2023魯科版新教材高中物理選擇性必修第一冊同步練習(xí)-第3節(jié) 光的全反射

第3節(jié)光的全反射

基礎(chǔ)過關(guān)練

題組一光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)

1.（多選）下列說法正確的是（）

A.因為水的密度大于酒精的密度,所以水是光密介質(zhì)

B.因為水的折射率小于酒精的折射率,所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)

C.同一束光,在光密介質(zhì)中的傳播速度較大

D.同一束光,在光密介質(zhì)中的傳播速度較小

2.（多選）當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時（）

A.反射光線的強度隨入射角的增大而減小

B.折射光線的強度隨入射角的增大而減小

C.當(dāng)入射角等于臨界角時,折射光線的強度等于零

D.當(dāng)入射角等于零時,反射光線的強度等于零

3.（多選）一束光從介質(zhì)1進入介質(zhì)2,如圖所示,下列對于1、2兩種介質(zhì)的光學(xué)屬性判斷中正確的是（）

介質(zhì)I〈6（）。

介質(zhì)2

Λ.介質(zhì)1是光疏介質(zhì)

B.介質(zhì)1的折射率大

C.光在介質(zhì)1中傳播速度大

D.光在介質(zhì)2中傳播速度大

題組二對光的全反射的理解

4.（多選）光在某種介質(zhì)中的傳播速度是1.5XlOBm∕s,光從該介質(zhì)射向空氣時（）

A.該介質(zhì)的臨界角是30°

B.大于或等于30°的所有角都是臨界角

C.入射角大于或等于30°時都能發(fā)生全反射

D.該介質(zhì)的臨界角可能是60°

5.光線從折射率為VI的介質(zhì)中射向空氣,如果入射角為60°,如圖所示的光路可能的是（）

空氣JO

CD

6.（多選）如圖所示,一束平行光從真空中垂直射向一塊半圓形玻璃磚的平面界面,下列說法正確的是（）

A.只有圓心兩側(cè)一定范圍內(nèi)的光線不能通過玻璃磚

B.只有圓心兩側(cè)?定范圍內(nèi)的光線能通過玻璃磚

C.通過圓心的光線將沿直線穿過玻璃磚而不發(fā)生偏折

D.圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在曲面上發(fā)生全反射

7.如圖所示,等腰三角形ABC為一棱鏡的橫截面（AB=Ae）。一束光線垂直于AB入射,恰好在AC面上發(fā)生全反

射,并垂直于BC射出棱鏡。則該棱鏡的折射率為（）

普B.1.5C.√3D.√2

8.如圖所示，同種色光以相同的入射角從空氣射入三塊折射率不同的平行玻璃磚中，己知平行玻璃磚的大小

相同,入射點在玻璃磚上的位置相同，貝∣J（）

①②③

A.玻璃磚①對該種色光的折射率最大

B.光線在玻璃磚③中的傳播速度最大

C.光線都能從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發(fā)生全反射

9?（2022福建福州）（多選）白光是由多種單色光構(gòu)成的復(fù)合光,點光源S發(fā)出的一束白光由空氣斜射到橫截面

為矩形acdb的玻璃磚上的0點,S、0和d三點位于同一直線上，θ為入射角，如圖所示,下列說法正確的是

（）

A.當(dāng)0增大時,光不可能在ab界面上發(fā)生全反射

B.當(dāng)θ增大時,光可能射到bd界面上,并不會在bd界面上發(fā)生全反射

C.射到cd界面上的光,一定不能在cd界面上發(fā)生全反射

D.從cd界面射出的各種色光一定互相平行

題組三全反射現(xiàn)象的應(yīng)用

10.（多選）下述現(xiàn)象哪些是由于全反射造成的（）

Λ.露水珠或噴泉的水珠,在陽光照耀下格外明亮

B,直棒斜插入水中時呈現(xiàn)彎折現(xiàn)象

C.口渴的沙漠旅行者,往往會看到前方有一潭晶瑩的池水，當(dāng)他們喜出望外地奔向那潭池水時.，池水卻總是

可望而不可即

D.在盛水的玻璃杯中放一空試管,用燈光照亮玻璃杯側(cè)面,在水面上觀察水中的試管,看到試管壁特別明亮

11.空氣中兩條光線a和b從虛線框左側(cè)入射,分別從虛線框下方和上方射出,其框外光線如圖所示。虛線框

內(nèi)有兩個折射率n=1.5的全反射玻璃棱鏡。下列選項給出了兩棱鏡的四種放置方式的示意圖。其中能產(chǎn)生

圖中效果的是（）

L____________

12.（2021福建莆田第二十五中學(xué)月考）如圖,潛水員在水深為h的地方向水面張望,發(fā)現(xiàn)自己頭頂上有一圓形

亮斑,如果水對空氣的臨界角為C,則此圓形亮斑的直徑是（）

h

A.2htanCB.2hsinC

C.2hcosCD.2h

能力提升練

題組一全反射的理解及應(yīng)用

1.（2022天津南開模擬）很多公園的水池底部都裝有彩燈，當(dāng)一束由紅、藍(lán)兩色光組成的燈光從水中斜射向空

氣時,下列光路圖中可能存在的一種情況是（）

2.（多選）某學(xué)習(xí)小組在探究三棱鏡對光的色散的實驗中,用一束含有A、B兩種不同顏色的光束以一定的角

度從三棱鏡的一面射入,并從另一面射出，如圖所示。由此我們可以知道（）

?.在同種介質(zhì)中,A光的波長比B光的波長長

B.從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì),A光的折射角比B光的小

C.A、B兩種光在水中的速度一樣大

D.A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中,逐漸增大入射角,B光先發(fā)生全反射

3.（2021北京西城第四中學(xué)期中）如圖所示,有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點,并

偏折到F點，已知入射方向與邊AB的夾角。=30°,E、F分別為邊AB、BC的中點，則（）

F（：

A?從F點出射的光束與入射到E點的光束平行

B.該棱鏡的折射率為百

C.光在F點發(fā)生全反射

D.光從空氣中進入棱鏡,光速變大

4.（2021山東日照期中）（多選）如圖所示,S為位于泳池底部的一點光源，當(dāng)泳池中注入部分水時,從泳池上方

觀察發(fā)現(xiàn),被光源照亮的水面為一直徑等于d的圓形區(qū)域。若想讓被照亮區(qū)域的面積增大,則可采取的方法

是（）

A.繼續(xù)向泳池注水,增加水深

B.放出部分池水,減小水深

C.將水換成折射率比水大的等深的某種液體

D.將水換成折射率比水小的等深的某種液體

題組二全反射問題的相關(guān)計算

5.（2022浙江寧波期末）如圖所示為單反照相機取景器的示意圖，五邊形ABCDE為五棱鏡的一個截面

光線垂直AB射入,分別在CD和EA上發(fā)生反射,且兩次反射的入射角相等,最后光線垂直BC射出。若兩次反

射都為全反射,則該五棱鏡折射率的最小值是（）

A.n=.」匚。B.n~—

sm22.5sιn45

r_1n_1

b,n-cos22.5o'n^cos45°

6.（2021浙江金華一模）有一透明材料制成的空心球體，內(nèi)徑是R,外徑是2R,其過球心的某截面（紙面內(nèi)）如圖

所示,一束單色光（紙面內(nèi)）從外球面上A點射入,光線與直線AO所成夾角i=60°,經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相

切，已知光速為C。下列說法正確的是（）

A.單色光在材料中的折射率為√Σ

B.單色光在該材料中的傳播時間為攻

C

C.單色光在該材料內(nèi)球面恰好發(fā)生全反射時,從A點射入的光線與直線AO的夾角i=30°

D.只要A點射入的單色光與直線AO的夾角i大于30°,就一定能夠在內(nèi)球面發(fā)生全反射

7.（2021安徽蕪湖月考）如圖所示,一透明玻璃磚橫截面的上半部分是半徑為R的半圓，下半部分是邊長為2R

的正方形,在玻璃磚的左側(cè)距離為R處,有一和玻璃磚側(cè)面平行的足夠大的光屏。一束單色光沿圖示方向從

光屏上的P點射出，從M點射入玻璃磚,恰好經(jīng)過半圓部分的圓心0,且NMoA=45°,已知玻璃磚對該單色光的

折射率n=∣,光在真空中的傳播速度為c?

（1）求該單色光在玻璃磚中發(fā)生全反射的臨界角的正弦值。

（2）求該單色光在玻璃磚內(nèi)傳播的時間。

8.[2021新高考八?。ㄊ校?月聯(lián)考,江蘇卷,16]如圖,一潛水員在距海岸A點45m的B點豎直下潛,B點和燈

塔之間停著一條長4m的皮劃艇。皮劃艇右端距B點4m,燈塔頂端的指示燈與皮劃艇兩端的連線與豎直方

向的夾角分別為ɑ和B（Sina=ISi印=聯(lián)）,水的折射率為《皮劃艇高度可忽略。

(1)潛水員在水下看到水面上的所有景物都出現(xiàn)在一個倒立的圓錐里。若海岸上A點恰好處在倒立圓錐的邊

緣上,求潛水員下潛的深度；

(2)求潛水員豎直下潛過程中看不到燈塔指示燈的深度范圍。

答案全解全析

第3節(jié)光的全反射

基礎(chǔ)過關(guān)練

1.BD因為水的折射率小于酒精的折射率,所以水對酒精來說是光疏介質(zhì)，故A錯,B對；由V=￡可知,光在光

Tl

密介質(zhì)中的速度較小,故C錯,D對。

2.BC當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，反射光的強度隨入射角增大而增大,折射光的強度隨入射角的增大

而減小，當(dāng)入射角等于臨界角時,光線恰好發(fā)生全反射,故折射光線的強度等于零,故B、C對,A錯;當(dāng)入射角

等于零時,反射光線的強度不等于零,D錯。

3.BD光線從介質(zhì)1射入介質(zhì)2,從題中光路圖可以看出入射角為θ∣=90o-60°=30°,折射角為

θ2=9。°-15。=75。，入射角小于折射角，說明介質(zhì)1的折射率大，選項B正確,A錯誤；由n=?可知光在介質(zhì)2

中的傳播速度大,選項C錯誤,D正確。

4?ac由n÷?！?=2>Sin知臨界角C=3。。，所以A、C正確。

5.C根據(jù)sinCW可求出臨界角為45°,由于入射角大于臨界角，則必定發(fā)生全反射,因此只有反射光線而

無折射光線。故C正確。

6.BCD垂直射向界面的光線不偏折，因而光束沿直線平行射到半圓面上,其中通過圓心的光線入射角為零,

將沿直線穿過而不發(fā)生偏折。由圓心向外的光線,在半圓面上進入真空時的入射角逐漸增大并趨近90°角，

必會有入射角等于或大于臨界角，所以圓心兩側(cè)一定范圍外的光線將在半圓面上發(fā)生全反射，圓心兩側(cè)一定

范圍內(nèi)的光線能通過玻璃磚,故B、C、D正確,A錯誤。

7.A光路如圖所示，由幾何關(guān)系可知α=∕C=∕B,2α+∕B=180°,解得a=60。，所以該棱鏡的折射率為

n,故A正確,B、C、D錯誤。

-s4ma"√C3f3

2

8.C由題圖可知,玻璃磚③中光的偏折程度最大,則玻璃磚③對該種色光的折射率最大,根據(jù)Vq可知,光線

在玻璃磚③中的傳播速度最小,故A、B錯誤;光線通過玻璃磚發(fā)生兩次折射,第二次的入射角等于第一次的

折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知,光不可能在下表面發(fā)生全反射,一定能從下表面射出玻璃磚,故C正確,D

錯誤。

9.ACD白光由空氣斜射到玻璃磚的ab面上，由光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不可能在ab界面上發(fā)生全反射,故A

正確；當(dāng)Q增大時,折射角增大,光可能射到bd界面上,若在bd界面上入射角大于臨界角，可能發(fā)生全反射,

故B錯誤；由于光在cd面的入射角等于ab面的折射角，根據(jù)光路的可逆性知,光在cd面的出射角等于ab面

的入射角，光線不可能在cd面上發(fā)生全反射,而且,從cd界面射出的各種色光一定互相平行，故C、D正確。

10.ACD露水珠或噴泉的水珠,在陽光照耀下部分位置發(fā)生全反射,故格外明亮,A符合題意;直棒斜插入水

中時呈彎折現(xiàn)象是光的折射現(xiàn)象,B不符合題意；口渴的沙漠旅行者,往往會看到前方有一潭晶瑩的池水，是

全反射現(xiàn)象,C符合題意;盛水的玻璃杯中放一空試管,用燈光照亮玻璃杯側(cè)面,在水面上觀察水中的試管,看

到試管壁特別明亮,是由于發(fā)生了全反射,D符合題意。

11.B四個選項的光路圖如圖所示：

可知B項正確。

12.A在圓形亮斑邊緣,從空氣射入水中的光線,折射角的大小等于臨界角C,如圖所示，由幾何關(guān)系可知，圓

形亮斑的直徑d=2r=2htanC,故A正確，B、C、D錯誤。

能力提升練

1.C光線射到水面時一定發(fā)生反射,所以反射光中紅光和藍(lán)光都有,故B、D圖不可能；由于水對紅光的折射

率比對藍(lán)光的折射率小，由臨界角公式sinCW可知,紅光的臨界角比藍(lán)光的大,所以在水面上若藍(lán)光發(fā)生全

反射,則紅光可能不會發(fā)生全反射,故C可能；當(dāng)兩種色光都能折射到空氣中時,根據(jù)折射定律n=黑可知，水

對紅光和藍(lán)光的折射率不同，由于水對紅光的折射率比對藍(lán)光的折射率小，從水面射入空氣時，在入射角相

等的情況下,紅光折射角小,故A不可能。故選C。

2.AD由題圖可知,三棱鏡對B光的折射率較大,所以B光的頻率大。在同種介質(zhì)中,A光的波長比B光的波

長長,選項A正確;從空氣中以相同的入射角射入同樣的介質(zhì),A光的折射角比B光的大,選項B錯誤；由于水

對A光的折射率小于對B光的折射率,根據(jù)n=*可知A光在水中的速度較大,選項C錯誤；由于三棱鏡對B光

的折射率較大,B光的全反射臨界角較小,A、B兩種光從相同的介質(zhì)入射到空氣中,逐漸增大入射角,B光先發(fā)

生全反射,選項D正確。

3.B光線經(jīng)三棱鏡兩次折射都向AC邊偏折,不會與入射到E點的光束平行,故A錯誤;在E點作出法線可知

入射角為60。，折射角為30。，由n得器可得折射率為√5,故B正確;光從三棱鏡射向空氣時臨界角滿足

sinC*解得sinC=^>∣,則030°,故在F點不會發(fā)生全反射,C錯誤；由公式Vq可知,光從空氣進入棱鏡,

光速變小,故D錯誤。

4.AD設(shè)光在水面發(fā)生全反射的臨界角為C,水的深度為h,水面上形成的光斑邊緣光線恰好發(fā)生全反射,入

射角等于臨界角C,根據(jù)幾何關(guān)系知tanC=祭。繼續(xù)向泳池注水,水深增加，臨界角C不變,被光源照亮的水面

的圓形區(qū)域直徑增大,故被照亮區(qū)域的面積增大,A正確;放出部分池水,水深減小,臨界角C不變,被光源照亮

的水面的圓形區(qū)域直徑減小，故被照亮區(qū)域的面積減小,B錯誤;將水換成折射率比水大的等深的某種液體,

由sinCW可知光在液面發(fā)生全反射的臨界角C減小,根據(jù)tanC=?可知,被光源照亮的液面的圓形區(qū)域直徑

減小，即被照亮區(qū)域的面積減小;將水換成折射率比水小的等深的某種液體,臨界角C增大,根據(jù)tanC喘可

知,被光源照亮的液面的圓形區(qū)域直徑增大,被照亮區(qū)域的面積增大,故C錯誤,D正確。

5.A設(shè)入射到CD面上的光線的入射角為0,因為在CD和EA上發(fā)生全反射,且兩次全反射的入射角相等，

￡)/

根據(jù)幾何關(guān)系有4θ=90o,解得θ=22.5°,根據(jù)sinC=^,且C最大值為θ,解得最小折射率n=-?r-,故A

正確,B、C、D錯誤。

6.C在A點時，由題意可知,入射角為60°,則由幾何關(guān)系有sinNBAO喂由折射定律得n=-?-=√3,

AOZsιn?BA(J

故A錯誤;該束單色光在該透明材料中的傳播速度為v