4.3 光的全反射基础巩固 2021—2022 学年高中物理鲁科版（2019）选 择性必修第一册 一、选择题（共 15 题） 1．如图是同一单色光从介质 a 射向介质 b 时的光路图，由此可知（　　） A．a 是光密介质，b 是光疏介质 B．增大入射角，光在界面可能发生全反射 C．光在介质 a 中的频率大于在介质 b 中的频率 D．光在介质 a 中的传播速度大于在介质 b 中的传播速度 2．瓦斯是无色、无味、透明的气体，折射率比空气大。下图所示的是煤矿安保系统中学常用的一种逻辑 判断元件，这种元件的“核心构件”是两个完全相同的、截面为等腰直角三角形的棱镜，两棱镜被平行拉开 一小段距离，形成的通道与矿道大气相通。棱镜对红光的折射率为 1.5，一束红光从棱镜 1 的左侧垂直射入， 下列说法正确的是（　　） A．正常情况下这束红光能通过棱镜 2 射出 B．将入射光改成绿光能提高瓦斯检测的灵敏度 C．只要矿道空气中存在瓦斯气体这束红光便不能从棱镜 2 射出 D．只有矿道空气中瓦斯气体达到危险浓度时，这束红光才能从棱镜 2 射出 3．高速公路的标志牌常贴有“逆反射膜”，夜间行车时，它能使车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特 别醒目。这种“逆反射膜”的内部均匀分布着一层直径为 10ym 的细玻璃球。下面分析单个微小球体对光的作 用，如图所示，真空中的细光束以 i=60°从 A 点入射到玻璃球表面，进入球内后在 B 点发生反射，然后从 C 点射出。下列说法正确的是（　　） A．当折射率 n= 3 时，从 C 点射出的光线与 A 点的入射光线平行 B．若仅减小球的半径，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射 C．若仅增大球的折射率，从外部进入球内的光在球内可能发生全反射 D．若仅增大入射光的频率，C 点与 A 点的距离变大 4．为了测定某上表面平整的透明胶状介质的折射率，往该介质中垂直插入一长 h  4cm 的细铁丝，在介质 上表面以细铁丝为圆心，用墨水涂出一个半径 r  3cm 的圆，从上表面恰好看不见细铁丝，如图所示。胶 状介质的折射率为（　　） A．2 B． 5 3 C． 5 4 D． 4 3 5．如图，一长方体透明玻璃砖在底部挖去半径为 R 的半圆柱，玻璃砖长为 L。一束单色光垂直于玻璃砖上 表面射入玻璃砖，且覆盖玻璃砖整个上表面。已知玻璃的折射率为 　） 2 ，则半圆柱面上有光线射出（　 A．在半圆柱穹顶部分，面积为  RL 2 B．在半圆柱穹顶部分，面积为  RL C．在半圆柱穹顶两侧，面积为  RL 2 D．在半圆柱穹顶两侧，面积为  RL 6．如图所示，圆心为 O、半径为 R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从 P 点垂直界面入射后，恰好 在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角   60� 时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行。已 知真空中的光速为 c，则（　　） A．玻璃砖的折射率为 1.5 2 R B． OP 之间的距离为 2 3 c C．光在玻璃砖内的传播速度为 3 D．光从玻璃到空气的临界角为 30° 7．如图所示为某半圆柱体玻璃砖的横截面， BC 为直径，一束由 a 光和 b 光组成的复色光沿 AB 方向由真 空从 BC 面射入玻璃砖，之后分成两束分别从 D、E 两点射出（不考虑光在玻璃砖中的反射）。已知该玻璃 砖对 a 光的折射率大于对 b 光的折射率，则下列说法正确的是（　　） A．a 光和 b 光在玻璃砖中的传播速度相等 B．a 光和 b 光在玻璃砖中的传播时间相等 C．从 D 点射出的为 b 光，从 E 点射出的为 a 光 D．若从水中射入空气时，a 光发生全反射的临界角更大 8．如图所示，为一长 L 的细长直的光导纤维（可简化为长直玻璃丝）的示意图，AB 代表左侧端面，右侧 未画出，红光与紫光的折射率分别是 n1 和 n2 ， n2  n1 ，光从左侧端面射入，入射角可以调节，光从右侧端 面射出，已知真空中光速为 c，下列说法中正确的是（　　） Ln12 A．光在其中传播的最长时间为 c Ln22 B．光在其中传播的最长时间为 c C．光在其中传播的最短时间为 Ln2 c L cn D．光在其中传播的最短时间为 1 9．如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为 r，外圆半径为 R， R  2r 。 现有一束单色光垂直于水平端面 A 射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面 B 射出，设透明柱 体的折射率为 n，光在透明柱体内传播的时间为 t，若真空中的光速为 c，则（　　） 3 A．n 可能为 2 B．n 可能为 2 2 2 r C．t 可能为 c 4.8r D．t 可能为 c 10．一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， �ABC  45o ， 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 边折射出一束宽度比 BC 边长度小的平行光 B．从 BC 边折射出一束宽度比 BC 边长度大的平行光 C．屏上有一亮区，其宽度等于 AC 边的长度 D．屏上有一亮区，其宽度小于 AB 边的长度 11．某玻璃棱镜的截面如图所示，由半径为 R 的四分之一圆和直角三角形构成，玻璃折射率为 2 行细光束从 D 点入射，OD= 2 R，以下判断正确的是（　　） 2 ，一平 A．有光从 AB 射出 B．有光从 BC 水平射出 C．有光从 OC 垂直射出 D．有光从 OC 射出 12．宝石的折射率是鉴定宝石品质的指标之一，如图为某宝石的截面图，已知 OP、OQ 边与轴线间夹角为  ，光在真空中的传播速度为 c。一条光线垂直 M 边入射，在 OP 边发生全反射后，又恰好在 OQ 边发生全 反射，仅考虑第一次射到 OP 边并反射到 OQ 边的光线。则光在宝石中的传播速度为（　　） A． c sin  3  B． c cos  3  C． c sin  3  D． c cos  3  13．如图所示，为一块建筑用幕墙玻璃的剖面图，在其上建立直角坐标系 xoy，设该玻璃的折射率沿 y 轴 正方向均匀发生变化。现有一单色 a 从原点 O 以某一入射角 θ 由空气射入该玻璃内部，且单色光 a 在该材 料内部的传播路径如图中实线所示，则玻璃的折射率沿 y 轴正方向发生变化的情况是（　　） A．折射率沿 y 轴正方向均匀减小 B．折射率沿 y 轴正方向均匀增大 C．折射率沿 y 轴正方向先均匀减小后均匀增大 D．折射率沿 y 轴正方向先均匀增大后均匀减小 14．回归反光膜是由高折射率透明陶瓷圆珠、高强度黏合剂等组成的复合型薄膜材料。夜间行车时，它能 把各种角度车灯射出的光逆向返回，使标志牌上的字特别醒目。一束平行光（宽度远大于陶瓷圆珠直径和 圆珠间距），沿垂直基板反向照射到圆珠上，为使折射入陶瓷圆珠的光能发生全发射，则制作陶瓷圆珠材 料的折射率 n 至少为（　　） 2 A． 2 B． 2 3 C． 2 D． 3 15．完全相同的单色光源分别沿 A 和 B 分别入射到两种介质的分界面 MN 上，与界面夹角分别是 30�和 60�， 如图所示。若光束 A 在介质Ⅰ中的传播速度为 v A  c ，光束 B 在介质Ⅱ中的传播速度为 vB  2c 2 ，下列说 法正确的是（　　） A．光束 A 发生全反射 B．光束 B 发生全反射 C．光束 B 的反射光线与折射光线互相垂直 D．如将光束 B 与界面夹角再减小 20�，光束 B 就能发生全反射 二、填空题（共 4 题） 16．全反射现象 （1）全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，______ 光线完全消失，只剩下______光线的现象。 （2）临界角：刚好发生全反射，即折射角等于 90°时的入射角．用字母 C 表示，光从介质射入空气（真 空）时，发生全反射的临界角 C 与介质的折射率 n 的关系是 sin C＝ 1 。 n （3）全反射发生的条件 ① 光从______介质射入______介质。 ② 入射角______临界角。 17． (1)下列说法中正确的是_________ A．红外线在水中的传播速度大于紫外线在水中的传播速度 B．机械波向某个方向传播时，介质中的质点也向该方向运动 C．电磁波是横波，可以发生衍射现象和偏振现象 D．照相机的镜头表面镀有一层膜使照相效果更好，这是利用了光的全反射原理 E.在狭义相对论中，质量、长度的测量结果均与物体相对观察者的速度有关 (2)如图所示，真空中有一直角三棱镜，∠ABC 为直角三棱镜的横截面，AB 边长为 L，∠A＝300，∠B＝ 900．一束单色光平行于 AC 边照射到 AB 边上的中点 E，折射光线照射到 AC 边上后，反射光线恰好垂直于 BC 边射出，光在真空中的传播速度为 c，求： ① 棱镜对该单色光的折射率； ② 通过计算判断折射光线在 AC 边是否发生全反射； ③ 计算单色光在棱镜中传播的时间． 18．如图所示，一扇形玻璃棱镜 OABC，O 是圆心，半径为 R，其中∠AOB= 直于 AO 射入棱镜，且能射到 B 点。该玻璃棱镜的折射率为 2 90� 30� ，∠BOC= 。一单色光垂 ，该单色光在 B 点_________(填“发生”或“不 发生”)全反射，该单色光离开棱镜的位置到 O 点的距离为_________。 19．如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直边与 BD 重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径 从圆弧面垂直 BD 射到圆心 O 点上，使玻璃砖绕 O 点逆时针缓慢地转过角度 θ（θ<90°），观察到折射光斑 和反射光斑在弧形屏上移动。 (1)在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的一项是____； A．折射光斑在弧形屏上沿 C→F→B 方向移动 B．折射光斑的亮度逐渐变暗 C．折射角一定小于反射角 D．反射光线转过的角度为 θ (2)当玻璃砖转至 θ＝45°时，恰好看不到折射光线．则此玻璃砖的折射率 n=__________。 三、综合题（共 4 题） 20．如图所示为某种透明材料制成的一块柱形棱镜的横截面图，CD 是四分之一圆，圆心为 O；ABOD 为一 长方形且 B、O、C 三点在同一平面上。光线从 AB 面上的 M 点入射，入射角为  =30°，光进入棱镜后恰好 在 BC 面上的 O