4.2全反射與光導(dǎo)纖維同步練習(xí)2021—2022學(xué)年高中物理滬教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)一、選擇題（共15題）1．如圖是半徑為R的半圓形玻璃磚，一束單色光從A點(diǎn)射入玻璃磚，在直徑面上發(fā)生全反射，最終從B點(diǎn)射出玻璃磚（B點(diǎn)位置未標(biāo)出），已知出射光與入射光之間互相垂直，真空中光速為c，則（　　）A．玻璃磚的折射率為B．光在玻璃磚內(nèi)的速度為C．光在玻璃磚中的臨界角為D．光在直徑面上的全反射點(diǎn)P與O點(diǎn)的距離為2．一束單色光從真空斜射向某種介質(zhì)的表面，光路如圖所示。下列說法中正確的是（　?。?/span> A．此介質(zhì)的折射率等于1.5B．此介質(zhì)的折射率等于C．入射角小于45°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象D．入射角大于45°時(shí)可能發(fā)生全反射現(xiàn)象3．圓形平底薄壁玻璃碗中盛有水。玻璃碗的俯視圖如圖甲所示，其前視圖如圖乙所示，圖中與為圓弧，半徑為R，對(duì)應(yīng)的圓心角，為直線?，F(xiàn)用一支激光筆發(fā)出一束紅色激光垂直水面照射，入射點(diǎn)可沿著直徑移動(dòng)。已知水和玻璃的折射率同為，若激光進(jìn)入水中后，只考慮的首次反射和折射，則以下說法中正確的是（　?。?/span>A．激光在水中的速度為B．激光不可能從圓弧面射出C．若激光從O點(diǎn)射入，從邊射出，所需時(shí)間為D．激光能從圓弧面射出的圓弧長(zhǎng)度為圓弧總長(zhǎng)度的4．如圖所示，同種色光以相同的入射角從空氣射入三種折射率不同的平行玻璃磚中，已知平行玻璃磚的大小相同，入射點(diǎn)在玻璃磚上的位置相同，則A．①玻璃磚對(duì)該種色光的折射率最大B．光線在③玻璃磚中的傳播速度最大C．入射光線都能從三塊玻璃磚的下表面射出D．只要增大入射角，其中一塊玻璃磚的下表面肯定會(huì)發(fā)生全發(fā)射5．導(dǎo)光管采光系統(tǒng)是一套采集天然光，并經(jīng)管道傳輸?shù)绞覂?nèi)的采光系統(tǒng)，如圖為過裝置中心軸線的截面。上面部分是收集陽光的半徑為R的某種均勻透明材料的半球形采光球，O為球心，下面部分是內(nèi)側(cè)涂有反光涂層的導(dǎo)光管，MN為兩部分的分界面，M、N為球面兩點(diǎn)。若一束平行MN且與MN相距的細(xì)光束從空氣入射到采光球表面時(shí)，經(jīng)折射綠光恰好照射到N點(diǎn)。則（　?。?/span>A．綠光在采光球中的傳播速度為B．紅光一定能從N點(diǎn)上方射出C．紫光有可能直接折射經(jīng)過O點(diǎn)D．要使光束在導(dǎo)光管中發(fā)生全反射，涂層折射率應(yīng)小于管壁折射率6．小明同學(xué)利用插針法測(cè)量半圓柱形玻璃磚的折射率，他在白紙上作一直線MN以及它的垂線AB，將玻璃磚（底邊圓心為O）的底邊與直線MN對(duì)齊，在垂線AB上插兩枚大頭針P1和P2，如圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明在半圓柱形玻璃磚右側(cè)區(qū)域內(nèi)觀察，均無法透過半圓柱形玻璃磚同時(shí)看到P1、P2的像。為了同時(shí)看到P1、P2的像。下列說法正確的是（　　）A．半圓柱形玻璃磚沿MN向M平移適當(dāng)距離B．半圓柱形玻璃磚沿MN向N平移適當(dāng)距離C．半圓柱形玻璃磚平行MN向左平移適當(dāng)距離D．半圓柱形玻璃磚平行MN向右平移適當(dāng)距離7．如圖所示，一束紅光從空氣穿過平行玻璃磚，下列說法正確的是A．紅光進(jìn)入玻璃磚前后的波長(zhǎng)不會(huì)發(fā)生變化B．紅光進(jìn)入玻璃磚前后的速度不會(huì)發(fā)生變化C．若紫光與紅光以相同入射角入射，則紫光不能穿過玻璃磚D．若紫光與紅光以相同入射角入射，在玻璃磚中紫光的折射角比紅光的折射角小8．某種介質(zhì)對(duì)空氣的折射率是 ，一束光從該介質(zhì)射向空氣，入射角是 60°，則下列光路圖中正確的是（圖 中 I 為空氣，Ⅱ為介質(zhì)）（       ）A． B． C． D．9．如圖所示，一截面為折射率為n=1.5直角三角形的玻璃磚，，一細(xì)激光束自中點(diǎn)垂直射入玻璃磚，在面全反射。光線第一次射到邊時(shí)，自邊折射出的光線與邊夾角為，則為（　?。?/span>A． B． C． D．10．如圖所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑，在球的左側(cè)有一豎直接收屏在A點(diǎn)與玻璃球相切。自B點(diǎn)發(fā)出的光線BM在M點(diǎn)射出玻璃球，出射光線平行于AB，照射在接收屏上的Q點(diǎn)。另一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射。已知∠ABM＝30°，光在真空中傳播的速度為c，下列說法正確的是（　?。?/span>A．光在此玻璃球體發(fā)生全反射的臨界角不可能大于45°B．光由B傳到Q點(diǎn)所需時(shí)間為C．N點(diǎn)到AB的豎直距離為D．若B點(diǎn)處光源為紅光，將其換為綠光光源，則圓弧上恰好發(fā)生全反射的N點(diǎn)向右移動(dòng)11．如圖所示，半徑為12cm的半圓形透明柱體與屏幕MN接觸于B點(diǎn)，MN垂直于直徑AB，一單色光a以入射角53°射向圓心O，反射光線b與折射光線c恰好垂直。已知光在真空中的傳播速度為3×108m/s，則下列說法正確的是（　?。?/span>A．柱體的折射率為 B．兩個(gè)光斑之間的距離為20cmC．增大光束a的入射角，可以在O點(diǎn)發(fā)生全反射 D．光在介質(zhì)中的傳播速度v=2.25×108m/s12．如圖甲所示是由透明材料制成的半圓柱體，一束細(xì)光束由真空沿著徑向與AB成 θ 角射入，對(duì)射出的折射光線的強(qiáng)度隨 θ 角的變化進(jìn)行記錄，得到的關(guān)系如圖乙所示。圖丙是這種材料制成的透明體，左側(cè)是半徑為R的半圓，右側(cè)是長(zhǎng)為8R、高為2R的長(zhǎng)方體，一束單色光從左側(cè)A'點(diǎn)沿半徑方向與長(zhǎng)邊成37°角射入透明體。已知光在真空中的傳播速度為c，sin37°=0.6，cos37°=0.8，下列說法正確的是（　?。?/span>A．該透明材料的臨界角為37° B．該透明材料的折射率為1.5C．光在透明體中傳播的路程為10R D．光在透明體中傳播的時(shí)間為13．為觀察光的傳播現(xiàn)象，一同學(xué)用半圓柱形玻璃磚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，底面BD豎直，此時(shí)右側(cè)光屏與BD平行。一束白光從玻璃磚左側(cè)垂直于BD射到圓心O上，在光屏上C點(diǎn)出現(xiàn)白色亮斑。使玻璃磚底面繞O逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)過角度θ（0°<θ<90°），觀察到屏上的白色亮斑在偏離C點(diǎn)的同時(shí)變成下紫、上紅的彩色光斑。在θ角緩慢變大的過程中，光屏上的彩色光斑（　　）A．沿光屏向下移動(dòng)，紫光最先消失B．沿光屏向下移動(dòng)，紅光最先消失C．沿光屏向上移動(dòng)，紫光最先消失D．沿光屏向上移動(dòng)，紅光最先消失14．如圖所示為玻璃磚橫截面，上表面為半圓，ABCD為正方形，一束平行光線垂直于CD邊射入玻璃磚，在半圓面AB上恰好有三分之一面積可看到透光。則玻璃磚的折射率為（　?。?/span>A．2 B． C．3 D．15．某透明材料對(duì)紅光的折射率為，工廠用這種材料做出一個(gè)半徑為的透明半球體，其底面內(nèi)壁涂有吸光材料，O為半球體的球心，在O點(diǎn)正上方有一點(diǎn)光源S，能夠朝各個(gè)方向發(fā)射紅光，如圖為透明半球體的截面示意圖。已知的距離，真空中的光速。（忽略經(jīng)透明半球體內(nèi)表面反射后射出的光），則下列說法正確的是（　?。?/span>A．紅光到透明半球體的最短時(shí)間B．紅光到透明半球體的最長(zhǎng)時(shí)間C．透明半球體外表面發(fā)光區(qū)域在此截面上形成的弧長(zhǎng)為D．透明半球體外表面發(fā)光區(qū)域?yàn)榍蚬冢涿娣e為二、填空題（共4題）16．如圖所示，一束平行的綠光從半圓形玻璃磚的平面垂直入射，OC為中心線，已知在半圓弧上的入射點(diǎn)是A的入射光線經(jīng)折射后與OC的交點(diǎn)為點(diǎn)B，∠AOB＝30°，∠ABC＝15°，則綠光在該玻璃中的折射率為_________，圓形玻璃磚中有光從半圓面透射區(qū)域的圓心角為________；若將入射光改為紅光，則光從半圓面透射區(qū)域的圓心角將________（選填“變小”、“不變”或“變大”）．17．光纖通信技術(shù)是利用光導(dǎo)纖維傳輸信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。我國的光纖通信技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。當(dāng)光從光纖的外套進(jìn)入內(nèi)芯后，光的傳播速度變______（選填“大”或“小”）。若某種光纖的內(nèi)芯在空氣中發(fā)生全反射的臨界角為45°，則內(nèi)芯的折射率為______（結(jié)果可用根號(hào)表示）。18．2009年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者高錕被稱為光導(dǎo)纖維之父。光纖由折射率為n１的內(nèi)芯和折射率為n２的包層構(gòu)成，則n１___n２（填“＞”，“＜”或“＝”）。若光導(dǎo)纖維長(zhǎng)度為L，光以入射角射到內(nèi)芯與包層的界面上，如圖所示，已知光在真空中傳播的速度為c，則光在內(nèi)芯中傳播的速度為____，光信號(hào)從光導(dǎo)纖維的一端傳播到另一端所需時(shí)間為_____。19．在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中：（1）為了取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，下列操作正確的是__________。A．選擇的入射角應(yīng)盡量小些B．大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上C．大頭針和及和之間的距離盡量小些（2）小紅同學(xué)在測(cè)量入射角和折射角時(shí)，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，她以點(diǎn)為圓心，OA為半徑畫圓，交延長(zhǎng)線于點(diǎn)，過點(diǎn)和點(diǎn)作垂直法線的直線分別交于點(diǎn)和點(diǎn)，如圖甲所示，她測(cè)得，，則可求出玻璃的折射率__________。（3）小明在畫界面時(shí)，不小心將兩界面、間距畫得比玻璃磚的寬度稍大些，如圖乙所示，則他測(cè)得的折射率_____________（選填“偏大”“偏小”或“不變”）。（4）小明又設(shè)想用下面的方法測(cè)量液體的折射率：取一個(gè)半徑為的圓形軟木塞，在它的圓心處垂直插上一枚大頭針，讓軟木塞浮在液面上，如圖丙所示。調(diào)整大頭針插入軟木塞的深度，使它露在外面的長(zhǎng)度為，這時(shí)從液面上方的各個(gè)方向向液體中看，恰好看不到大頭針。利用測(cè)得的數(shù)據(jù)可求出液體的折射率__________。三、綜合題（共4題）20．如圖所示，三角形ABC是直角三棱鏡的橫截面，∠A=60°。一細(xì)束單色光從AC邊上的D點(diǎn)射入棱鏡，入射角的正弦值為，進(jìn)入棱鏡后折射光線與BC邊交于E點(diǎn)（圖中未畫出）。已知D、C兩點(diǎn)間的距離為，三棱鏡對(duì)該單色光的折射率為，光在真空中的速度為。求：（1）單色光從D點(diǎn)入射到E點(diǎn)所用的時(shí)間t和CE的距離x；（2）該單色光進(jìn)入棱鏡后第一次射出棱鏡的位置和方向（以上計(jì)算結(jié)果均可保留分式或根式，角度可用反三角函數(shù)表示）。21．如圖所示，有一玻璃做成的工件，上半部分是半徑為的半球體，球心為。下半部分是半徑為，高的圓柱體。圓柱體底面是一層發(fā)光面。發(fā)光面向上豎直發(fā)出平行于中心軸的光線，有些光線能夠從上半部的球面射出（不考慮半球的內(nèi)表面反射后的光線）。已知從球面射出的光線對(duì)應(yīng)的入射光線間的最大距離為。（取，）(1)求該玻璃工件的折射率；(2)求從發(fā)射面發(fā)出的光線中入射角都為的入射光線經(jīng)球面折射后交于中心軸的交點(diǎn)離發(fā)光面中心的距離。22．某透明材料的截面如圖所示，矩形ABCD中挖掉一個(gè)半徑為BC的四分之一圓 ， BC=AD= 4a ， AB=CD=6a，C點(diǎn)為圓弧圓心，透明材料的折射率為n=， sin37°=0.6，在C點(diǎn)放一點(diǎn)光源，只研究從C點(diǎn)發(fā)出照射到AB界面上的光線，某一部分光線在AB、AD兩界面均發(fā)生全反射，光在真空中傳播的速度為c，求：(1)射向A點(diǎn)的光線在透明材料中傳播的時(shí)間；(2)該部分光線在AB邊上的照射區(qū)域長(zhǎng)度。23．如圖表示兩面平行玻璃磚的截面圖，一束平行于CD邊的單色光入射到AC界面上，a、b是其中的兩條平行光線。光線a在玻璃磚中的光路已給出。畫出光線b從玻璃磚中首次出射的光路圖，并標(biāo)出出射光線與界面法線夾角的度數(shù)。
參考答案：1．D2．B3．D4．C5．B6．A7．D8．D9．C10．C11．D12．D13．A14．A15．C16．     1.41     90°     變大17．     小     18．     ＞          19．     B     1.5     偏小     20．(1) ， ；(2) 從AB面射出，折射角為21．(1)；(2)22．(1)；(2)a。23． 

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