4.2全反射—高二物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)課時(shí)優(yōu)化作業(yè)1.如圖所示是一個(gè)直角棱鏡的橫截面，，，一束平行光從O點(diǎn)垂直棱鏡邊界入射。已知此棱鏡的折射率，圖中畫(huà)出了光傳播過(guò)程中的3條光束，下列說(shuō)法正確的是()A.光束1的強(qiáng)度和光束2的強(qiáng)度一樣大B.光束2的強(qiáng)度比光束3的強(qiáng)度大C.有光束能從ac射出，且出射光線(xiàn)與bc平行D.有光束能從bc射出，且出射光線(xiàn)與ac平行2.如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30°，OP邊上的點(diǎn)光源S到頂點(diǎn)O的距離為d，垂直于OP邊的光線(xiàn)SN在OQ邊的折射角為45°。不考慮多次反射，OQ邊上有光射出部分的長(zhǎng)度為()A. B. C.d D.3.兩束不同顏色的平行光斜射到置于空氣中的平板玻璃上，入射角小于45°，穿過(guò)玻璃后從下表面射出，射出后兩平行光間距沒(méi)有發(fā)生變化，如圖所示。對(duì)于兩束單色光來(lái)說(shuō)()A.該玻璃對(duì)光的折射率相同B.a光在玻璃中傳播的速度較小C.a光在玻璃中傳播的時(shí)間較短D.調(diào)整入射光的角度，光有可能在玻璃的下表面發(fā)生全反射4.一半徑為R的半圓柱形玻璃磚，橫截面如圖所示，已知玻璃的折射率為，與玻璃磚的底平面成30°角且與玻璃磚橫截面平行的平行光射到玻璃磚的半圓柱面上，經(jīng)柱面折射后，有部分光能直接從玻璃磚底面射出，若忽略經(jīng)半圓柱內(nèi)表面反射后射出的光，底面透光部分的寬度為()A.R B. C. D.5.如圖所示為一折射率的正方體玻璃磚的橫截面，將其放在空氣中，入射光線(xiàn)以60°的入射角從AB的中點(diǎn)M射入玻璃磚，僅考慮光線(xiàn)在AB面和BC面的折射和反射，下列說(shuō)法正確的是()A.光線(xiàn)從空氣到AB面時(shí)會(huì)發(fā)生全反射B.光線(xiàn)從BC面到空氣時(shí)會(huì)發(fā)生全反射C.光線(xiàn)從BC面到空氣時(shí)不會(huì)發(fā)生全反射D.光線(xiàn)在AB面和BC面都不會(huì)發(fā)生全反射6.光導(dǎo)纖維作為光傳導(dǎo)工具。已廣泛應(yīng)用于通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。一段光導(dǎo)纖維由折射率不同的內(nèi)芯和包層構(gòu)成，如圖所示，AB和CD為光導(dǎo)纖維橫截面的直徑，AB與CD平行，AD和BC長(zhǎng)度均為d，一束單色光經(jīng)AB的中點(diǎn)與AB橫截面成45°角從空氣入射到光導(dǎo)纖維中，折射光線(xiàn)與AD的夾角為30°，光在真空中傳播的速度大小為c，則下列說(shuō)法中正確的是()A.光導(dǎo)纖維對(duì)該單色光的折射率為B.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率C.如果增大入射光線(xiàn)與AB橫截面的夾角，光線(xiàn)可能在AB的橫截面上發(fā)生全反射D.若外部包層的折射率與空氣的折射率相同，則光從AB傳播到CD所用的最長(zhǎng)時(shí)間為7.如圖所示，一束復(fù)色光從空氣中射入水中，分成兩束單色光a和b，則下列說(shuō)法正確的是()A.在水中，a光的頻率大于b光的頻率B.在水中，a光的光速大于b光的光速C.在水中，a光的波長(zhǎng)大于b光的波長(zhǎng)D.若光從水中射向空氣中，a光的臨界角大于b光的臨界角8.一束由兩種頻率不同的單色光組成的復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，出射光分成a、b兩束，如圖所示，則a、b兩束光()A.垂直穿過(guò)同一塊平板玻璃，a光所用的時(shí)間比b光長(zhǎng)B.從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)，a光臨界角比b光的大C.分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，b光形成的相鄰亮條紋間距小D.在真空中，a光波長(zhǎng)大于b光波長(zhǎng)9.如圖甲所示是一“足球”玻璃球，某次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中將一束藍(lán)光水平向右照射且過(guò)球心所在的豎直截面，其正視圖如圖乙所示，AB是沿水平方向的直徑。當(dāng)光束從C點(diǎn)射入時(shí)恰能從右側(cè)射出且射出點(diǎn)為B，已知玻璃球的半徑為R，C點(diǎn)到AB豎直距離，且球內(nèi)的“足球”是不透光體，不考慮反射光的情況下，下列說(shuō)法正確的是()A.繼續(xù)增加h（），則光一定不會(huì)在右側(cè)發(fā)生全反射B.B點(diǎn)的出射光相對(duì)C點(diǎn)入射光方向偏折了30°C.將藍(lán)光換成紅光后，光在玻璃球中傳播時(shí)間將變長(zhǎng)D.用該藍(lán)光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，減小雙縫間距，其他條件不變，則屏上干涉條紋間距變小10.如圖為一用透明材料做成的中心是空腔的球，其中空心部分半徑與球的半徑之比為，一細(xì)光束以的入射角射入球中，其中折射光線(xiàn)b剛好與內(nèi)壁相切，則下列說(shuō)法正確的是()A.a光的折射率小于 B.c光的折射率小于C.b光線(xiàn)在空腔外表面可能發(fā)生全反射 D.c光線(xiàn)在空腔外表面可能發(fā)生全反射11.如圖為我國(guó)航天領(lǐng)域某透明光學(xué)部件截面示意圖，其截面一側(cè)是半徑為R的四分之一圓弧，其余兩側(cè)為直面AC與BC，且。該部件獨(dú)特的性能是放在O點(diǎn)的光源發(fā)出的光線(xiàn)，在圓弧AB上有三分之二最終不能從AC、BC面射出，光速為c。下列說(shuō)法正確的是()A.該透明光學(xué)部件的全反射臨界角為30°B.該透明光學(xué)部件的折射率為C.光線(xiàn)透過(guò)該部件最長(zhǎng)時(shí)間為D.該透明光學(xué)部件AC邊不透光長(zhǎng)度為12.如圖所示，a、b兩束單色光沿相同方向從同一點(diǎn)P沿圓心O射入半圓形玻璃磚，其中b光剛好發(fā)生全反射，a光由玻璃磚下表面射出，a、b兩束單色光在玻璃磚下表面的入射角均為37°。取。下列說(shuō)法正確的是()A.玻璃對(duì)b光的折射率為B.玻璃對(duì)b光的折射率為C.在真空中，a光的頻率大于b光的頻率D.玻璃對(duì)a光的折射率小于玻璃對(duì)b光的折射率13.篆刻書(shū)法藝術(shù)家鄧散木先生為毛澤東主席篆刻的龍鈕大印，陳列于韶山毛澤東同志紀(jì)念館。如圖所示，兩塊底面為等腰直角三角形的玻璃棱柱，組合成一個(gè)正方體基座，龍鈕大印置于基座正上方，游客可從基座右側(cè)水平方向清晰地欣賞印章。下列說(shuō)法正確的有()A.此現(xiàn)象體現(xiàn)了光的全反射原理 B.基座上部玻璃棱柱折射率C.光從玻璃進(jìn)入空氣，波長(zhǎng)變長(zhǎng) D.光從玻璃進(jìn)入空氣，波速變小14.一透明體的橫截面如圖所示，，，四分之一圓弧OBC的半徑為R，一單色光從OA面上的D點(diǎn)垂直O(jiān)A射入透明體，經(jīng)AB面發(fā)生全反射后又在圓面上的E點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，最終從OC上的F點(diǎn)（圖中未標(biāo)出）射出。已知弧BE長(zhǎng)為，光在真空中的傳播速度為c，下列說(shuō)法正確的是()A.透明體對(duì)該單色光的折射率為B.兩點(diǎn)之間的距離為C.該單色光由D點(diǎn)傳播到F點(diǎn)所需的時(shí)間為D.將入射點(diǎn)左移一些，此單色光在BC面上仍會(huì)發(fā)生全反射15.《夢(mèng)溪筆談》是中國(guó)科學(xué)技術(shù)史上的重要文獻(xiàn)，書(shū)中對(duì)彩虹作了如下描述：“虹乃雨中日影也，日照雨則有之”。如圖是彩虹成因的簡(jiǎn)化示意圖，設(shè)水滴是球形的，圖中的圓代表水滴過(guò)球心的截面，入射光線(xiàn)在過(guò)此截面的平面內(nèi)，a、b是兩種不同頻率的單色光。下列說(shuō)法正確的是()A.彩虹是雨后太陽(yáng)光入射到水滴中發(fā)生色散而形成B.水滴對(duì)a光的臨界角大于對(duì)b光的臨界角C.在水滴中，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)D.在水滴中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度E.a、b光分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，a光的相鄰亮條紋間距較小答案以及解析1.答案：C解析：由于光在bc界面上存在反射現(xiàn)象，因此光束1的強(qiáng)度比光束2的強(qiáng)度大，A錯(cuò)誤。由于全反射的臨界角，光束2在ab界面上發(fā)生了全反射，因此光束2的強(qiáng)度與光束3的強(qiáng)度一樣大，B錯(cuò)誤。光束3在到達(dá)ac界面時(shí)，入射角為30°，根據(jù)折射定律可知折射角為60°，出射光線(xiàn)與ac界面的夾角為30°，因此出射光線(xiàn)與bc平行，C正確。ac反射的光束與bc垂直，入射角為0°，因此出射光束與bc垂直，不與ac平行，D錯(cuò)誤。2.答案：C解析：結(jié)合題意可作出光路圖如圖所示，設(shè)光線(xiàn)SN在OQ邊的入射角為r，由幾何關(guān)系可知，由折射定律得，設(shè)光線(xiàn)在OQ邊發(fā)生全反射的臨界角為C，則由得，即光線(xiàn)在圖中的兩處發(fā)生全反射，由幾何關(guān)系得，解得，C正確。3.答案：C解析：畫(huà)出光路圖如圖所示，可知a光的折射率小于b光的折射率，A選項(xiàng)錯(cuò)；根據(jù)，a光在玻璃中傳播的速度較大，B選項(xiàng)錯(cuò)；C.，，聯(lián)立得到，由于，所以a光在玻璃中傳播的時(shí)間較短，C正確；D.根據(jù)光的可逆性，光不可能在玻璃的下表面發(fā)生全反射。4.答案：A解析：玻璃的折射率為.則全反射的臨界角為則臨界角為60°，光路圖如圖所示：沿半徑方向射入玻璃磚的光線(xiàn)，即光線(xiàn)①射到MN上時(shí)，根據(jù)幾何知識(shí)得入射角恰好等于臨界角，即恰好在圓心O處發(fā)生全反射，光線(xiàn)①左側(cè)的光線(xiàn)經(jīng)球面折射后，射到MN上的角一定大于臨界角，即在MN上發(fā)生全反射，不能射出；光線(xiàn)①右側(cè)的光線(xiàn)射到MN上的角小于臨界角，可以射出，如圖光線(xiàn)③與球面相切，入射角，根據(jù)折射定律得解得由幾何關(guān)系可得，所以射出寬度故選A.5.答案：B解析：A.因?yàn)楣馐菑目諝膺M(jìn)入玻璃，所以不可能發(fā)生全反射，故A錯(cuò)誤；BCD.當(dāng)入射角是60°時(shí)，根據(jù)折射定律有則在AB面的折射角為根據(jù)幾何關(guān)系可知光線(xiàn)在BC界面的入射角可見(jiàn)所以在BC界面的入射角大于臨界角C，會(huì)發(fā)生全反射，故B正確，CD錯(cuò)誤。故選B。6.答案：D解析：A.根據(jù)題意，由折射定律和幾何關(guān)系可得，光導(dǎo)纖維對(duì)該單色光的折射率為故A錯(cuò)誤；BC.發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角達(dá)到臨界角，則光線(xiàn)在內(nèi)芯和包層的界面上發(fā)生全反射，光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率，無(wú)論入射光線(xiàn)與AB橫截面的夾角多大，光線(xiàn)不可能在AB的橫截面上發(fā)生全反射，故BC錯(cuò)誤；D.若外部包層的折射率與空氣的折射率相同，設(shè)光在AD面的入射角為α，則光在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯中的傳播距離為可知，當(dāng)α角最小，等于臨界角C時(shí)，光從AB傳播到CD所用的時(shí)間最長(zhǎng)，最長(zhǎng)時(shí)間為故D正確。故選D。7.答案：A解析：A.根據(jù)折射定律，由圖可知，折射角，因此，根據(jù)折射率和頻率的關(guān)系，a光的頻率大于b光的頻率，故A正確；B.根據(jù)折射率公式，可知a光在水中的光速小，故B錯(cuò)誤；C.a光在水中的光速小，頻率大，由，可知在水中a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤；D.若光從水中射向空氣中，根據(jù)臨界角公式，由于，因此，即a光的臨界角小于b光的臨界角，故D錯(cuò)誤。故選：A。8.答案：A解析：A、由光路圖可知，復(fù)色光從空氣射入玻璃三棱鏡后，a光的偏轉(zhuǎn)程度大于b光的偏轉(zhuǎn)程度，則a光的折射率大于b光的折射率，根據(jù)可知垂直穿過(guò)同一塊平板玻璃，我光的光速小于b光的光速，則a光所用的時(shí)間比b光長(zhǎng)，故A正確；B.根據(jù)全反射臨界角公式，由于a光的折射率大于b光的折射率，則從同種介質(zhì)射入真空發(fā)生全反射時(shí)，a光臨界角比b光的小，故B錯(cuò)誤；C.分別通過(guò)同一雙縫干涉裝置，根據(jù)，由于a光的折射率大于b光的折射率，a光的頻率大于b光的頻率，a光的波長(zhǎng)小于b光的波長(zhǎng)，則b光形成的相鄰亮條紋間距較大，故C錯(cuò)誤；D.由于a光的頻率大于b光的頻率，在真空中，根據(jù)，可知a光波長(zhǎng)小于b光波長(zhǎng)，故D錯(cuò)誤。故選A。9.答案：A解析：B.根據(jù)幾何關(guān)系，結(jié)合光路可逆，作出光路圖如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系有，可得，由于B點(diǎn)入射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角，則出射光線(xiàn)與法線(xiàn)的夾角，所以B點(diǎn)的出射光相對(duì)C點(diǎn)入射光方向偏折了60%，B錯(cuò)誤；A.繼續(xù)增加，結(jié)合上述可知，第一次折射的折射角等于第二次折射的入射角，根據(jù)光路可逆原理可知，第二次折射的折射角一定等于第一次折射的入射角，即光一定不會(huì)在右側(cè)發(fā)生全反射，A正確；C.由于紅光的波長(zhǎng)比藍(lán)光長(zhǎng)，所以紅光在介質(zhì)中的折射率比藍(lán)光要小，紅光在介質(zhì)中的傳播的距離比藍(lán)光短，根據(jù)光在介質(zhì)中傳播速度的公式可知，紅光的波速比藍(lán)光大，因此，將藍(lán)光換成紅光后，光在玻璃球中傳播時(shí)間將變短，C錯(cuò)誤；D.根據(jù)可知，減小雙縫間距，其他條件不變，則屏上干涉條紋間距變大，D錯(cuò)誤。故選A。10.答案：B解析：AB.令內(nèi)圓半徑為R，則外圓半徑為2R，由于折射光線(xiàn)b剛好與內(nèi)壁相切，令其折射角為θ，根據(jù)幾何關(guān)系有解得則光線(xiàn)b的折射率為根據(jù)圖像可知，三種光線(xiàn)的入射角相等，折射角則有即a光的折射率大于，c光的折射率小于，故A錯(cuò)誤，B正確；CD.對(duì)于b、c光線(xiàn)，根據(jù)幾何關(guān)系可知從空氣進(jìn)入透明材料的折射角與從透明材料進(jìn)入空氣的入射角相等，根據(jù)光路可逆原理可知，b、c光線(xiàn)在空腔外表面均不能發(fā)生全反射，故CD錯(cuò)誤。故選B。11.答案：CD解析：A.圓弧AB上有光不能從面射出，結(jié)合對(duì)稱(chēng)性，作出臨界光路圖，如圖所示由于放在O點(diǎn)的光源發(fā)出的光線(xiàn)，在AB上有三分之二最終不能從面射出，令臨界角為C，則有，解得，故A錯(cuò)誤；B.由數(shù)學(xué)三角函數(shù)規(guī)律有,，根據(jù)，根據(jù)結(jié)合上述解得,故B錯(cuò)誤；C.光線(xiàn)沿圖中臨界點(diǎn)透過(guò)該部件時(shí)間最長(zhǎng)，則有，根據(jù)折射率的光速表達(dá)式有，解得，故C正確；D.結(jié)合上述，該透明光學(xué)部件AC邊不透光長(zhǎng)度為，結(jié)合上述解得，故D正確。故選CD。12.答案：AD解析：AB.b光剛好發(fā)生全反射，即b光在玻璃中發(fā)生全反射的臨界角，根據(jù)可知，玻璃對(duì)b光的折射率為，故A正確，B錯(cuò)誤；CD.b光在玻璃磚下表面剛好發(fā)生全反射，a光由玻璃磚下表面射出，則在玻璃中b光的臨界角小于a光的臨界角，由公式可知，玻璃對(duì)b光的折射率大于玻璃對(duì)a光的折射率，即，所以在真空中，b光的頻率大于a光的頻率，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。13.答案：AC解析：A.從基座右側(cè)水平方向清晰地欣賞印章，表明光上側(cè)等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜邊發(fā)生了全反射，即此現(xiàn)象體現(xiàn)了光的全反射原理，故A正確；B，根據(jù)幾何關(guān)系可知，圖中入射光在等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜邊的入射角為45°，則臨界角由于解得故B錯(cuò)誤；CD.根據(jù)折射率與光速的關(guān)系有光從玻璃進(jìn)入空氣，頻率不變，傳播速度變大，由于可知，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，故C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。14.答案：CD解析：根據(jù)已知條件作出的光路圖如圖所示，設(shè)，結(jié)合幾何關(guān)系有，，解得，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)幾何關(guān)系可得，，解得，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)幾何關(guān)系可得，，，，解得，選項(xiàng)C正確；將入射點(diǎn)左移，此單色光在BC