4.2 全反射 分层作业-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.2 全反射 分层作业 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ A层 1．一正三角形OPQ玻璃砖，某束光线垂直于OP射入，恰好在PQ界面发生全反射，则玻璃砖的折射率（　　） A． B． C． D．2 2．如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则（　　） A．激光在水和空气中速度相同 B．激光在水流中有全反射现象 C．水在空中做匀速率曲线运动 D．水在水平方向做匀加速运动 3．（多选）将某新材料压制成半圆柱体，横截面如图甲所示。一束红光从真空沿半圆柱体的径向射入，并与底面上过圆心点的法线成角，为足够大的光学传感器，可以探测从面反射光的强度，反射光强度随变化规律如图乙所示。已知，下列说法正确的有（　　） A．新材料对红光的折射率为 B．图甲中，红光反射光线的频率大于折射光线的频率 C．图甲中，红光在半圆柱体中传播速度比在真空中传播速度小 D．图甲中，入射角减小到0时，光将全部从界面透射出去 4．（多选）如图所示，一束由两种单色光组成的复色光从空气中射向水面，进入水面后变成a、b两束光，折射角分别为和，且。下列说法正确的有（    ） A．若光束a是红光，光束b有可能是紫光 B．若光束a是紫光，光束b有可能是红光 C．增大复色光的入射角，则光束a可能发生全反射 D．光束a与光束b在水中的速率之比 5．距湖水表面深度处有可向各个方向发射光线的黄色点光源，湖水对黄光的折射率n=，已知湖面的面积足够大，光在真空中的传播速度c。求： (1)照亮湖水的面积； (2)从湖水表面出射的光线在水中传播的最长时间。 6．如图所示，一半圆形透明玻璃砖平放在水平桌面上，其横截面是半径为R的半圆，O为圆心。将激光束垂直于AB面射入，若光到达右表面后，都能从右表面射出，已知玻璃的折射率为n，真空中的光速为c。求： (1)光在玻璃砖中传播的速度。 (2)求入射光束在AB上的最大宽度。 B层 7．如图所示，一束激光射入肥皂泡后（入射激光束未在图中标出），肥皂膜内出现一亮环。肥皂膜内的激光（    ） A．波长等于亮环的周长 B．频率比在真空中的大 C．在肥皂膜与空气的界面上发生衍射 D．在肥皂膜与空气的界面上发生全反射 8．（多选）图示为一半圆柱形透明体横截面，横截面的圆心为，半圆柱的半径为，为直径上的点，，透明体的折射率为。现有一细光束以入射角从点射入半圆柱，则（　　） A．细光束经两次折射后会从弧面射出 B．细光束经面折射，在弧面发生两次 全反射后再从面射出透明体 C．细光束第一次射出透明体时，折射角为 D．细光束第一次射出透明体时，折射角为 9．一玻璃柱的折射率，其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时h与R的比值。 C层 10．如图所示，某水池下方水平放置一直径为d=0.6m的圆环形发光细灯带，O点为圆环中心正上方，灯带到水面的距离h可调节，水面上面有光传感器（图中未画出），可以探测水面上光的强度。当灯带放在某一深度h1时，发现水面上形成两个以O为圆心的亮区，其中半径r1=1.2m的圆内光强更强，已知水的折射率，则（　　） A．湖面能被照亮的区域半径为1.5m B．若仅增大圆环灯带的半径，则湖面上中间光强更强的区域也变大 C．灯带的深度 D．当时，湖面中央将出现暗区 11．（多选）图甲是水下灯光装置简化图，轻质弹簧下端固定在水池底部，上端连接一点光源，点光源静止在O点，其在水面上的投影位置为。现让点光源在竖直方向做简谐运动，其振动图像如图乙所示，y表示偏离平衡位置的位移，规定向上为正方向，水的折射率为。下列说法中正确的是（　　） A．时，点光源处于失重状态 B．光斑边缘的振动周期为 C．光斑的最大面积为 D．光斑边缘上某点振动的振幅为 12．在测量玻璃砖折射率实验中，选择长方体玻璃砖，玻璃砖截面如图所示。边长为，边长为，已经测得玻璃砖折射率为。实验中某同学用一束细激光自O点射入玻璃砖，已知，求： (1)为使激光恰好照射到D点，求激光在面上入射角的正弦值； (2)保持（1）入射角不变，把入射点向A移动，当新的入射点距A的距离为时，判断激光束第一次自玻璃砖射出点的位置并计算该点到D点的距离。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 7 8 10 11 答案 C B AC AD D BC C AC 1．C 【详解】如图所示 根据几何关系可知光线在PQ界面的入射角为     根据全反射的临界条件可得 解得 故选C。 2．B 【详解】A．光在介质中的速度为，故激光在水中的传播速度小于在空气中的传播速度，故A错误； B．水流导光的原理为光在水中射到水与空气分界面时入射角大于临界角，发生了全反射，故B正确； C．水在空中只受到重力作用，做匀变速曲线运动，速度在增大，故C错误； D．水在水平方向做匀速直线运动，故D错误。 故选B。 3．AC 【详解】A．由图可知，当时发生全反射，可知新材料对红光的折射率为 选项A正确； B．图甲中，红光反射光线的频率等于折射光线的频率，选项B错误； C．图甲中，根据可知，红光在半圆柱体中传播速度比在真空中传播速度小，选项C正确； D．图甲中，入射角减小到0时，仍有光线反射回介质中，而不是光将全部从界面透射出去，选项D错误。 故选AC。 4．AD 【详解】AB．紫光的折射率比红光的折射率大，则入射角相等时，紫光的折射角更小，若光a是红光，则光束b有可能是紫光，故A正确，B错误； C．只有从光密介质到光疏介质才能发生全反射，所以增大复色光的入射角，则光束a不可能发生全反射，故C错误； D．设复色光的入射角为，则光束a与光束b的折射率分别为， 光束a与光束b在水中的速率分别为， 则，故D正确。 故选AD。 5．(1) (2) 【详解】（1）假设O点处的黄色点光源发出的光照射到水面O1处恰好发生全反射，光路图如图所示 湖水表面被照亮的区域为圆形，设半径为r，由此可知 又 根据可得 （2）点光源发出的黄光射出水面的最长距离为 黄光在水中的传播速度为 则彩灯发出的黄光射出水面的最长时间为 联立解得 6．(1) (2) 【详解】（1）根据折射规律有 解得 （2）光到达右表面后，入射角恰好等于临界角C，则OE的距离为 则入射光束在AB上的最大宽度 解得 【点睛】 7．D 【详解】AB．激光在不同的介质中传播时，频率相同，波长不同，激光波长与亮环周长无关，故AB错误； CD．一束激光打进一个肥皂泡（图中未画出入射光线），发现在肥皂泡内侧出现一个亮环，是因为激光在空气与肥皂膜分界面处发生了全反射，故C错误，D正确。 故选D。 8．BC 【详解】AB．作出光路如图所示 根据折射率表达式有 解得 由于 解得 在中，根据正弦定理可得 设透明体的临界角为，则有 可得 由于 所以光在点发生全反射，又由于 可得 则光在点发生全反射，最后从而射出，故B正确，A错误； CD．由于 ， 则光的入射角为，根据光路可逆可知折射角为，故C正确，D错误。 故选BC。 9． 【详解】如图，画出光路图 可知 设临界角为C，得 ， 根据可得 解得 故可得 故可知 10．C 【详解】B．水面上形成两个以O为圆心的亮区，若仅增大圆环灯带的半径，光环向外扩大，重叠的区域变小，即湖面上中间光强更强的区域变小，B错误； AC．当重叠区域半径r1=1.2m时，如图所示 解得 湖面被照亮的区域半径为 A错误，C正确； D．设重叠区域恰好为零时，灯带的深度为h0，如图所示 解得 当时，湖面中央将出现暗区，D错误。 故选C。 11．AC 【详解】A．0.75s 时，点光源向上减速，加速度向下，属于失重，A正确； B．光斑边缘即光刚好发生全反射的位置，当点光源在最低点时，光斑边缘距离最远，当点光源在最高点时，光斑边缘距离最近，故光斑边缘的振动周期与光源的振动周期相同，由图乙可知光源振动周期为2s，故光斑边缘的振动周期也为2s，故B错误； C．设光从水中射出空气发生全反射的临界角为C，根据全反射临界角公式 ，光源在最低点时，光斑的面积最大，此时，由几何关系 ,光斑的最大面积为，C正确； D．根据几何关系可得光斑振幅满足 ，光斑边缘上某点振动的振幅为 ，故D错误。 故选AC。 12．(1) (2) 【详解】（1）由几何关系可得折射角的正弦为 解得r=37° 根据折射定律有 激光在AB面上入射角的正弦值为 （2）把入射点向A移动，当新的入射点距A的距离为2.0cm时，根据全反射的临界角 解得，由几何关系知，此时光线在AD面上入射角为53°，可知光在AD面的E点发生全反射，经DC下表面的F点第一次从玻璃砖射出，由几何关系可知 解得，即激光束第一次自玻璃砖射出点到D点的距离为4cm。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $