束红光绕O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°
二、填空题（共4题）
16．截面为等腰直角三角形的三棱镜湖，其对红光的折射率为，一束单色红光从面上的P 点入射，入射角，经面上的Q点反射，从面上的M点射出，光路图如图所示。则最终的出射光线相对入射光线的偏向角为___________，最终的出射光线的能量___________（填“大于”“小于”或“等于”）入射光线的能量。
17．如图所示，一个棱镜的顶角为θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入，在光屏上形成彩色光带，最上端是_____色，各色光在棱镜中的折射率和发生全反射的临界角见下表．当入射角逐渐减小到0°的过程中，光屏上最终剩下_____种色光．根据表格中数据，某同学认为折射率与临界角的乘积不变，他的观点_____（填“正确”、“错误”）．
18．如图所示，有一截面为半圆的玻璃柱体水平放置，右侧有一竖直屏幕，半圆的半径为10cm。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心，已知玻璃对这两种色光的折射率分别为、，逐渐增大入射光与竖直方向的夹角θ，投射到屏幕上的折射光首先消失的是___________色光，此时入射角等于___________，屏幕上剩下的两个光斑之间的距离为___________。
19．关于玻璃折射率测量方法很多，如插针法和全反射法等。请完成下列两题：
（1）在用插针法“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图所示，若其他操作正确，则测得的折射率将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（2）用如图所示装置测定玻璃的折射率，在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心O重合。现使激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，则光具盘上两次刻度分别到O连线之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的_________，玻璃的折射率表达式为n= _______ 。
三、综合题（共4题）
20．半径为R的半球形玻璃砖放在水平地面上，其过圆心的竖直截面如图所示。AB为圆的水平直径，在A点嵌入一个点光源（大小忽略不计），由A点向圆弧面上发射平行于圆面的光线，发现照射到圆弧上C点光线的出射光线与AB平行，C到AB的距离为R，求：
（1）玻璃砖对光的折射率；
（2）截面圆弧上没有光射出部分的弧所对的弦长。
21．直角三棱镜，折射率，，O是的中点，以O为圆心，从三棱镜挖去一个半圆，圆弧分别与和相切（挖去半圆后，剩余的部件位置均保持不变）。在O点放一个点光源，若只考虑首次从圆弧直接射到和的光线，只有部分光线能够直接射出去。
①请在图中做出能从或者射出光线的临界位置（要求写出必要的作图依据）；
②求能射出棱镜的光线所经过的圆弧总长。
22．如图所示，真空中一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率一定的细激光束在真空中沿直线AB传播，于玻璃球表面的B点经折射进入玻璃球，并在玻璃表面的D点又以折射进入真空中，已知∠B0D=1200，玻璃球对该激光束的折射率为，光在真空中的传播速度为C．求：
（1）激光束在B点的入射角
（2）激光束在玻璃球中穿越的时间
（3）试分析改变入射角，光线能在射出玻璃球的表面时发生全反射吗？
23．如图表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
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/（°）
41.370
41.340
41.230
41.170
40.880
40.750
参考答案：
1．D
2．B
3．D
4．B
5．D
6．B
7．C
8．B
9．D
10．A
11．D
12．B
13．B
14．D
15．C
16． 小于
17． 红 两 错误
18． 紫 45°
19． 不变 临界角
20．（1）；（2）
21．
①设全反射的临界角为C
解得
C=30°
如图所示，临界光线于AB和AC有四个交点，分别是D、E、F、G，且
②设半圆的半径为r，由几何知识知道
能够射出棱镜的光线经过的圆弧总长为s
解得
22．（1）60°（2）3R/c（3）不可能发生全反射
23．
1．两束平行的单色光A、B射向长方形玻璃砖，光从上表面入射，恰好从下表面重叠射出，如图所示比较两种单色光，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对A光的折射率较大
B．A光的光子能量比B光的光子能量大
C．在玻璃砖的下表面上，A光可能发生全反射
D．在同一双缝干涉实验装置中，A光干涉条纹宽度大于B光干涉条纹宽度
2．一束由a、b两种单色光组成的复色光垂直照射在圆柱形玻璃砖的AB面上，进入玻璃砖后光路如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．a光的折射率大于b光的折射率
B．a光的波长比b光的波长大
C．b光在该玻璃中的折射率
D．a光在该玻璃中的速度小于b光的速度
3．一束光线穿过介质1、2、3时，光路如图所示，则（ ）
A．介质1的折射率最大
B．介质2是光密介质
C．光在介质2中的速度最小
D．当入射角由45°逐渐增大时，在1、2分界面上可能发生全反射
4．某玻璃三棱镜的截面如图所示，其折射率为，该三棱镜的AB边竖直放置，，，当一束水平单色光照射在三棱镜AB边上时，光在AC边上的折射角为（不考虑光在玻璃中的多次反射）（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是
A．出射光线不一定与入射光线平行
B．随着角的增大，光可能在a表面发生全反射
C．随着角的增大，光可能在b表面发生全反射（）
D．无论如何改变 角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射
6．光纤已经普遍应用到了通信领域，具有可弯曲、传输速度快、信息量大的优点。将一段光纤材料弯曲成四分之一圆弧，一束激光沿如图所示方向垂直射人材料一端，已知光纤材料的直径为，该激光在光纤材料中的折射率。若光束从入射端传至另一端的过程中不能沿侧壁射出，则弯曲光纤材料时对应的最小半径R为（ ）
A．B．C．D．
7．如图所示acb是一块用折射率n=2的玻璃制成的透明体的横截面，ab是半径为R的圆弧，ac边与bc边垂直，∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照到ac上时，ab部分的外表面只有一部分是黄亮的，其余是暗的。那么黄亮部分的弧长为（ ）
A．B．C．D．
8．图示为一横截面为等腰直角三角形的三棱镜，光线O从它的一直角面垂直射入，临界角为40º，关于图中画出的a、b、c三条光线，下列说法正确的是（ ）
A．a 是光线O的出射光
B．b是光线O的出射光
C．c是光线O的出射光
D．a、b、c都不是光线O的出射光
9．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，也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
10．如图所示，等腰三角形ABC为一棱镜的横截面（AB=AC）。一束光线垂直于AB入射，恰好在AC面上发生全反射，并垂直于BC射出棱镜。则该棱镜的折射率为（ ）
A．B．1.5C．D．
11．如图所示，两束单色光a和b从水中射向水面的O点，它们进入空气后的光合成一束光c。根据这一现象可知（ ）
A．在水中时a光和b光的传播速度相同B．两束光在从水进入空气时频率均变小
C．从水中射向空气时，a光全反射的临界角比b光小D．真空中a光的波长比b光长
12．某同学想用以下方法测液体的折射率，取一个半径的薄软木塞，在它的圆心处插上一枚大头针，让软木塞浮在液面上，调整大头针插入软木塞的深度，使它露在外面的长度，这时从液面上方的各个方向向液体看，恰好看不到大头针，则下列说法正确的是（ ）
A．液体的折射率
B．光在液体中传播的速度是
C．液体发生全反射的临界角C满足
D．恰好看不到大头针的原因是发生了光的折射现象
13．等腰直角三角形ABC为某三棱镜的横截面，∠B=90°。一束红、蓝混合的复色光从AB边射入，从BC边射出，分成红、蓝两束，如图所示。保持在AB边的入射点不变，逐渐减小入射角i，当i=i1时，照射到BC边M点的蓝光从BC边右侧消失；当i=i2时，照射到BC边N点的红光也从BC边右侧消失（M、N点在图中均未画出）。下列说法正确的是（ ）
A．棱镜对蓝光的折射率等于sin2i1+1
B．棱镜对红光和蓝光的折射率之比等于
C．M和N到C的距离相等
D．M到C的距离小于N到C的距离
14．某种介质对空气的折射率是 ，一束光从该介质射向空气，入射角是 60°，则下列光路图中正确的是（图 中 I 为空气，Ⅱ为介质）（ ）
A．B．C．D．
15．如图所示，ΔABC为一直角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°。则下列说法正确的是（ ）
A．玻璃对红光的折射率为
B．红光在玻璃中的传播速度大小为3×108m/s
C．若使该束红光绕O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°
二、填空题（共4题）
16．截面为等腰直角三角形的三棱镜湖，其对红光的折射率为，一束单色红光从面上的P 点入射，入射角，经面上的Q点反射，从面上的M点射出，光路图如图所示。则最终的出射光线相对入射光线的偏向角为___________，最终的出射光线的能量___________（填“大于”“小于”或“等于”）入射光线的能量。
17．如图所示，一个棱镜的顶角为θ＝41.30°，一束白光以较大的入射角从棱镜的左侧面射入，在光屏上形成彩色光带，最上端是_____色，各色光在棱镜中的折射率和发生全反射的临界角见下表．当入射角逐渐减小到0°的过程中，光屏上最终剩下_____种色光．根据表格中数据，某同学认为折射率与临界角的乘积不变，他的观点_____（填“正确”、“错误”）．
18．如图所示，有一截面为半圆的玻璃柱体水平放置，右侧有一竖直屏幕，半圆的半径为10cm。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心，已知玻璃对这两种色光的折射率分别为、，逐渐增大入射光与竖直方向的夹角θ，投射到屏幕上的折射光首先消失的是___________色光，此时入射角等于___________，屏幕上剩下的两个光斑之间的距离为___________。
19．关于玻璃折射率测量方法很多，如插针法和全反射法等。请完成下列两题：
（1）在用插针法“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线aa′与bb′后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图所示，若其他操作正确，则测得的折射率将___________（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（2）用如图所示装置测定玻璃的折射率，在光具盘的中央固定一个半圆形的玻璃砖，使二者的圆心O重合。现使激光束从玻璃圆弧面一侧入射并垂直直径平面通过圆心O射出玻璃砖，记下入射光束在光具盘上所对应的刻度，以圆心O为轴逆时针缓慢转动光具盘，同时观察直径平面一侧出射光线的变化：出射光线不断向下偏转并越来越暗，直到刚好看不到出射光线为止，并记下这时入射光线在光具盘上位置的刻度，则光具盘上两次刻度分别到O连线之间的夹角θ就是光束从玻璃射向空气的_________，玻璃的折射率表达式为n= _______ 。
三、综合题（共4题）
20．半径为R的半球形玻璃砖放在水平地面上，其过圆心的竖直截面如图所示。AB为圆的水平直径，在A点嵌入一个点光源（大小忽略不计），由A点向圆弧面上发射平行于圆面的光线，发现照射到圆弧上C点光线的出射光线与AB平行，C到AB的距离为R，求：
（1）玻璃砖对光的折射率；
（2）截面圆弧上没有光射出部分的弧所对的弦长。
21．直角三棱镜，折射率，，O是的中点，以O为圆心，从三棱镜挖去一个半圆，圆弧分别与和相切（挖去半圆后，剩余的部件位置均保持不变）。在O点放一个点光源，若只考虑首次从圆弧直接射到和的光线，只有部分光线能够直接射出去。
①请在图中做出能从或者射出光线的临界位置（要求写出必要的作图依据）；
②求能射出棱镜的光线所经过的圆弧总长。
22．如图所示，真空中一半径为R、质量分布均匀的玻璃球，频率一定的细激光束在真空中沿直线AB传播，于玻璃球表面的B点经折射进入玻璃球，并在玻璃表面的D点又以折射进入真空中，已知∠B0D=1200，玻璃球对该激光束的折射率为，光在真空中的传播速度为C．求：
（1）激光束在B点的入射角
（2）激光束在玻璃球中穿越的时间
（3）试分析改变入射角，光线能在射出玻璃球的表面时发生全反射吗？
23．如图表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图，并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
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/（°）
41.370
41.340
41.230
41.170
40.880
40.750
参考答案：
1．D
2．B
3．D
4．B
5．D
6．B
7．C
8．B
9．D
10．A
11．D
12．B
13．B
14．D
15．C
16． 小于
17． 红 两 错误
18． 紫 45°
19． 不变 临界角
20．（1）；（2）
21．
①设全反射的临界角为C
解得
C=30°
如图所示，临界光线于AB和AC有四个交点，分别是D、E、F、G，且
②设半圆的半径为r，由几何知识知道
能够射出棱镜的光线经过的圆弧总长为s
解得
22．（1）60°（2）3R/c（3）不可能发生全反射
23．
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