4.2 全反射与光导纤维同步练习 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 14 题） 1．下列说法正确的是（ ） A．红光的折射率比紫光的折射率大 B．光从空气射入介质后，光的频率发生改变 C．绿光比红光更容易发生全反射 D．在同一介质中传播时，蓝光比红光的传播速率大 2．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 3．如图所示，一个半径为 R 的玻璃半球，平放在水平桌面上，已知玻璃的折射率为 2 ，一束竖直平行光 照射到半球的平面上与水平桌面上，结果在水平桌面上出现一个暗环，该暗环的面积为（不考虑多次反 射）（　　） 2  R2 A． 2 2 B． 2( 2  1) R 2 C． ( 2  1) R 1 D． 2  R2 4．水中的空气泡看上去比较亮，对这一现象有以下不同的解释，其中正确的是（ ） A．空气泡对光线有会聚作用，因而较亮 B．空气泡对光线有发散作用，因而较亮 C．从空气泡到达水中的界面处的光一部分发生反射，因而较亮 D．从水中到达空气泡的界面处的光一部分发生全反射，因而较亮 5．一束光线由空气射入截面为半圆形的玻璃砖，再由玻璃砖射出，入射光线的延长线沿半径方向，则图 中的光路图正确的是（ A．①② ） B．②③ C．③④ 6．在两种介质的界面处发生全反射，由此可判定：( ① 光由光密介质射向光疏介质 D．①④ ) ②光由光疏介质射向光密介质 ③入射角等于或大于临界角 ④入射角 小于临界角 A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ 7．如图所示，某种透明介质制成的截面为平行四边形的棱镜 ABCD ，其中 �A  60�。有一束单色光垂直 于 AB 边射入介质，在 AD 边恰好发生全反射，反射光线射到 CD 边，且在 CD 边的反射光线可射到 BC 边 上。则自 BC 边射出光线与自 AB 边射入光线夹角为（　　） A．0° B．30° C．90° D．120° 8．如图所示，让光沿着半圆形玻璃砖的半径射到它的平直的边上，在这个边与空气的界面上会发生反射 和折射． 逐渐增大入射角，观察反射光线和折射光线的变化．关于该实验现象，下列说法正确的是 （ ） A．反射光线和折射光线都沿顺时针方向转动 B．反射光线和折射光线转过的角度相同 C．在还未发生全反射过程中，反射光越来越强 D．最终反射光完全消失 9．如图所示，一束红光从空气穿过平行玻璃砖，下列说法正确的是 A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化 B．红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化 C．若紫光与红光以相同入射角入射，则紫光不能穿过玻璃砖 D．若紫光与红光以相同入射角入射，在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小 10．如图所示，一束入射光 AO 从某种介质以入射角 α 射入空气，以 O 点为圆心，R1 为半径画圆 C1 与折射 光线 OB 交于 M 点，过 M 点向两介质的交界面作垂线与入射光线 AO 的延长线交于 N 点，以 O 点为圆心， ON 为半径画另一个圆 C2，测得该圆的半径为 R2，下列判断正确的是（　　） R2 A．该介质的折射率为 R1 B．若光由介质射入空气发生全反射，则临界角为 arcsin R2 R1 C．若过圆 C1 与界面的交点Ｄ作界面的垂线交圆 C2 于 P 点，则 OP 与法线所夹的锐角等于全反射的临界角 D．若入射光的强度保持不变，逐渐增大入射角 α，则折射光的强度将逐渐增加 11．如图所示，只含黄光和紫光的复色光束 PO，从空气中沿半径方向射入玻璃半圆柱后，一部分光沿 OA 方向射出，另一部分光沿 OB 方向射出。则（ ） A．OA 为黄光，OB 为紫光 B．OA 为紫光，OA 为黄光 C．OA 为黄光，OB 为复色光 D．OA 为紫光，OB 为复色光 12．如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光 a 和 b，则下列说法中正确的是（　　） A．在水中，a 光的频率大于 b 光的频率 B．在水中，a 光的光速大于 b 光的光速 C．在水中，a 光的波长大于 b 光的波长 D．若从水中向空气射出时，a 光能发生全发射，则 b 光也一定能发生全反射 13．如图所示，空气中有一折射率为 2 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为 90o、半径为 R 的扇形 OAB、一 束平行光平行于横截面，以 45o 入射角射到 OA 上，OB 不透光，若考虑首次入射到圆弧 � AB � AB 上的光，则 上有光透出的部分的弧长为（　　） 1 A．  R 6 1 B．  R 4 1 C．  R 3 D． 5 R 12 14．湖面上有一伸向水面的观景台，如图所示是截面图，观景台下表面恰好和水面相平，A 为观景台右侧 面在湖底的投影，水深 h＝4 m，在距观景台右侧面 x＝4 m 处有一可沿竖直方向上下移动的单色点光源 S， 点光源 S 可从距水面高 3 m 处下移到接近水面，在移动过程中，观景台水下被照亮的最远距离为 AC，最 近距离为 AB，若 AB＝3 m，则（　　） 5 A．水的折射率 n= 3 B．水的折射率 n=1.5 12 7 C．光能照亮的最远距离 AC= 7 m D．光能照亮的最远距离 AC=4 7 m 二、填空题（共 2 题） 15．如图所示，一束细激光垂直于半圆形玻璃砖的平直截面 由 A 点射入玻璃砖中并恰好在半圆弧界面发 生全反射，经过三次全反射之后从 F 点射出。已知出射光线与入射光线成 180°角，玻璃砖的半径为 R，入 射点 A 与出射点 F 关于圆心 O 对称，且 A、F 两点间的距离为 L  3R ，真空中的光速为 c。则激光束发生 全反射时的临界角 C=_______；激光束从射入玻璃砖到射出玻璃砖的时间 t =_____ 。 16．利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上作一直线 MN，并作出它的 一条垂线 AB。将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为 O）放在白纸上，它的直径与直线 MN 重合。在垂线 AB 上插两个大头针 P1 和 P2（如图），然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线 P1P2 通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针 外，还有量角器等。 （1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线 AB 上竖直插上了 P1、P2 两枚大头针，但在半 圆柱形玻璃砖右侧的区域内，无论从何处观察都无法透过玻璃砖同时看到 P1、P2 的像，原因是__________ ______________________________________。为了观察到像，他应采取的措施是______（选填“向左”、“ 向 右”、“ 向上”、 “向下”）平移半圆柱形玻璃砖。 （2）请在半圆柱形玻璃砖的右侧估计所插大头针的可能位置（用“×”表示）并作出光路图______。为了计 算折射率，应该测量的量有________（在光路图上标出），计算折射率的公式为______________。 三、综合题（共 4 题） 17．如图所示为一个用透明介质做成的直角三校镜的横截面图，其中∠A=30°，∠C=90°，一束单色光平行 于 AC 入射到 AB 面上，透明介质对该单色光的折射率 n 3 ，BC 边长为 L，一个足够大的光屏 MN 平行 于 BC 边竖直放置。且与 BC 边间距为 L。求光屏上被照亮部分的竖直长度。 18．直角三角形 ABC 为某玻璃砖的横截面，其中∠A=30°，BC 长度为 L，平行光束以与 AC 成 45°角的方 向照射到 AC 面上，已知从 BC 面射出的光线与 BC 垂直，如图，求 ① 玻璃的折射率 n； ②AB 面上哪个范围有光射出？ 19．在透明薄壁圆筒的底面圆心处竖直固定一刻度尺，其零刻度线与圆筒底面重合，圆筒和刻度尺足够长， 圆筒的横截面半径为 5cm 。将圆筒内注满透明液体，已知液体的折射率为 2 ，求在圆筒侧壁既能看到刻 度尺零刻度线又能看到 8cm 刻度线的区域距筒底的高度范围。 20．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。 参考答案： 1．C 2．A 3．B 4．D 5．D 6．A 7．D 8．C 9．D 10．C 11．C 12．A 13．B 14．C 2 3R c 15． 60 16． 光线 P1P2 垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，从而发生了全 � 反射现象，使光不能从圆弧面折射出来 向上 光在圆弧面的入射角 i 和折 射角 r n sin r sin i 17．2L 18．（1） n 2 （2）射出光线的范围为从 B 点到距离 B 点 19．距筒底的高度为 3 ~ 5cm ，不包括 3cm 和 5cm 两点 L 宽度内 2 20．