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)机械建筑类

9.2 光的全反射现象的应用 同步作业 满分：100分 考试时间：45分钟 答题注意事项：1. 答题前请填写好班级、姓名、学号；2. 所有物理公式需规范书写，物理量符号需标注清楚；3. 计算题需写出必要的公式、解题步骤，结果带单位；4. 请按题号顺序作答，保持卷面整洁。 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一个正确答案） 1. 下列技术中，最直接利用光的全反射现象的是 A. 平面镜成像 B. 光纤通信 C. 放大镜放大物体 D. 三棱镜色散 2. 光纤通信中，光能够在光纤内远距离传输而不泄漏，其核心原理是 A. 光的反射 B. 光的折射 C. 光的全反射 D. 光的直线传播 3. 关于光纤的结构，下列说法正确的是 A. 光纤只有一层结构，材质均匀 B. 光纤由纤芯和包层组成，纤芯折射率小于包层折射率 C. 光纤由纤芯和包层组成，纤芯折射率大于包层折射率 D. 光纤的包层没有实际作用，可省略 4. 机械检测中使用的内窥镜，其工作原理是利用光的 A. 折射现象 B. 全反射现象 C. 干涉现象 D. 衍射现象 5. 下列关于光的全反射应用的说法，错误的是 A. 全反射应用的前提是满足全反射的两个必要条件 B. 光纤通信的传输损耗小、速度快，与全反射原理有关 C. 内窥镜可用于观察机械内部结构，无需拆卸部件 D. 全反射现象只能在光纤中发生 6. 光从光纤纤芯射向包层时，发生全反射的条件是 A. 纤芯折射率小于包层折射率，入射角大于临界角 B. 纤芯折射率大于包层折射率，入射角大于临界角 C. 纤芯折射率等于包层折射率，入射角任意 D. 纤芯折射率大于包层折射率，入射角小于临界角 7. 建筑工程中，用于监测墙体内部裂缝的光纤传感器，其工作依据是 A. 光的折射 B. 光的全反射 C. 光的反射 D. 光的色散 8. 已知某光纤纤芯的折射率为1.6，包层折射率为1.5，该光纤的临界角最接近 A. 30° B. 60° C. 45° D. 90° 9. 下列现象中，不属于光的全反射应用的是 A. 光纤传输电视信号 B. 露珠呈球形 C. 内窥镜观察人体内部（医学领域，类比机械内窥镜） D. 光学仪器中的全反射棱镜 10. 关于光纤通信的优势，下列说法错误的是 A. 传输距离远 B. 抗干扰能力强 C. 传输损耗大 D. 容量大 11. 机械领域中，利用全反射原理制作的光学仪器，其主要作用是 A. 放大物体 B. 改变光的传播方向 C. 分解白光 D. 成像 12. 光从某介质射向空气时，临界角为60°，则该介质的折射率为 A. B. C. D. 2 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 光纤由______和______两部分组成，其中______的折射率更大，为光的全反射提供条件。 光的全反射现象在实际生产生活中有广泛应用，常见的应用有______和______。 15. 光纤通信中，光在纤芯内不断发生______，从而实现信号的______传输，且传输损耗小。 16. 机械检测用内窥镜，其镜体内部利用光的______传递图像，能够观察到______的部件内部结构。 17. 发生全反射的两个必要条件是：① 光从______介质射向______介质；② 入射角______临界角。 18. 建筑工程中，光纤传感器利用光的全反射原理，可用于监测______、______等建筑结构的异常情况。 三、简答题（本题共2小题，每小题10分，共20分） 19. 结合光纤的结构，简述光纤通信利用光的全反射传输信号的具体原理。 20. 结合机械建筑类专业，举例说明光的全反射现象在机械检测和建筑施工中的各一个具体应用，并分别解释其工作原理。 四、综合应用题（本题共2小题，每小题10分，共20分） 21. 某光纤的纤芯折射率为1.55，包层折射率为1.50，光在真空中的传播速度为。求：（1）该光纤的临界角；（2）光在纤芯中的传播速度；（3）若光在纤芯中的入射角为50°，判断是否会发生全反射，并说明理由。 22. 建筑施工中使用的光纤传感器，其纤芯折射率为1.6，包层折射率为1.5。当传感器监测到墙体裂缝时，光纤发生弯曲，光的入射角变为35°。已知该光纤的临界角约为62.5°，求：（1）临界角的正弦值；（2）判断此时光是否会发生全反射，说明理由；（3）若光在包层中的传播速度为，验证包层的折射率是否正确（光在真空中速度）。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1.B 2.C 3.C 4.B 5.D 6.B 7.B 8.B 9.B 10.C 11.B 12.A 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 纤芯；包层；纤芯 14. 光纤通信；内窥镜 15. 全反射；远距离 16. 全反射；无法直接观察 17. 光密；光疏；大于等于 18. 墙体裂缝；管道破损 三、简答题（每小题10分，共20分） 19. 光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率大于包层的折射率（4分）。光从光纤的一端射入纤芯后，当光射向纤芯与包层的界面时，入射角大于临界角（3分），满足全反射的两个必要条件，光在纤芯与包层的界面上不断发生全反射，不会泄漏到包层外，从而沿着纤芯远距离传输信号（3分）。 20. 机械检测应用：机械部件内窥镜检测，原理：内窥镜的镜体内部装有光纤，光从光纤一端射入，在光纤内不断发生全反射，将机械部件内部的图像传递到另一端，工作人员通过观察图像，可了解部件内部的磨损、裂纹等情况，无需拆卸部件（5分）。建筑施工应用：光纤裂缝传感器，原理：将光纤埋入建筑墙体或构件中，当墙体发生裂缝时，光纤随之弯曲，光在光纤内的入射角发生变化，若入射角小于临界角，光会泄漏，通过检测光的强度变化，可判断墙体裂缝的位置和大小（5分）。 四、综合应用题（每小题10分，共20分） 21. 解：（1）由临界角公式（2分），代入，，得，则（2分）；（2）由（2分），代入，得（2分）；（3）会发生全反射（1分），理由：光在纤芯中的入射角50°小于临界角75.5°，不满足全反射条件（1分）。答：（1）临界角约为75.5°；（2）光在纤芯中的传播速度约为；（3）不会发生全反射，理由见解析。 22. 解：（1）由（2分），代入，，得（2分）；（2）不会发生全反射（2分），理由：光的入射角35°小于临界角62.5°，不满足全反射的入射角条件（1分）；（3）由，变形得（2分），代入，，得，与包层折射率一致，验证正确（1分）。答：（1）临界角的正弦值为0.9375；（2）不会发生全反射，理由见解析；（3）包层折射率验证正确，为1.5。 学科网（北京）股份有限公司 $