4.3 光的全反射 同步作业 -2026-2027学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

第3节 光的全反射 同步作业 一.选择题: 考点一　全反射及其产生的条件 1．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不可能产生全反射 B．光从光疏介质射向光密介质时可能产生全反射 C．光从折射率大的介质射向折射率小的介质时不可能产生全反射 D．光从传播速度小的介质射向传播速度大的介质时可能产生全反射 2.如图所示，半圆形玻璃砖放在空气中，三条同一颜色、强度相同的光线，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置．下列说法正确的是(　　) A．假若三条光线中只有一条在O点发生了全反射，那一定是aO光线 B．假若光线bO能发生全反射，那么光线cO一定能发生全反射 C．假若光线bO能发生全反射，那么光线aO一定不能发生全反射 D．假若光线aO恰能发生全反射，那么光线bO的反射光线比光线cO的反射光线的亮度小 3.如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角．此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射，该棱镜材料的折射率为(　　) A. B. C. D. 4.如图所示是一个柱体棱镜的横截面图，图中MN为圆弧，点E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线能从棱镜NM弧面射出的范围是(　　) A．NE1 B．NF1 C．NG1 D．NH1 5．如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角θ＝60°时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行．已知真空中的光速为c，则(　　) A．玻璃砖的折射率为1.5 B．O、P之间的距离为R C．光在玻璃砖内的传播速度为c D．光从玻璃到空气的临界角为30° 6.(2025·广西河池市模拟)如图所示，一透明材料制成的圆柱形棒，长度为6 m。一束光线从圆柱形棒的一个底面圆心垂直射入，经2.5×10－8 s从另一底面圆心射出。保持入射点不变，调整光线的入射方向，使其在材料内部恰好发生全反射(光在真空中的速度为3×108 m/s)，则光线通过透明材料的时间为(　　) A.2.5×10－8 s B.3.3×10－8 s C.3.125×10－8 s D.4.95×10－8 s 考点二　全反射现象 7.如图所示，ABCD是两面平行的足够大的透明玻璃砖，AB面和CD面是玻璃和空气的分界面，分别设为界面Ⅰ和界面Ⅱ.光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射出，回到空气中，如果改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则(　　) ①只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象 ②只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象 ③不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象 ④不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 8.(2025·湖南永州市一模)如图所示，一装满某液体的长方体玻璃容器，高度为a，上下两个面为边长3a的正方形，底面中心O点放有一单色点光源，可向各个方向发射单色光。液面上漂浮一只可视为质点的小甲虫，已知该液体对该单色光的折射率为n，则小甲虫能在液面上看到点光源的活动区域面积为(　　) A.18a2 B.πa3 C.πa2 D.a2 9.夏天，海面上的下层空气的温度比上层低．我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的，远处的景物发出的光线由于不断被折射，越来越偏离原来的方向，以致发生全反射．人们逆着光线看去就出现了蜃景，如图所示，下列说法中正确的是(　　) A．海面上上层空气的折射率与下层空气的折射率相等 B．海面上上层空气的折射率比下层空气的折射率要大 C．A是蜃景，B是景物 D．B是蜃景，A是景物 10.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(　　) 二．计算题：(计算要有必要的文字说明和解题步骤，有数值的要注明单位) 11.如图所示，某L形透明材料的折射率n＝2.现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ.为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值． 12．如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABO，∠A＝30°，∠B＝60°.一束平行于AO边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AO边发生反射后从BO边的M点射出．若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等． (1)求三棱镜的折射率； (2)在三棱镜的AO边是否有光线射出，写出分析过程．(不考虑多次反射) 13．一足够大的水池水深h＝ m，水池底部中心有一点光源S，其中一条光线斜射到水面上，其在水面上的折射光线和反射光线恰好垂直，并测得点光源S到水面反射点的距离L＝2 m．求： (1)水的折射率n； (2)水面上能被光源照亮部分的面积(取π＝3)． 参考答案: 1.答案　D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D正确，A、B、C错误． 2.答案　A 3.答案　A 4.答案　C解析　由临界角公式得sin C＝＝，设圆弧的半径为R，Rsin C＝R，则由题意可知，当光线从G点入射到圆弧面G1点时恰好发生全反射．当入射点在G1点的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧面射出．当入射点在G1点的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，有部分光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆弧面NG1射出，故选C. 5.答案　C解析　光路图如图所示．设O、P之间的距离为x，当θ＝60°时，折射角为r，光从玻璃砖圆形表面射出时与玻璃砖的界面交点为Q，由出射光线与入射光线平行知过P点的法线与过Q点的法线平行，则玻璃砖的折射率n＝＝① 又沿P点垂直入射的光恰好发生全反射，则sin C＝＝② 解①②得x＝R，n＝ .sin C＝>，则临界角C>30° 光在玻璃砖中的传播速度v＝＝c，故C正确，A、B、D错误． 6.答案　C解析　设光在该材料中传播速度为v，由L＝vt，解得v2.4×108 m/s，由n，可知n＝1.25，设此光线发生全反射的临界角为C，则sin C0.8，光线刚好发生全反射时在透明材料中的路程为s7.5 m，则t' s＝3.125×10－8 s，故C正确。 7.答案　D解析　在界面Ⅰ上光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管入射角多大，都不可能发生全反射现象，③正确，①错误；在界面Ⅱ上光由玻璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在界面Ⅰ上的折射角，则界面Ⅱ上的入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现象，④正确，②错误，故选D. 8.答案　C解析　全反射的临界角满足sin C，解得C＝45°，当入射角为临界角时，设在上表面能折射出光线的最大半径为r，光路图如图所示，根据几何关系可得r＝atan 45°＝a，小甲虫能在液面上看到点光源的活动区域面积为S＝πr2＝πa2，故C正确。 9.答案　C解析　由题意，夏天海面上的下层空气的温度比上层低，下层空气的水分子相对含量比上层大，折射率也比上层大，故A、B错误；我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的．远处的景物发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，而产生了“海市蜃楼”现象．可见，题图中A是全反射形成的蜃景，B是景物，故C正确，D错误． 10.答案　B解析　四个选项的光路图如图所示： 可知B项正确． 11.答案　60° 解析　光线射到AB面时不射入空气， 则在AB面发生全反射，恰好发生全反射时：sin C＝ 且C＋θ＝90° 得θ＝60°. 12.答案　(1) (2)见解析 解析　(1)因为光线在P点的入射角和在M点的折射角相等，知光线在AB面上的折射角等于光线在BO面上的入射角．根据几何关系知，光线在AB面上的折射角为30°.根据n＝，解得n＝. (2)光线在AO面上的入射角为60°. 由临界角公式得sin C＝＝， 因为sin 60°>sin C，故光线在AO面上发生全反射，无光线射出． 13.答案　(1)　(2)4.5 m2 解析　(1)设入射角、反射角、折射角分别为α、θ和β， 如图所示，由几何关系知：cos α＝＝，解得α＝30°. 由反射定律可知θ＝α＝30°，则β＝90°－θ＝60°. 由折射定律可知n＝＝. (2)设点光源S射向水面的光线发生全反射的临界角为C， 则sin C＝＝，由数学知识得tan C＝， 由几何关系可知＝tan C，解得xAB＝ m， 水面上能被光源照亮的圆形光斑的面积为：S＝π×x＝4.5 m2. 学科网（北京）股份有限公司 $