1、第第 4 章章 光的折射和全反射光的折射和全反射 (时间：45 分钟 满分：100 分) 一、选择题(共 8 小题，每题 6 分，共 48 分。其中 15 题为单项选择题，68 题为多项选择题。全部选对的得 6 分，选对但不全的得 4 分，错选和不选的得 0 分) 1(2021 湖北十堰期末)光在真空中的传播速度大于光在其他任何介质中的传播 速度。关于任何介质(非真空)的折射率，下列说法正确的是( ) A一定大于 1 B一定小于 1 C可能等于 1 D可能大于 1，也可能小于 1 答案 A 解析 根据 nc v，由于 cv，所以各种介质对真空的折射率一定大于 1，故 A 正 确，B、C、D 错
2、误。 2(2021 北师大广安实验学校月考)如图中四图表示一束由两种颜色组成的复色 光通过三棱镜的光路图，其中正确的是( ) 答案 D 解析 由题意，光在棱镜的两个侧面上都会发生折射，根据光的折射定律可知， 每次折射都会向底边偏折；同时，由于是两种颜色组成的复色光，玻璃对不同单 色光的折射率不同，不同单色光在同一侧面的偏折角也就不同。 3.自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自 后面的光照反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜 (折射率 n 2)组成， 棱镜的横截面如图所示。 一平行于横截面的光束从 O 点垂直 AB 边射入棱镜，先后经过 A
3、C 边和 BC 边反射后，从 AB 边的 O点射出，则出射 光束是( ) A平行于 AC 边的光束 B平行于入射光线的光束 C平行于 CB 边的光束 D平行于 AB 边的光束 答案 B 解析 因为折射率 n 2，该棱镜为全反射棱镜，入射光束在 AC 边和 CB 边经过 两次全反射，方向改变 180 ，出射光束为，选项 B 正确。 4(2021 河南南阳中学高二月考)光导纤维由“内芯”和“包层”两个同心圆柱 体组成，其中心部分是内芯，内芯以外的部分为包层，光从一端进入，从另一端 射出。下列说法正确的是( ) A内芯的折射率大于包层的折射率 B内芯的折射率小于包层的折射率 C不同频率的可见光从同一
4、根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相同 D若紫光以如图所示角度入射时，恰能在内芯和包层分界面上发生全反射，则 改用红光以同样角度入射时，也能在内芯和包层分界面上发生全反射 答案 A 解析 光线在内芯和包层的界面上发生全反射，知光从光密介质进入光疏介质， 则内芯的折射率大于包层的折射率，A 正确，B 错误；不同频率的光在界面上发 生全反射，知经过的路程相同，根据 vc n，知光在介质中传播的速度不同，则传 播的时间不同，C 错误；根据 sin C1 n，知折射率越大，临界角越小，红光的折 射率小，则临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能在分界面上发生全反 射，D 错误。 5(2021 河
5、北玉田县一中月考)一束光线由空气射向折射率为 2的某种介质，下 列说法不正确的是( ) A当入射角大于 45 时，一定发生全反射 B无论入射角是多大，都不能发生全反射 C无论入射角是多大，折射角都不会超过 45 D欲使折射角等于 30 ，入射角应为 45 答案 A 解析 因为光从空气射入玻璃，所以不会发生全反射，故 A 错误，B 正确；当入 射角最大时，根据折射定律 nsin i sin r知，折射角也最大，而最大的入射角为 90 ， 则由 nsin i sin r得 r45 ，所以最大的折射角为 45 ，故 C 正确；当折射角 r30 时，由折射定律 nsin i sin r 2，得，入射角
6、 i45 ，故 D 正确。 6如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由 空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是 ( ) A假若三条光线中只有一条在 O 点发生了全反射，那一定是 aO 光线 B假若光线 bO 能发生全反射，那么光线 cO 一定能发生全反射 C假若光线 bO 能发生全反射，那么光线 aO 一定能发生全反射 D假若光线 aO 恰能发生全反射，则光线 bO 的反射光线比光线 cO 的反射光线 的亮度大 答案 ACD 解析 三条光线沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在玻璃砖弧形界面，它 们的入射角为零，均不会偏折。在玻璃砖直径
7、界面，光线 aO 的入射角最大，光 线 cO 的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可 能。 如果只有一条光线发生了全反射， 那一定是 aO 光线， 因为它的入射角最大， 所以选项 A 正确；假若光线 bO 能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界 角，光线 aO 的入射角更大，所以光线 aO 一定能发生全反射，光线 cO 的入射角 可能大于或等于临界角， 也可能小于临界角， 因此光线 cO 不一定能发生全反射， 所以选项 B 错误，C 正确；假若光线 aO 恰能发生全反射，则光线 bO 和光线 cO 都不能发生全反射，但光线 bO 的入射角更接近于临界角，所以，光线
8、 bO 的反射 光线较光线 cO 的反射光线强，即光线 bO 的反射光线亮度较大，所以选项 D 正 确。 7.如图所示是一玻璃球体，其半径为 R，O 为球心，AB 为水平直径。M 点是玻璃 球的最高点，来自 B 点的光线 BD 从 D 点射出，出射光线平行于 AB，已知ABD 30 ，光在真空中的传播速度为 c，则( ) A此玻璃的折射率为 3 B光线从 B 到 D 需用时3R c C若增大ABD，光线不可能在 DM 段发生全反射现象 D若减小ABD，从 AD 段射出的光线均平行于 AB 答案 AB 解析 由题图可知光线在 D 点的入射角为 i30 ，折射角为 r60 ，由折射率的 定义得 n
9、sin r sin i，则 n 3，选项 A 正确；光线在玻璃球中的传播速度为 v c n 3 3 c，由题图知 BD 3R，所以光线从 B 到 D 需用时 tBD v 3R c ，选项 B 正确； 若增大ABD，则光线射向 DM 段时入射角增大，射向 M 点时为 45 ，而临界角 满足 sin C1 n 3 3 sin r， 则入射角 i 大于折射角 r， 所以光线从空气射入玻璃， 故 A 正确；图像的斜率 k 即是玻璃折射率，由图可得 kn 1 0.671.5，故 B 错 误，C 正确；玻璃临界角的正弦值 sin C1 n0.67，故 D 正确。 三、计算题(共 3 个小题，10、11 题
10、各 11 分，12 题 15 分，共 37 分) 10.如图所示，一束激光沿圆心方向射入半圆形玻璃砖后从直径边射出。入射光线 与法线的夹角为 30 ， 折射光线与法线的夹角为 45 ， 已知光在真空中的速度为 c。 (1)求这束激光在玻璃砖中的传播速度； (2)以 O 点为圆心顺时针旋转玻璃砖，至少旋转多大角度折射光消失？ 答案 (1) 2 2 c (2)顺时针旋转 15 解析 (1)由光的折射定律可知：nsin 45 sin 30 2 则 vc n 2 2 c。 (2)sin C1 n 2 2 45 则 45 30 15 ，顺时针旋转 15 。 11(2021 古浪县二中高二期中)如图所示，
11、某透明液体深 1 m，一束与水平面成 30 角的光线照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为 45 。试求： (1)该液体的折射率； (2)进入液面的光线经多长时间可以照到底面。 答案 (1) 6 2 (2) 3 3 10 8 s 解析 (1)根据几何关系可知，入射角 i90 30 60 折射角 r90 45 45 根据折射定律得 nsin i sin r sin 60 sin 45 6 2 。 (2)光在液体中传播的位移 s h cos r 2 m 光在液体中传播的速度 vc n 610 8 m/s 则光在液体中传播的 ts v 3 3 10 8 s。 12(2021 四川泸县五中月考)
12、如图所示，一储油桶，底面直径与高均为 1 m。当 桶内无油时，从某点 A 恰能看到桶底边缘上的某点 B。当桶内油的深度等于桶高 的一半时，由点 A 沿方向 AB 看去，恰能看到桶底上的点 C，两点 C、B 相距 0.25 m。求油的折射率和光在油中的传播速度。 答案 10 2 3 10 5 108 m/s 解析 画出光路图如图所示。 设桶高为 h，桶底面直径为 d， 则 hd1 m 设入射角为 r，折射角为 i， 则 sin r d 2BC d 2BC 2 h 2 2 0.25 0.2520.52 5 5 sin i d d2h2 1 1212 2 2 故 nsin i sin r 10 2 由 nc v知 v c n 3108 10 2 m/s3 10 5 108 m/s。
