9.2 光的全反射现象的应用 同步作业 -2025-2026学年高二下学期（中职）物理高教版(2021)化工农医类

9.2 光的全反射现象的应用 同步作业 一、选择题（本大题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在题后括号内） 1. 光纤通信的核心原理是利用光的（ ） A. 折射现象 B. 反射现象 C. 全反射现象 D. 色散现象 2. 光纤由纤芯和包层组成，下列说法正确的是（ ） A. 纤芯的折射率小于包层的折射率 B. 纤芯的折射率大于包层的折射率 C. 纤芯和包层的折射率相等 D. 纤芯和包层的折射率无关 3. 下列设备中，没有利用光的全反射现象的是（ ） A. 光纤内窥镜 B. 平面镜 C. 全反射棱镜 D. 光纤通信系统 4. 光从光纤的纤芯射向包层时，发生全反射的条件是（ ） A. 入射角小于临界角 B. 入射角大于等于临界角 C. 折射角等于90° D. 光从光疏介质射向光密介质 5. 关于光纤通信，下列说法错误的是（ ） A. 传输速度快 B. 抗干扰能力强 C. 传输损耗大 D. 能传输大量信息 6. 全反射棱镜的作用是（ ） A. 改变光的传播方向 B. 产生光的色散 C. 减弱光的强度 D. 增大光的传播速度 7. 医疗领域中使用的光纤内窥镜，其工作原理是（ ） A. 光的折射 B. 光的全反射 C. 光的衍射 D. 光的干涉 8. 当光在光纤中传播时，若纤芯的折射率减小，下列说法正确的是（ ） A. 临界角增大 B. 临界角减小 C. 光的传播速度减小 D. 无法发生全反射 9. 下列关于全反射应用的说法，正确的是（ ） A. 全反射只能在光纤中发生 B. 全反射棱镜可用于制作潜望镜 C. 光纤只能传输光信号，不能传输图像 D. 全反射现象在日常生活中无法观察到 10. 光在光纤中传播时，不会泄漏出去的原因是（ ） A. 光纤的外壁有遮光层 B. 光在纤芯和包层界面发生全反射 C. 光的传播速度足够快 D. 纤芯的透明度极高 11. 某光纤纤芯的折射率为1.55，包层的折射率为1.50，光从纤芯射向包层的临界角为（ ） A. sin⁻¹(1.55/1.50) B. sin⁻¹(1.50/1.55) C. cos⁻¹(1.55/1.50) D. cos⁻¹(1.50/1.55) 12. 结合化工农医类专业，光纤在化工生产中的应用是（ ） A. 制作医疗器械 B. 监测化工管道内的介质状态 C. 照明化工车间 D. 调节化工反应温度 二、填空题（本大题共6小题，每空2分，共24分） 13. 光纤的基本结构包括__________和__________，其中__________的折射率更大。 14. 光的全反射现象应用在光纤通信中，能使光信号在光纤内__________传播，减少信号损耗。 全反射棱镜的反射效率比平面镜__________（选填“高”或“低”），常用在光学仪器中改变光的__________。 15. 光纤内窥镜利用光的全反射，可观察人体__________（选填“内部”或“外部”）器官，在医学诊断中具有重要作用。 16. 光从纤芯射向包层时，临界角C满足的关系式是__________，纤芯折射率越大，临界角越__________。 17. 光纤通信与传统电缆通信相比，具有__________、__________、传输容量大等优点。 18. 在化工生产中，光纤可用于__________，通过检测光的传播变化，判断管道内介质的浓度、温度等参数。 三、简答题（本大题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 简述光纤实现光信号传输的原理，结合其结构说明为什么光不会从光纤中泄漏。 20. 结合中职化工农医类专业特点，举例说明光的全反射现象在本专业领域的两个具体应用，并简要解释其工作原理。 四、综合应用题（本大题共2小题，每小题12分，共24分） 21. 某光纤的纤芯折射率n₁ = 1.6，包层折射率n₂ = 1.55，光在真空中的传播速度c = 3×10⁸m/s，求： （1）光从纤芯射向包层时的临界角； （2）光在纤芯中的传播速度； （3）若光在纤芯中传播时的入射角为60°，判断光是否会发生全反射，并说明理由。 22. 光纤内窥镜是医疗领域常用的诊断设备，结合所学知识，回答下列问题： （1）光纤内窥镜的核心工作原理是什么？ （2）若内窥镜的光纤纤芯折射率为1.58，包层折射率为1.53，求光在纤芯和包层界面的临界角； （3）简要说明光纤内窥镜在农医类专业（如临床医学、兽医）中的具体应用场景及优势。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1.C 2.B 3.B 4.B 5.C 6.A 7.B 8.A 9.B 10.B 11.B 12.B 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 纤芯；包层；纤芯 14. 沿光纤（全反射） 15. 高；传播方向 16. 内部 17. sinC = n₂/n₁；小 18. 抗干扰能力强；传输速度快 19. 介质参数监测（合理即可） 三、简答题（每小题8分，共16分） 19. 原理：光纤传输光信号利用了光的全反射现象。（2分）光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率，光从纤芯射向包层时，（3分）当入射角大于等于临界角时，会发生全反射，光被全部反射回纤芯内，不会折射到包层中，从而实现光信号在光纤内的定向传播，不会泄漏。（3分） 20. 应用1：医疗领域的光纤内窥镜，原理：利用光的全反射，将光传入人体内部，同时将内部器官的图像反射出来，帮助医生观察病变部位，无需开腹手术，创伤小。（4分） 应用2：化工领域的光纤浓度监测仪，原理：光在光纤中传播时，若管道内介质浓度变化，会影响光的全反射效果，通过检测光信号的强度变化，可实时监测介质浓度，操作安全、无接触，适合危险化工环境。（4分，其他合理答案也可得分） 四、综合应用题（每小题12分，共24分） 21. 解：（1）光从纤芯（光密介质）射向包层（光疏介质），临界角C满足sinC = n₂/n₁（2分） sinC = 1.55/1.6 ≈ 0.96875，故C ≈ 75.7°（2分） （2）由折射率公式n = c/v，得光在纤芯中的传播速度v = c/n₁（2分） v = 3×10⁸/1.6 ≈ 1.875×10⁸m/s（2分） （3）会发生全反射（2分）；理由：光在纤芯中的入射角为60°，小于临界角75.7°，不满足全反射条件，因此不会发生全反射（2分） 22. 解：（1）核心工作原理：光的全反射现象（2分） （2）临界角C满足sinC = n₂/n₁，其中n₁ = 1.58，n₂ = 1.53（2分） sinC = 1.53/1.58 ≈ 0.968，故C ≈ 75.6°（2分） （3）应用场景：临床医学中，可用于观察消化道、呼吸道等内部器官的病变；兽医领域，可用于检查动物体内脏器情况。（3分） 优势：操作简便、创伤小，可避免传统手术对机体的损伤，能清晰观察到体内细微病变，为诊断和治疗提供准确依据。（3分，合理即可） 学科网（北京）股份有限公司 $