课时测评22　光的全反射与光纤技术-【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（粤教版）

课时测评22　光的全反射与光纤技术 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－10题，每题4分，共40分) 1．关于全反射，下列叙述正确的是(　　 ) A．发生全反射时仍有折射光线，只是折射光线非常弱 B．光从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射现象 C．光从光密介质射向光疏介质时，可能不发生全反射现象 D．光从光疏介质射向光密介质时，可能发生全反射现象 答案：C 解析：发生全反射时折射光线消失，A错误；发生全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于或等于临界角，二者缺一不可，B、D错误，C正确。 2．水池中平静的水面下有一个点光源向各个方向发光，在池边可看到水面上有一个圆形亮斑。若亮斑的中心位置不变，面积逐渐减小，则该点光源在水下的运动方向(　　) A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 答案：A 解析：由分析可知，点光源发出的光在亮斑的边缘位置发生了全反射，如图所示，临界角为一个定值ic，根据几何关系有sin ic＝，若亮斑的中心位置不变，面积逐渐减小，即半径R减小，由分析可知深度h减小，即该点光源在水下竖直向上运动。故选A。 3．如图是某一单色光由空气射入截面为等腰梯形的玻璃砖，或由该玻璃砖射入空气时的光路图，其中正确的是(已知该玻璃砖对该单色光的折射率为1.5)(　　) A．图甲、图丙 B．图甲、图丁 C．图乙、图丙 D．图乙、图丁 答案：C 解析：单色光由空气射入玻璃砖时，折射角小于入射角，题图甲错误，题图乙正确；当该单色光由玻璃砖射入空气时，发生全反射的临界角的正弦值sin ic＝＝<＝sin 45°，所以临界角ic<45°，题图丙、丁中该单色光由玻璃砖射入空气时的入射角为47°，大于临界角，会发生全反射，题图丙正确，题图丁错误。故选C。 4．(2024·佛山市高二联考)如图所示，半径为 R 的半圆形透明材料，折射率 n＝2。一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射入，则下列说法正确的是(　　 ) A．所有光线都能透过这种材料 B．只有距圆心 O 两侧范围内的光才能通过 C．只有距圆心 O 两侧范围内的光才能通过 D．射出的光束会形成发散光束 答案：B 解析：透明材料折射率n＝2，所以光在这种材料中的临界角为sin ic＝＝，即ic＝30°，平行光射到底面时，光线与界面垂直，方向不变，继续射到球面时，距圆心O两侧为范围内的光线入射角小于临界角，光线能射出，且射出时发生折射会形成汇聚光束，范围外的光线入射角大于或等于临界角发生全反射。故选B。 5．如图所示，边长为L的立方体玻璃砖，折射率n＝1.5，玻璃砖的中心有一个小气泡。自立方体外向内观察气泡，立方体表面能看到气泡的最大面积为(　　) A．πL2 B．πL2 C．πL2 D．πL2 答案：D 解析：每个面能看到气泡的面积为圆，设圆的最大半径为r，玻璃砖的临界角为ic，则有sin ic＝＝＝，根据几何关系得r＝tan ic，解得r＝L，则立方体表面能看到气泡的最大面积为S＝6πr2＝πL2，故A、B、C错误，D正确。 6．(2024·广东高二校联考期末)沙漠里经常会出现蜃景，这是由于不同高度的空气层温度不同，折射率也不同，光线被不断折射，人们逆着光就看到了蜃景现象。此过程简化的模型如图所示，一束红光从第一层空气入射，在第三层和第四层界面发生了全反射，下列说法正确的是(　　 ) A．上层空气的折射率大于下层空气的折射率 B．红光在上层空气的传播速度大于在下层空气的传播速度 C.反射角θ一定等于红光在3、4两层空气间发生全反射的临界角 D．月球表面几乎为真空状态，其最高温度高达127 ℃，宇航员在月球上也有可能看到明显的蜃景 答案：A 解析：由题意，一束红光从第一层空气入射，在第三层和第四层界面发生了全反射，而光只有从光密介质射入光疏介质才可能发生全反射，则下层为光疏介质，折射率小，上层为光密介质，折射率大，故A正确；由A分析可知，上层空气的折射率大于下层空气的折射率，又v＝，即折射率越大，速度越小，则红光在上层空气的传播速度小于在下层空气的传播速度，故B错误；由于光发生反射时的反射角等于入射角，所以反射角θ等于光在3、4两层空气间传播的入射角，若要发生全反射，入射角θ要大于或等于发生全反射的临界角，故C错误；看到蜃景的前提之一是光发生折射，而光的折射现象是光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向改变，就会在两个介质交界处发生偏折的现象，月球表面最高温度高达127 ℃，几乎为真空状态，无法发生折射，故无法看到明显的蜃景，故D错误。故选A。 7．如图所示，由某种透明介质制成的长直细圆柱体置于真空中。某种单色光在介质中传输，经过多次全反射后从右端射出。若以全反射临界角传输的光线刚好从右端以张角2θ出射，则此介质的折射率为(　　 ) A． B． C． D． 答案：D 解析：设介质中发生全反射的临界角为α，如图所示。则由全反射临界角与折射率的关系可知sinα＝。由图可知，经多次全反射后从右端射出时，入射角和反射角满足关系n＝，联立两式可得n＝，故选D。 8．(多选)下列关于光现象说法正确的是(　　) A．水中的潜水员斜向上看岸边物体时，看到物体的像将比物体所处的实际位置低 B．海市蜃楼产生的原因是由于海面的上层空气的折射率比下层空气折射率大 C．玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于发生了全反射 D．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传播信息的 答案：CD 解析：物体反射的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入潜水员眼睛，而潜水员由于错觉，认为光始终沿直线传播，所以逆着光向上看去而形成的虚像比实际位置高，故A错误；海市蜃楼产生的原因是由于海面上的下层空气的温度比上层低，密度比上层大，折射率比上层空气折射率大而产生的全反射现象，故B错误；玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显偏亮，是由于光线从玻璃射入空气中发生了全反射，故C正确；光纤通信是利用光的全反射原理来传播信息的，故D正确。故选CD。 9．光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，纤芯的折射率为n1，包层的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，则下列说法正确的是(图中所示的φ为全反射的临界角，其中sin φ＝)(　　) A．n1>n2，t＝ B．n1>n2，t＝ C．n1<n2，t＝ D．n1<n2，t＝ 答案：B 解析：发生全反射的条件之一是光从光密介质射到光疏介质，故n1>n2。刚好发生全反射时，传播距离最大，传播时间最长，此时，传播距离为s＝＝，传播速度为v＝，故传播时间为t＝＝＝，故选B。 10．(2023·福建高考)如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是(　　 ) A．减弱激光强度 B．提升瓶内液面高度 C．改用折射率更小的液体 D．增大激光器与小孔之间的水平距离 答案：B 解析：若想使激光束完全被限制在液流内，则应使激光在液体内发生全反射现象，根据全反射临界角公式n＝，可知应该增大液体的折射率或则增大激光束的入射角。减弱激光的强度，激光的临界角、折射率均不会改变，故A错误；提升瓶内液面的高度，会造成开口处压强增大，水流得速度增大，水流得更远，进而增大了激光束的入射角，则会有大部分光在界面处发生全反射，有助于光束更好地沿液流传播，故B正确；若改用折射率更小的液体，临界角变大，更不容易发生全反射，故C错误；增大激光器与小孔之间的水平距离不能改变液体的折射率或激光束的入射角，故D错误。故选B。 11．(10分)(2024·广东校联考)如图所示，某泳池水深h＝3 m，一个小朋友在水面上玩耍，当他在P点低头观察时，恰好在正下方看到一石块S，则他至少向旁边游多远，就无法看到此石块？(水的折射率为，忽略眼睛与水面的距离，石块可视为质点) 答案： m 解析：设他至少向旁边游x就无法看到此石块，由临界角公式可知sin ic＝＝，由几何关系可得sin ic＝，联立解得x＝ m。 12．(10分)(2024·汕头市高二校考)如图，四分之一圆面AOB是某柱形玻璃砖的截面，圆的半径为R，一束单色光垂直照射在AO面上，在圆弧面上反射后，反射光线刚好照射到B点，已知玻璃砖对光的折射率为 。 (1)判断光在圆弧面上是否会发生全反射； (2)保持入射方向不变，改变在AO面上的入射点，使光进入玻璃砖后在圆弧面上刚好发生全反射，则入射点与O点的距离为多少？ 答案：(1)会　(2)R 解析：(1)设光在圆弧面上的入射点为C点，入射角为θ，则反射角为θ，根据几何关系，∠COB＝θ，因此三角形COB为正三角形，入射角θ＝60° 由sin ic＝＝< 即ic<60°，因此光会在圆弧面上发生全反射。 (2)光在圆弧面上刚好要发生全反射，入射点必须右移，入射角等于ic，这时光在OA面上的入射点离O点距离为x＝R sin ic＝R。 学生用书第107页 学科网（北京）股份有限公司 $