4.2 全反射 同步练 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

高中物理人教版选择性必修第一册 第四章《 光》 4.2 全反射 同步练 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 1、 单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.很多公园的水池底部都装有彩灯，当一细束由红蓝两色组成的灯光，从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是(　　) 2.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n＝1.5的全反射玻璃棱镜。下列选项给出了两棱镜的四种放置方式的示意图。其中能产生图中效果的是(　　) 3.如图所示，将塑料瓶下侧开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。将激光水平射向塑料瓶小孔，观察到激光束沿水流方向发生了弯曲，光被完全限制在水流内。则下列说法正确的是 (　　) A.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生折射 B.激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射 C.仅改用折射率更大的液体，激光束不能完全被限制在液体流内 D.激光在水中的传播速度大于在空气中的传播速度 4.如图所示，直角三角形ABD为某种透明介质的横截面，∠B＝30°，P为BD边上的一点。若某单色光从P点垂直BD射入介质，在AB边恰好发生全反射，则介质对该光的折射率为(　　) A. B. C．2 D. 5.为了研究某种透明新材料的光学性质，将其压制成半圆柱形，如图甲所示。一束激光由真空沿半圆柱体的径向与其底面过O的法线成θ角射入。CD为光学传感器，可以探测光的强度。从AB面反射回来的光强随入射角θ变化的情况如图乙所示，已知sin 53°＝0.8，则下列说法正确的是(　　) A．该新材料的折射率n<1 B．该新材料的折射率n＝1.25 C．图甲中若减小入射角θ，则反射光线和折射光线之间的夹角将减小 D．图甲中若减小入射角θ到0°，则光线将全部从AB界面透射出去 2、 多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.关于全反射，下列说法正确的是(　　) A．光从光密介质射向光疏介质时可能发生全反射 B．光从光疏介质射向光密介质时可能发生全反射 C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时可能发生全反射 D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能发生全反射 7.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，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播。下列关于光导纤维的说法中正确的是(　　) A．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 B．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射 C．光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面优点 D．医学上利用光导纤维制成内窥镜，来检查人体胃肠、气管等脏器的内部 8.如图所示，某一复合光线对准一半圆形玻璃砖的圆心O入射，当在O点的入射角为30°时，出射光线分成a、b两束，光束a与下边界的夹角为37°，光束b与下边界的夹角为53°(sin 37°＝0.6)，则下列说法正确的是(　　) A．a光的频率比b光的频率大 B．a光在玻璃砖中的传播速率比b光的大 C．a、b两束光在该玻璃砖中的折射率之比为3∶4 D．若使入射角增大，则出射光线a先消失 三、解答题（共计3题，共计52分） 9．（12分）如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的内芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光从一端射入，经全反射后从另一端射出，所需的最长时间为t，求： (1)n1和n2的大小关系； (2)最长时间t的大小。(图中标的ic为全反射的临界角，其中sin ic＝) 10.（14分）现有的光纤通讯是通过传输一系列经过调制的光脉冲来传输信息的，当光信号以不同的入射角进入光纤后，沿不同途径到达光纤的输出端的时间是不相同的。如图所示，设有长为L的直光纤，折射率为，外层为空气，紧贴光纤A端面内侧的信号源向各个方向发出光信号，已知真空中光速为c，求： (1)光信号在该光纤中的传播速度v； (2)光信号到达光纤另一端面B所需的最长时间t。 11.（16分）2021年12月9日，“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为青少年带来了一场精彩纷呈的太空科普课。王亚平在水膜里注水，得到了一个晶莹剔透的水球，接着又在水球中央注入一个气泡，形成了两个同心的球，如图所示，MN是通过球心O的一条直线，并与球右表面交于C点。一单色细光束AB平行于MN从B点射入球体，当没有气泡时，光线从C点射出，已知水球半径为R，光线AB距MN的距离为R，光在真空中传播速度为c，求： (1)水对此单色光的折射率； (2)当水球内存在气泡时，光线经过气泡全反射后，仍沿原AB方向射出水球，若水球半径及入射光线与MN的距离均不变，求此时气泡的半径以及光线在水球中的传播时间。 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版选择性必修第一册 第四章《 光》 4.2 全反射 同步练 训练时间： 60分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 一、单项选择题（共计5题，每小题6分，共计30分） 1.答案　C 解析　光线射到水面时一定发生反射，所以反射光中红光和蓝光都有，故D图不可能；由于红光的频率比蓝光的小，红光的折射率比蓝光的小，由临界角公式sin ic＝知，红光的临界角比蓝光的大，所以在水面上若蓝光不发生全反射，则红光也一定不会发生全反射，故B图是不可能的；当两种色光都能折射到空气中时，根据折射定律n＝知，红光与蓝光的折射率不同，在入射角相等时，折射角一定不同，故A不可能；综上，只有C可能，故选C。 2.答案　B 解析　四个选项的光路图如图： 可知选项B正确。 3.答案　B 解析　激光束发生弯曲是因为光在水柱与空气界面上发生全反射，就像光导纤维一样，A错误，B正确；仅改用折射率更大的液体，根据sin C＝，则临界角较小，激光束仍可在液体流中发生全反射，能完全被限制在液体流内，C错误；根据v＝可知，激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，D错误。 4.答案　C 解析　单色光从P点垂直BD射入介质，在AB边恰好发生全反射，光路图如图所示，根据几何关系可知，该光在AB边上发生全反射的临界角ic＝30°，又sin ic＝，解得n＝2，故选C。 5.答案　B 解析　根据题图甲、乙可知，当θ大于53°时，反射光强度没有发生变化，可知临界角为53°，根据n＝，解得n＝1.25，故A错误，B正确；根据折射率的定义式可知，题图甲中若减小入射角θ，则折射角也减小，而反射角等于入射角，可知反射光线和折射光线之间的夹角将增大，故C错误；根据题图乙可知，当入射角θ为0°时，反射光强度不为0，可知，题图甲中若减小入射角θ到0°，则光线并没有全部从AB界面透射出去，仍然有一部分发生了反射，故D错误。 二、多项选择题（共计3题，每小题6分，选对但不全得3分，错选不得分，共计18分） 6.答案　ACD 解析　全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，折射率大的介质相对于折射率小的介质是光密介质，同一种光在不同介质中传播，传播速度小的介质相对于传播速度大的介质是光密介质，故A、C、D正确，B错误。 7.答案　ACD 解析　根据光纤通信原理可知，光从内芯向外套传播时发生全反射，则根据全反射的条件可知，内芯的折射率要比外套的大，故A正确，B错误；光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等优点，故C正确；医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体胃肠、气管等脏器的内部，它利用了光的全反射原理，故D正确。 8.答案　AD 解析　根据折射定律n＝ 由图可知，a光的折射率为na＝＝1.6 b光的折射率为nb＝＝1.2 a、b两束光在该玻璃砖中的折射率之比为 ＝＝，故C错误； 由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光的频率比b光的频率大，故A正确； 根据公式n＝，由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光在玻璃砖中的传播速率比b光的小，故B错误； 根据sin ic＝，由于a光的折射率大于b光的折射率，则a光的临界角小于b光的临界角，若使入射角增大，则出射光线a先消失，故D正确。 三、解答题（共计3题，共计52分） 9.答案　(1)n1>n2　(2) 解析　(1)要使光在内芯和外层材料的界面上发生全反射，需使内芯的折射率大于外层材料的折射率，即n1>n2 (2)光在内芯中传播的最长路程为s＝ 传播速度为v＝ 又sin ic＝， 故最长时间t＝＝。 10.答案　(1)c　(2) 解析　(1)由折射率与光速的关系有n＝ 解得v＝c。 (2)当光恰好在光纤中发生全反射时，信号到达光纤另一端所需的时间最长，由全反射临界角定义，有sin C＝ 故t＝＝ 解得t＝。 11.答案　(1)　(2)R　 解析　(1)水球内无气泡时，光路如图所示 由几何关系知，单色光在B点的入射角为60°，折射角为30°， 根据折射定律可得n＝＝ (2)水球内有气泡时，根据光路可逆，光路如图所示。设气泡半径为r， 根据几何关系可知 2rcos 30°＝R 解得r＝R 光线在水球中运动路程为s＝2r 光速为v＝ 运动时间为t＝ 联立解得t＝。 学科网（北京）股份有限公司 $