课时作业(二十一) 全反射(Word练习)-【金榜题名】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册高中同步学案（人教版）

课时作业(二十一)　全反射 [基础达标练] 1．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1．33、1．55、1．60和1．63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是(　　) A．从水晶射入玻璃 B．从水射入二硫化碳 C．从玻璃射入水中 D．从水射入水晶 解析：选C　光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射．A．光从水晶射入玻璃，是从光疏介质射入光密介质，不可能发生全反射，故选项A不合题意；B．光从水射入二硫化碳，是从光疏介质射入光密介质，不可能发生全反射，故选项B不合题意；C．光从玻璃射入水中，是光从光密介质射入光疏介质，有可能发生全反射，故选项C符合题意；D光从水射入水晶，是从光疏介质射入光密介质，不可能发生全反射，故选项D不合题意． 2．关于全反射，下列说法中不正确的是(　　) A．光从光密介质射向光疏介质时可能产生全反射 B．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射 C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质可能产生全反射 D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射 解析：选B　A．光从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于或等于临界角，能产生全反射，故A不符合题意；B．光从光疏介质射向光密介质时不可能产生全反射，故B符合题意；C．折射率大的介质是光密介质，折射率小的介质是光疏介质，则光从折射率大的介质射向折射率小的介质可能产生全反射，故C不符合题意；D．由n＝知，传播速度小的介质折射率大，则光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射，故D不符合题意．故选B． 3．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光在界面上恰好发生全反射，则下列判断正确的是(　　 ) A．绿光不能发生全反射 B．红光一定能发生全反射 C．黄光在水中的波长比红光在水中的波长长 D．这三种单色光相比，红光在水中传播的速率最大 解析：选D　红、黄、绿三种单色光，红光的折射率最小，绿光的折射率最大，则根据sin C＝可知，红光的临界角最大，绿光的临界角最小，若黄光在界面上恰好发生全反射，则红光不能发生全反射，绿光一定能发生全反射，选项AB错误；根据λ＝＝红光的折射率最小，频率最小，则在水中的波长最长，选项C错误； D．根据v＝红光的折射率最小，可知在水中传播的速率最大，选项D正确．故选D． 4．如图所示，将一个半圆形玻璃砖置于空气中，当一束单色光入射到玻璃砖的圆心O时，下列情况不可能发生的是(　　) A．　　　　　 B． C． D． 解析：选D　A．当光由空气斜射进入半圆形玻璃砖时，既有反射又有折射，折射角小于入射角，是可能发生的， A不符合题意；B．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角小于临界角，既有反射又有折射，是可能发生的， B不符合题意；C．当光由半圆形玻璃砖射入空气时，若入射角大于等于临界角时，会发生全反射，光线就不能进入空气，这种情况是可能发生的，C不符合题意；D．当光由空气射入半圆形玻璃砖折射时，折射角应小于入射角，所以这种情况不可能发生，D符合题意． 故选D． 5．如图所示，相互平行的平面Ⅰ和Ⅱ为两种光介质的分界面，两平面外为介质1，两平面间为介质2，一单色光以一定的入射角入射到界面Ⅰ上，已知介质Ⅰ和介质Ⅱ对此光的折射率分别为n1和n2，则以下说法正确的有(　　 ) A．若n1<n2，此光线可能在界面Ⅱ上发生全反射 B．若n1<n2，此光线一定在界面Ⅱ上发生全反射 C．若n1>n 2，此光线一定在界面Ⅰ上发生全反射 D．若n1>n 2，此光线可能在界面Ⅰ上发生全反射 解析：选D　无论n1＞n2，还是n1＜n2，此光线若能射入介质2，则在界面Ⅱ上的折射角一定和介质1中的入射角相等，即不可能发生全反射，故AB错误；CD．若n1＞n2，此光线在界面Ⅰ是从光密介质射向光疏介质，有可能发生全反射，故C错误，D正确．故选D． 6．如图所示，ABC为一全反射棱镜，棱镜对不同色光的折射率不同，对红光的临界角为42°，M为一与BC边垂直的光屏，一束白光沿平行于BC的方向射向AB面，经AB面折射后的光线又射向BC面，则(　　) A．BC面将有色光射出 B．光屏M上会出现彩色光带且紫光在上 C．光屏M上会出现彩色光带且红光在上 D．将光屏与BC保持垂直地向右平移，屏上彩色光带逐渐变宽 解析：选B　A．由图，入射角∠1＝45°，据n＝＞1得到∠2＜45°．由几何知识得到∠3＞45°由题，红光的临界角为42°，则所有色光在BC面上都发生了全反射，没有光线从BC面射出．故A错误．BC．根据反射定律得知：∠3＝∠4，可以证明，∠2＝∠5，故由光路可逆原理得到∠1＝∠6，即入射光线与出射光线平行，而不同色光的折射率不同，偏折程度不同，折射率越大的色光偏折越强，经反射再折射后位于屏上部，即屏上的色彩紫光在上．故B正确，C错误．D．由于所有出射光线都与入射光线平行，则所有出射光线相互平行，则将光屏与BC保持垂直地向右平移，屏上彩色光带宽度不变．故D错误．故选B． 7．空气中两条光线a和b从方框左侧入射，分别从方框下方和上方射出，其框外光线如图所示，方框内有两个折射率为n＝1．5的全反射棱镜．下列选项中给出了两个棱镜的四种放置方式的示意图，其中能满足题意的是(　　 ) A　　　B　　 　C　　　　D 解析：选B　四个选项中棱镜产生的光路效果如答图所示．由题图知，选项B满足题意． 8．(多选) 华裔科学家高馄被誉为“光纤之父”，他获得2009年诺贝尔物理学奖．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其纤芯和包层材料不同，光在纤芯中传播．下列关于光导纤维的说法正确的是(　　) A．纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射 B．纤芯的折射率比外套的小，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射 C．波长越短的光在光纤中传播的速度越大 D．频率越低的光在光纤中传播的速度越大 解析：选AD　AB．光发生全反射的必要条件是光必须从光密介质(折射率较大的介质)射向光疏介质(折射率较小的介质)，所以纤芯的折射率比外套的大，光传播时在纤芯与包层的界面上发生全反射，故A正确，B错误；CD．光频率越低(即波长越长)，介质对其的折射率n越小；光频率越高(即波长越短)，介质对其的折射率n越大．根据v＝可知波长越短的光在光纤中传播的速度越小，频率越低的光在光纤中传播的速度越大，故C错误，D正确．故选AD． 9．如图，某透明体的横截面是腰长为a的等腰直角三角形，一细光束从距A点AB长的D点垂直AB射入透明体，在AC界面上刚好发生全反射．真空中的光速为c，求： (1)透明体的折射率； (2)该光束在透明体内传播的时间． 解析：(1)光束进入透明体到达AC界面时，入射角i＝45°，即临界角C＝45°； 根据sin C＝解得：n＝ (2)光束在透明体内的光路如图所示： 不考虑多次反射，由几何关系得，光在透明体中传播的总路程s＝a； 光在透明体内的速度：v＝；所以传播时间：t＝； 联立得：t＝． 答案：(1)　(2) [能力提升练] 10． 如图所示，AOB是截面为扇形的玻璃砖的横截面图，其顶角θ＝83°，今有一束单色光在横截面内从OA的中点E沿垂直OA的方向射入玻璃砖，一部分光线经AB面反射后恰好未从OB面射出，不考虑多次反射，则玻璃砖的折射率为(　　) A． B． C． D． 解析：选A　如图所示因E点为OA的中点，所以入射角α＝30°β＝θ＝83°临界角C＝180°－2α－β＝37°OB面恰好发生全反射，则sin C＝解得n＝故A正确，BCD错误．故选A． 11．(多选)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 解析：选ACD　在直径界面，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的入射角可能大于临界角，也可能小于临界角，因此，cO不一定能发生全反射，所以C正确，B错误；假若光线aO恰能发生全反射，光线bO和cO都不能发生全反射，但bO的入射角更接近于临界角，所以，光线bO的反射光线较光线cO的反射光线强，即bO的反射光线亮度较大，所以D对，本题答案选A、C、D． 12． 如图所示，折射率为n、半径为R的半圆形玻璃砖平放在桌面上，将宽度为L的平行单色光垂直于AC面射入，要使第1次射到圆面上的光能射出玻璃砖，则L的最大值为(　　) A． B． C． D． 解析：选B　如图所示 当光线第1次射到圆面上恰好发生全反射，则sin θ＝则L的最大值为L＝2Rsin θ＝故选B． 13．(多选)如图所示，半圆玻璃砖可绕过圆心的垂直轴转动，圆心O与足够大光屏的距离d＝20 cm，初始半圆玻璃砖的直径与光屏平行时，一束光对准圆心、垂直于光屏射向玻璃砖，在光屏上O1点留下一光点，保持入射光方向不变，让玻璃砖绕O点顺时针方向转动α(α<90°)时，光屏上光点也会移动，当玻璃砖转过α＝30°角时，光屏上光点位置距离O1点为20 cm， 则(　　) A．玻璃砖转动后，光屏上的光点会相对于O1向上移动 B．该玻璃砖的折射率为 C．该玻璃砖的折射率为 D．当玻璃砖绕O点相对初始位置转过的角度α的正弦值为时，光屏上的光点消失 解析：选ACD　A．如图所示： 玻璃砖转动后，光屏上的光点会相对于O1向上移动，故A正确；BC．玻璃砖转过30°角时，折射光路如上图所示入射角i＝30°根据几何关系可得tanθ＝＝＝1解得θ＝45°则折射角γ＋45°＋30°＝75°根据折射定律可得＝可得n＝故B错误，C正确；D．发生全反射时，有sin C＝此时转过的角度刚好等于临界角，则sin α＝sin C＝＝故D正确．故选ACD． 14．如图所示，一折射率为的材料制作的三棱镜，其横截面为直角三角形ABC，∠A＝90°，∠B＝30°．一束平行光平行于BC边从AB边射入棱镜，不计光线在棱镜内的多次反射，求AC边与BC边上有光出射区域的长度的比值． 解析： 如图(a)所示，设从D点入射的光线经折射后恰好射向C点，光在AB边上的入射角为θ1，折射角为θ2，由折射定律有 sin θ1＝nsin θ2① 设从DB范围入射的光折射后在BC边上的入射角为θ′，由几何关系θ′＝30°＋θ2② 由①②式并代入题给数据得 θ2＝30°③ nsin θ′>1④ 所以，从DB范围入射的光折射后在BC边上发生全反射，反射光线垂直射到AC边，AC边上全部有光射出． 设从AD范围入射的光折射后在AC边上的入射角为θ″，如图(b)所示．由几何关系 θ″＝90°－θ2⑤ 由③⑤式和已知条件可知 nsin θ″>1 ⑥ 即从AD范围入射的光折射后在AC边上发生全反射，反射光线垂直射到BC边上．设BC边上有光线射出的部分为CF，由几何关系得CF＝AC·sin 30°⑦ AC边与BC边有光出射区域的长度的比值为＝2．⑧ 答案：2 学科网（北京）股份有限公司 $$