高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册全反射课堂检测

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册全反射课堂检测，共9页。
1.(2025·四川绵阳期中)(多选)如图为一半圆柱体透明介质的横截面,O为圆心,C是半圆弧最高点,E、Q是圆弧AC上的两点,一束复色光沿PO方向射向AB界面并从O点进入该透明介质,被分成a、b两束单色光,a光从E点射出,b光从Q点射出,现已测得PO与AB界面的夹角θ=30°,∠QOC=30°,∠EOC=45°,则以下结论正确的是( )
A.a光的频率小于b光的频率
B.b光的折射率为3
C.a光和b光在该透明介质内传播的速率相等
D.当夹角θ减小到某一特定值时,将只剩下b光从AC圆弧面上射出
2.(2025年1月·八省联考河南卷)如图,一棱镜的横截面为等腰三角形PMN,其中边长PM与PN相等,∠PMN=30°,PM边紧贴墙壁放置。现有一束单色光垂直于MN边入射,从PN边出射后恰好与墙面垂直(不考虑光线在棱镜内的多次反射),则该棱镜的折射率为( )
A.2B.32
C.53D.3
3.高速公路上的标志牌常用“回归反光膜”制成,夜间行车时,它能将车灯照射过来的光逆向返回,标志牌上的字特别醒目。这种“回归反光膜”是用球体反射元件制成的。如图所示,反光膜内均匀分布着直径为10 μm的细玻璃珠,所用玻璃的折射率为3,为使入射的车灯光线经玻璃珠的折射、反射、再折射后恰好和入射光线平行,那么第一次入射时的入射角是( )
A.60°B.45°
C.30°D.15°
4.(2025·江苏无锡阶段练习)光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得以广泛应用。如图所示为一个质量均匀分布的有机玻璃圆柱的横截面,B、C为圆上两点,一束单色光沿AB方向射入,然后从C点射出,已知∠ABO=127°,∠BOC=120°,真空中光速c=3.0×108 m/s,sin 53°=0.8,cs 53°=0.6,则( )
A.光在该有机玻璃中传播速度为1.6×108 m/s
B.光在该有机玻璃中的折射率为1.8
C.光在该有机玻璃中发生全反射的临界角为37°
D.若将该有机玻璃做成长300 km的光导纤维,此单色光在光导纤维中传播的最短时间为1.6×10-3 s
5.(多选)直线P1P2过均匀玻璃球的球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图所示。a、b光相比( )
A.玻璃对a光的折射率较大
B.玻璃对a光的临界角较大
C.b光在玻璃中的传播速度较小
D.b光在玻璃中的传播时间较短
6.如图所示,在水面下同一深度并排紧挨着放置分别能发出红光、黄光、蓝光和紫光的四盏灯,一人站在这四盏灯正上方离水面有一定距离处分别观察,他感觉离水面最近的那盏灯发出的光是( )
A.红光B.黄光
C.蓝光D.紫光
7.如图所示,一束红色激光射向水面上的O1点,经折射后在水槽底部P点发生镜面反射,再经O2点折射出水面,测得入射角α=53°时,O1O2间的距离与水深之比为3∶2,已知真空中的光速为c,sin 53°=0.8。下列说法正确的是( )
A.仅增大入射角α,激光能在水面上O1点发生全反射
B.该激光在O2点的折射角β=37°
C.水对该激光的折射率为43
D.该激光在水中传播的速度为23c
8.(2025·江苏宿迁阶段练习)如图所示是某种新型光导纤维材料的一小段,材料呈圆柱状,其中MQ为直径,一束单色光以入射角α从空气射向圆心O,下列说法正确的是( )
A.光纤通信应用了光的衍射
B.单色光从MQ射入光导纤维时,折射角大于入射角
C.若α=45°时,单色光刚好不从MN射出,则光导纤维的折射率为2
D.若光导纤维的折射率为2,则无论入射角α多大,单色光都不会从MN或QP射出
9.(2025·山西太原阶段练习)(多选)如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体,一束单色细光束由真空沿半径方向与AB成θ角射入,对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录,得到的关系如图乙所示。图丙是用这种材料制成的透明实体,左侧是半径为R的半圆柱体,右侧是长为8R、高为2R的长方体,一束该单色光从左侧A'点沿半径方向且与长方体的长边成37°角射入透明实体。已知光在真空中传播的速度为c,sin 37°=0.6,cs 37°=0.8。下列说法中正确的是( )
A.该透明材料的临界角是37°
B.该透明材料的临界角是53°
C.该透明材料的折射率为54
D.光线在透明实体中传播的总时间为55R4c
10.(2025·湖南长沙期末)(多选)如图所示是由折射率n=233的材料制作的光学器件的切面图,内侧是以O为圆心、R为半径的半圆,外侧为矩形,其中BC=2R。一束单色光从BC的中点O1射入器件,入射角为α,满足sin α=33,光线射到内侧圆面时恰好发生全反射,不计光线在器件内的多次反射,已知光在真空中的速度为c。则( )
A.光线在O1折射后的折射角为β=30°
B.光在器件中的传播速度为12c
C.光在器件中传播的时间为3Rc
D.内侧圆面发生全反射的入射光线与反射光线恰好垂直
11.(12分)(2024年1月·广西高考适应性演练)光学反射棱镜被广泛应用于摄像、校准等领域,其中一种棱镜的截面如图,eh边为镀膜反射面,ef=eh,fg=gh,∠e=60°,∠g=120°,棱镜的折射率为3,光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s,若细光束从O点以60°的入射角从真空射入棱镜,求:
(1)光在上述棱镜中传播速度的大小;(4分)
(2)光束从棱镜中射出的折射角,并完成光路图。(8分)
12.(14分)(2025·黑龙江大庆阶段检测)ABC为一直角三角形玻璃砖的截面,∠A=30°,∠B=90°,
一束光线平行AC边从D点射入玻璃砖,已知BC边长为L,AD边长为AB的三分之一,玻璃砖的折射率为3,真空中的光速为c,求:
(1)光线射出玻璃砖时与BC边的夹角;(8分)
(2)光线在玻璃砖中传播的时间。(6分)
课时跟踪检测(二十二)
1．选AB 由题意可得两种光的折射率分别为na＝eq \f(sin 60°,sin 45°)＝eq \f(\r(6),2)，nb＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)，则na＜nb，所以a光的频率小于b光的频率，又根据公式n＝eq \f(c,v)可得，两种光在该透明介质内传播的速率分别为va＝eq \f(c,na)＝eq \f(\r(6),3)c，vb＝eq \f(c,nb)＝eq \f(\r(3),3)c，则两种光在该透明介质内传播的速率va＞vb，故A、B正确，C错误；在界面AB上，由于光是从空气进入介质，即从光疏介质进入光密介质，不能够发生全反射，而在弧面AC上光始终沿法线入射，也不能够发生全反射，所以当入射光线PO与AB 界面的夹角θ减小时，a光与b光总是能从AC圆弧面上射出，故D错误。
2．选D 根据题意画出光路图如图所示，根据几何关系可得r＝60°，i＝30°，根据折射定律可知该棱镜的折射率为n＝eq \f(sin r,sin i)＝eq \f(sin 60°,sin 30°)＝eq \r(3)，故选D。
3．选A 设入射角为i，折射角为θ，作出光路图如图所示。因为出射光线恰好和入射光线平行，所以i＝2θ，根据折射定律有eq \f(sin i,sin θ)＝eq \f(sin 2θ,sin θ)＝eq \r(3)，所以θ＝30°，i＝2θ＝60°，选项A正确。
4．选D 根据几何关系可知，单色光在B点的入射角为53°，折射角为30°，根据折射定律得n＝eq \f(sin 53°,sin 30°)＝eq \f(0.8,0.5)＝1.6，则光在该有机玻璃中传播的速度为v＝eq \f(c,n)＝eq \f(3×108,1.6) m/s＝1.875×108 m/s，故A、B错误；根据全反射临界角的正弦值sin C＝eq \f(1,n)＝eq \f(1,1.6)＝0.625，又sin 37°＝0.6，故临界角大于37°，故C错误；当光线与光导纤维平行时，传播的时间最短，则传播的最短时间t＝eq \f(L,v)＝eq \f(nL,c)＝eq \f(1.6×3×105,3×108) s＝1.6×10－3 s，故D正确。
5．选BC 作出光路图如图所示，由图可知a、b光的入射角i1＝i2，折射角r1＞r2，由折射率n＝eq \f(sin i,sin r)知，玻璃对b光的折射率较大，A错误；设玻璃对光的临界角为C，由sin C＝eq \f(1,n)可知，玻璃对a光的临界角较大，故B正确；光在玻璃中的传播速度v＝eq \f(c,n)，则b光在玻璃中的传播速度较小，且通过的路程较长，故b光在玻璃中的传播时间较长，C正确，D错误。
6．选D 从空气中观察灯时，灯P发出的光经水面折射后进入观察者的眼睛，折射光线的延长线交于P′点，P′就是灯P的虚像，P′的位置比P实际位置离水面的距离要近些，如图所示。当入射角β较小时，P′的位置在P的正上方，有sin α＝eq \f(d,\r(h2＋d2))，sin β＝eq \f(d,\r(H2＋d2))，n＝eq \r(\f(H2＋d2,h2＋d2))，竖直向下看时，d接近于零，故n＝eq \f(H,h)，即h＝eq \f(1,n)H，因紫光的折射率最大，故紫光的视深最小，故D正确。
7．选C 当光由光密介质射向光疏介质时，才可能发生全反射，故A错误；根据光的反射的特点和几何关系，光在O1点的折射角与在O2点的入射角相等，再根据折射定律可知β＝α＝53°，故B错误；根据题意有eq \f(O1O2,h)＝eq \f(3,2)，所以tan θ＝eq \f(\f(1,2)O1O2,h)＝eq \f(3,4)，可得θ＝37°，根据折射定律有n＝eq \f(sin α,sin θ)＝eq \f(sin 53°,sin 37°)＝eq \f(4,3)，故C正确；根据光在介质中的传播速度与折射率的关系有v＝eq \f(c,n)＝eq \f(c,\f(4,3))＝eq \f(3,4)c，故D错误。
8．选D 光纤通信应用了光的全反射，故A错误；单色光从MQ射入光导纤维时，即从光疏介质进入光密介质，折射角小于入射角，故B错误；若α＝45°时，单色光刚好不从MN射出，光路图如图甲所示，根据折射定律n＝eq \f(sin 45°,sin r)，临界角正弦值为sin C＝eq \f(1,n)，根据几何关系有C＋r＝90°，则光导纤维的折射率为n＝eq \f(\r(6),2)，故C错误；若无论入射角α为多少，单色光都不会从MN或QP射出，则光导纤维的折射率最小时的光路图如图乙所示，
根据折射定律有n′＝eq \f(sin 90°,sin r′)，临界角正弦值为sin C′＝eq \f(1,n′)，根据几何关系有C′＋r′＝90°，则光导纤维的折射率最小值为n′＝eq \r(2)