课后分层练(二十) 全反射-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（人教版）

[课后分层练(二十)]　全反射 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1．如图所示，一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到其平直面上，并在该界面处发生反射和折射。当逐渐增大入射角时，下列说法正确的是(　　 ) A．反射光线和折射光线都逐渐减弱 B．折射光线逐渐减弱，直至完全消失 C．入射角和折射角的比值不变 D．反射光线和折射光线的夹角逐渐增大 答案：选B。 解析：在入射角逐渐增大的过程中，折射角也逐渐增大，但折射光线亮度逐渐变暗；随着入射角的增大，反射角也逐渐增大，且反射光线亮度逐渐变亮。当入射角增大到某一角度时，折射光线消失，光线将全部反射回玻璃砖中，故A错误，B正确；由题意，根据折射定律，可得逐渐增大入射角，折射角也逐渐增大，由于玻璃砖的折射率不变，所以折射角的正弦值和入射角的正弦值比值不变，但折射角和入射角的比值在变化，故C错误；由题图可看出，反射光线和折射光线的夹角逐渐减小，故D错误。 2．在塑料瓶的侧面开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。让激光透过瓶子水平射向小孔，如图所示，激光将在水流内传播，关于这一现象描述正确的是(　　 ) A．激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界面发生了折射 B．激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度 C．瓶中液体折射率越大，越容易实现激光在液体内传播 D．激光器距水瓶越近，越容易实现激光在水流内传播 答案：选C。 解析：激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界面发生了全反射，故A错误；根据n＝，可知激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，故B错误；瓶中液体折射率越大，越容易发生全反射，实现激光在液体内传播，与激光器距水瓶距离无关，故C正确，D错误。 3．某种介质的折射率n＝，一束单色光从该介质射向空气。如图，Ⅰ为空气，Ⅱ为介质，入射角是60°，则下列光路图正确的是(　　 ) 答案：选D。 解析：从介质射向空气，设临界角为C，则sin C＝，可得临界角C＝45°，而入射角大于临界角，因此单色光发生全反射，不会有光线射出介质，故D正确。 4．(2025·辽宁抚顺期中)如图所示，一细束单色光从半圆形玻璃砖上的P点沿半径方向射向圆心O，刚好在玻璃砖的底面发生全反射后从玻璃砖射出，单色光与玻璃砖下表面的夹角为53°，取sin 53°＝，则玻璃砖对该单色光的折射率为(　　 ) A． B． C． D． 答案：选D。 解析：光线发生全反射的临界角为C＝90°－53°＝37°，根据sin C＝，可得n＝，故D正确。 5．光缆在通信中发挥着巨大作用，截至2024年6月末，我国光缆线路总长度已达6 712万公里。如图所示，某次质量检测时，直径为d、折射率为n的光纤紧贴半径为r的圆柱体弯折，光信号从光纤端口A水平向右射入，要使光信号在光纤中连续发生全反射，圆柱体半径r的最小值为(　　 ) A． B． C．nd D．n(d－1) 答案：选A。 解析：光路图如图所示， 当恰好发生全反射时，圆柱体半径r最小，由几何关系可知sin C＝，又因为sin C＝，联立解得r＝，故A正确。 6．(多选)篆刻书法艺术家邓散木先生为毛泽东主席篆刻的龙钮大印，陈列于韶山毛泽东同志纪念馆。如图所示，两块底面为等腰直角三角形的玻璃棱柱，组合成一个正方体基座，龙钮大印置于基座正上方，游客可从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章。下列说法正确的有(　　 ) A．此现象体现了光的全反射原理 B．基座上部玻璃棱柱折射率n< C．光从玻璃进入空气，波长变长 D．光从玻璃进入空气，波速变小 答案：选AC。 解析：从基座右侧水平方向清晰地欣赏印章，表明光上侧等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边发生了全反射，即此现象体现了光的全反射原理，故A正确；根据几何关系可知，图中入射光在等腰直角三角形的玻璃棱柱的斜边的入射角为45°，则临界角C<45°，由于n＝，解得n>，故B错误；根据折射率与光速的关系有n＝，光从玻璃进入空气，频率不变，传播速度变大，由于v＝λf，可知波长变长，故C正确，D错误。 7．(2025·广东广州期末)唐代诗人韩愈的《原道》里“坐井而观天，曰天小者，非天小也。”说的是青蛙在井底所能看到的天空是有限的。若深8 m、半径为0.6 m的井中被灌满水，水的折射率n＝，如图所示，处在井底正中央A处的青蛙沿其正上方上浮。若青蛙想要把井外景物尽收眼底，则所处位置与井口水面间的竖直距离最远为(　　 ) A．0.8 m B． m C． m D．5 m 答案：选B。 解析：如图所示， 几乎贴着水面射入水里的光线，在青蛙看来是从折射角为C的方向射来的，根据折射定律可得sin C＝，设此时青蛙所处位置与井口水面距离为h，根据几何关系可知tan C＝，联立解得h＝ m，可知若青蛙想要把井外景物全部尽收眼底，则所处位置与井口水面间的竖直距离最远为故B正确。 8．(多选)截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB′C′C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为，只考虑由DE直接射向侧面AA′C′C的光线。下列说法正确的是(　　) A．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 B．光从AA′C′C面出射的区域占该侧面总面积的 C．若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将增大 D．若DE发出的单色光频率变小，AA′C′C面有光出射的区域面积将减小 答案：选AC。 解析：由题意可知sin C＝，得临界角C＝45°，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示， 因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在AA′C′C平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光频率变小，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。 9．如图所示为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，AB⊥BC。光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射，则该五棱镜的折射率(　　) A．最小值为 B．最大值为 C．最小值为 D．最大值为 答案：选C。 解析：光路图如图所示， 设入射到CD面上的入射角为θ，因为在CD和EA上发生全反射，且两次反射的入射角相等，根据几何关系有4θ＝90°，解得θ＝22.5°；由sin θ＝，解得该五棱镜折射率的最小值n＝，故选项C正确。 10．(2025·山东济南期末)一足够大的水池水深h＝ m，水池底部中心有一点光源S，其中一条光线斜射到水面上，其在水面上的折射光线和反射光线恰好垂直，并测得点光源S到水面反射点的距离L＝2 m。求： (1)水的折射率n； (2)水面上能被光源照亮部分的面积(取π＝3)。 答案：(1)　(2)4.5 m2 解析：(1)设入射角、反射角、折射角分别为α、θ和β，如图所示， 由几何关系知cos α＝ 解得α＝30° 由反射定律可知θ＝α＝30° 则β＝90°－θ＝60° 由折射定律可知n＝。 (2)设点光源S射向水面的光线发生全反射的临界角为C，则sin C＝ 由数学知识得tan C＝ 由几何关系可知＝tan C 解得xAB＝ m 则水面上能被光源照亮的圆形光斑的面积为 S＝＝4.5 m2。 11．(全反射棱镜的应用)道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分(如图甲)，它被广泛用于图形翻转。道威棱镜的横截面ABCD是底角为45°的等腰梯形，棱镜的折射率为 如图乙所示，现有一光源发出一组平行于AD的光线，最后投射到光屏上，形成完整的像，已知真空中光速为=3×108 m/s。 (1)求光线1从AB射入“道威棱镜”后的折射角； (2)通过计算判断光线1能否从BC边射出，并求出光线1在棱镜中的传播速度； (3)请在图乙中画出入射光线1、2到光屏的光路图及在光屏上所成的像F′。 答案：(1)30°　(2)不能从BC边射出，2.1×108 m/s (3)见解析 解析：(1)根据折射定律得n＝，解得 r＝30°。 (2)光线射到BC边的入射角为 i′＝90°－(180°－45°－90－30°)＝75° 临界角为sin C＝ 解得C＝45°，因为75°>C 在BC边发生全反射，不能从BC边射出 光线1在棱镜中的传播速度为 v＝≈2.1×108 m/s。 (3)结合光可逆原理，光路图和像如图所示。 学科网（北京）股份有限公司 $