高中物理沪科版 (2019)选择性必修 第一册4.2 全反射与光导纤维当堂检测题

4.2全反射与光导纤维基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．水的折射率为4/3,在水面下有一点光源,在水面上能看到一个圆形透光面,若看到透光面圆心位置不变而半径不断减小,则下面正确的说法是(        )

A．光源上浮 B．光源下沉 C．光源静止 D．以上都不对

2．一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，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法错误的是（　　）

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．波长越长的光在光纤中传播的速度越大

C．频率越大的光在光纤中传播的速度越大

D．若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射

3．如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB丄BC，光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出，若两次反射都为全反射，则该五棱镜的折射率（　　）

A．最小值为

B．最大值为

C．最小值为

D．最大值为

4．太阳照在平坦的大沙漠上，我们在沙漠中向前看去，发现前方某处射来亮光，好象太阳光从远处水面射来的一样，我们认为前方有水，但走到该处仍是干燥的沙漠，这种现象在夏天城市中太阳照在沥青路面时也能看到．对此有以下解释：()

①这是光的干涉现象；　　　　　　　　　②这是光的全反射现象；

③形成原因是越靠近地面处折射率越大；　④形成原因是越靠近地面处折射率越小．

其中正确的是：

A．①③； B．①④； C．②③； D．②④．

5．如图所示，一束可见光以入射角从玻璃砖射向空气，经折射后分为a、b两束单色光。a、b两束光相比，下列说法正确的是（　　）

A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率

B．在玻璃中，a光的速度较大b光的速度

C．增大入射角，b光首先发生全反射

D．增大入射角，a光首先发生全反射

6．一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，可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是（　　）

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大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射

C．波长越长的光在光纤中传播的速度越小

D．频率越大的光在光纤中传播的速度越大

7．内径为r，外径为r的透明介质半球壳折射率n=2，如图为其截面示意图。现将点光源分别放在球心O处和P处，P在O点正上方内壳上，光射向外壳经过折射后射出球壳（不考虑光的反射，已知光在真空的传播速度为c）。则下列说法正确的是（　　）

A．光线从O点射出球壳的时间为t=

B．光线从O点射出球壳的时间为t=

C．若点光源放于P点处，则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为

D．若点光源放于P点处，则介质球壳外表面发光区域在截面上形成的弧长为

8．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

9．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，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2

B．光在F点发生全反射

C．光从空气进入棱镜，光速变小

D．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行

10．如图所示，一束单色光从真空斜射向某种介质的表面，入射角i=45°，折射角r=30°，则（　　）

A．此介质的折射率等于1.5

B．此介质的折射率等于

C．i大于45°时会发生全反射现象

D．此介质全反射的临界角为45°

11．单镜头反光相机简称单反相机，为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于射入棱镜，经两次反射后光线垂直于射出，且在、边只有光射出，光路如图中所示。则下列关于a、b两束光的说法正确的是（　　）

A．在真空中，b光的频率比a光的小

B．在棱镜内，b光的传播速度比a光的大

C．a光的光子能量比b光的光子能量大

D．以相同的入射角从空气斜射入水中，a光的折射角较大

12．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

13．某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于面射入，可以看到光束从圆弧面出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（　　）

A．1.2 B．1.4 C．1.6 D．1.8

14．一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，；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，其宽度大于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

15．某宝石的剖面（关于虚线左右对称）如图所示，一束激光垂直MN面入射，恰好分别在PO面，QO面发生全反射后垂直MN面射出，由此可知MN该宝石对激光的折射率为（　　）

A． B． C．1.5 D．2

二、填空题（共4题）

16．我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的 ___________ （选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43°，则该内芯的折射率为 ___________ 。（sin 43°=0.68，cos 43°=0.73，结果保留2位有效数字）

17．(1)如图所示，质量为m的物块放在水平木板上，木板与竖直弹簧相连，弹簧另一端固定在水平面上，今使m随M一起做简谐运动，且始终不分离，则物块m做简谐运动的回复力是由____________提供的，当振动速度达最大时，m对M的压力为____________．

(2)如图所示，一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，则该玻璃砖的折射率n＝________．有一同学把大头针插在P1′和P2′位置时，在P3、P4一侧怎么也看不到大头针的像，其原因是_____________．

18．如图是高速公路上的反光柱，它的反光材料主要由里面充有空气的小玻璃球组成。当光射向玻璃球时，光可在玻璃球的______(填“内表面”或“外表面”)发生全反射，因为当光线从______(选填“光疏介质”或“光密介质”)射到两种介质的界面上时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。

19．如图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验，在一半圆形玻璃砖外面插上、、、四枚大头针时，、恰可挡住、所成的像，关于该实验：

（1）以下说法正确的是__________________；

A．、及、之间的距离适当大些，可以提高准确度

B．、及、之间的距离取得小些，可以提高准确度

C．入射角适当大些，可以提高准确度

D．、的间距及入射角的大小均与实验的准确度无关

（2）该玻璃砖的折射率______，另一同学将大头针插在和位置时，沿着、的方向看不到大头针的像，其原因可能________________________。

三、综合题（共4题）

20．由物镜、转像系统和目镜等组成的光学潜望镜最早应用于潜艇，直角三棱镜是转像系统的重要部件。如图所示，ABC是等腰直角三棱镜，一束单色光沿平行于其底边BC的方向射向直角边AB，光束进入棱镜后直接射到另一直角边AC时，刚好能发生全反射。已知光在真空中的传播速度为c。求：

（1）该三棱镜对此单色光的折射率n；

（2）此单色光在该三棱镜中的传播速度v。

21．如图，上下表面平行的玻璃砖折射率n=，下表面镀有反射膜，玻璃砖右侧竖直放置一标尺一束单色光以入射角i=60°射到玻璃砖上表面的A点，在标尺上出现两个光点（图中未画出）不考虑多次反射，已知在玻璃砖的厚度为d，真空中的光速为c，求：

①标尺上两光点的距离；

②光在标尺上形成两光点的时间差．

22．如图所示，将一段长为L、由某种透明材料做成的光导纤维放在空气中，矩形ABCD是它的一个轴截面，一单色细光束沿截面以的入射角射到AB中点O，此光束刚好在AD界面发生全反射。光速为C。

（1）求该材料对该单色光的折射率；

（2）若该单色光以的入射角从O点入射，求光线在光导纤维中的传播时间。

23．如图是一个用折射率的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中，，现有一束光从图示的位置垂直入射到棱镜的面上，画出光路图，确定射出光线。注意：每个面的反射光线和折射光线都不能忽略。

参考答案

1．A

2．C

3．C

4．D

5．D

6．A

7．C

8．C

9．C

10．D

11．D

12．B

13．A

14．D

15．A

16．大    1.5   

17．m的重力和M对m的弹力的合力    mg         光线发生全反射   

18．内表面    光密介质   

19．AC        发生了全反射   

20．（1）；（2）

21．①  ②

22．（1）；（2）

23．