1、2012年粤教版高中物理选修 3-4 4.3认识光的全反射现象练习卷与答案（带解析） 选择题 下述现象哪些是由于全反射造成的： A露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮 B口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，当他们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可及 C用光导纤维传输光信号、图象信号 D在盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮 答案： ABCD 试题分析：要发生光的全反射，必须光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角例如光从水中进入空气，有可能发生全反射现象我们在柏油路上常看到前方有一潭水，走进时即没有，这就是
2、光的全反射导致 露水珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下在部分位置发生全反射，所以格外明亮，故 A正确； 口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭晶莹的池水，是全反射的现象，当靠近时此现象会消失故 B正确； 由于光导纤维能全反射，故用来传输光信号、图象信号故 C正确； 盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在水面上观察水中的试管，看到 试管壁特别明亮，是由于发生了全反射故 D正确； 故选： ABCD 考点：光的全反射现象 点评：日常生活中的全反射现象很多，但被我们利用却不多，根据所学物理知识解释生活中的物理现象是光学部分常考的题型，应多加练习。 用薄玻璃片制成一个密闭而中空的三棱镜放入水中，当
3、一束白光从其一个侧面斜射入并通过三棱镜时，下述正确的是 A各色光都向顶角偏折 B各色光都向底角偏折 C紫光的偏向角比红光小 D紫光的偏向角比红光大 答案： AD 试题分析：（ 1）光从水斜射向空气时，入射光线和折射光线分居在法线两侧，折射角大于入射角； （ 2）光从空气斜射向水时，入射光线和折射光线分居在法线两侧，折射角小于入射角 首先光从水斜射向空气时，折射角大于入射角；随后光由空气斜射入水中，折射角小于入射角，如下图所示： 由图可见，折射光线将向顶角偏折紫光偏折角更大一些，所以 AD对。 考点：做出光路图 折射定律找出折射光线 点评：光的折射规律，常见考查是如果该三棱镜是玻璃的，放在空气中
4、，折射光线将向底边偏折；本题特别注意的是该三棱镜的中间是空气 一束白光射到玻璃三棱镜的 一个面上后发生色散现象，图的光路图中，符合实验事实的是 答案： AD 试题分析：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（ a、 b、 c、 d）依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小故屏上端为红光，屏下端是紫光折射率大的传播速度小，则紫光的传播速度比红光小看偏折角就可以判断 AD 对。 考点：色散 折射率 画光路图 点评：从中发现，可见光是复色光，同时得出在介质中，紫光的折射率最大，红光的折射率最小 如图所示，入射光线 1经 45的直 角
5、三棱镜折射，反射后，沿着与入射光相反的方向射出，如图中光线 所示，现将棱镜顺时针方向转过一个小角 ，如图虚线所示，则 A出射光线应与光线 平行 B出射光线也顺时针方向转过 角 C出射光线逆时针方向转过 角 D出射光线顺时针方向转过 2角 答案： A 试题分析：根据题意可知：当入射角等于 45时会发生全反射，将棱镜顺时针方向转过一个小角 ，入射角大于 45，所以肯定会发生全反射，光会经过两次全反射沿光线一返回。故答案：选 A. 考点：光的全反射 折射定律 点评：当光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，传播方向发生偏折，且当光从空气斜射入其他透明介质时，折射角小于入射角，当从其他透明介质斜射入空
6、气时，折射角大于入射角 如图所示，点光源 S发出白光，经三棱镜分光，人在侧面 AC一侧沿折射后出射光线的反方向观察 S，可看到 A一个白光点 B光点上部是红色，下部是紫色 C光点上部是紫色，下部是红色 D看不到 S的像 答案： C 试题分析：作出红光和紫光的成像光路图即可 由于各种单色光中，紫光的折射率最大，偏折角也最大，成的像最高， 红光的折射率最 小，偏折角也最小，成的像最低，故 C正确。 考点：光路图 光的折射定律 点评：人眼所观察到的是经棱镜所成的虚像，即折射光线反向延长线的交点 在水底同一深度处并排放置着红、黄、绿、蓝、紫五只球，人在水面正上方竖直俯视，感觉最浅的是： A紫色球 B红
7、色球 C黄色球 D一样深浅 答案： A 试题分析：光的折射的一个推论， 即视深公式 .在视深公式 中， 为看到的深度， h为实际深度， n为折射率， 因为水对紫光的折射率最大， 所以看到最浅的是紫色球 ,故正确选项为 A 考点：折射率 点评：由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小，画出光路图，并结合几何关系进行分析，这是解决几何光学的重要思路。 对棱镜色散的下列说法中，正确的是 A棱镜对各单色光的折射率不同 B红光比蓝光先通过棱镜 C黄光比绿光偏转的角度小 D在棱镜中，速度大的单色光偏转角也大 答案： ABC 试题分析：棱镜一般都是玻璃制成的，不同频率的光在玻璃中
8、传播速度不同，即相对对玻璃的折射率是不同的， A对； 白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（ a、 b、 c、 d）依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小，根据 ，红光的速度最大，所以用的时间最短， B对； C对； 根据 n=c/v，所以速度大的偏折角小， D错。 故答案：选 ABC. 考点 :光的色散 折射率 点评：经过三棱镜后由于折射率不同，导致偏折程度不同，可见光是复色光，同时得出在介质中，紫光的折射率最大，红光的折射率最小 用临界角为 42的玻璃制成的三棱镜 ABC， B=15， C=90，一束光线垂直 AC面射入
9、，如图它在棱镜内发生全反射的次数为 A 2次 B 3次 C 4次 D 5次 答案： B 试题分析：如图，第一次入射到 AB面上时，入射角为 75大于临界角，发生第一次全反射； 第二次入射到 BC面上入射角为 60仍大于临界角，发生第二次全反射； 第三次入射到 AB面上入射角为 45仍大于临界角，发生第三次全反射； 第四次入射到 BC面上入射角为 30小于临界角， 将有光线从界面射出 .所以共发生全反射次数为 3次 故答案：选 B. 考点：画光路图 折射定律 点评：本题关键是根据反射定律和折射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角，然后画出光路图，并 结合几何关系进行分析计算 某玻璃的临界角为
10、42，当在玻璃中的某一光线射到玻璃与空气的分界面时，若入射角略小于临界角，则光线在空气中的折射角应为 A小于 42 B小于 60 C小于 90 D无折射光线 答案： C 试题分析：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于等于临界角时会发生全反射 因为： ，又因为入射角小于临界角，所以不会发生全发射，根据公式可知折射角大于入射角而小于 90，所以答案：选 C. 考点：光的全发射 折射定律 点评：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线远
11、离法线偏折，折射角大于入射角；因为入射光线和折射光线一定在相对的两个区域中，由此确定入射光线和折射光线 介质 中光速为 v1=c，介质 中的光速为 v2=c/2，临界角为 30，如果光线a， b如图中所示射到 、 两介质的分界面上，那么正确的是 A a， b均不能发生全反射 B a， b均能发生全反射 C a能发生全反射 D b能发生全反射 答案： D 试题分析：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角大于等于临界角时会发生全反射。 根据题意可知。介质二为光密介质，介质一为光疏介质，所以由二射向一才有可能发生全反射现象，故 BC错。 又因为介质 中的光速为 v2=c/2，所以光在介质二中的临界角满
12、足：，故临界角为 30，所以光束 b可以发生全反射，故 D正确。 考点：折射率 全反射 点评：在两种透明介质的界面上，会同时发生折射和反射，反射光线与入射光线分居法线两侧且在同种介质中；折射光线与入射光线 也是分居法线两侧，但在两种不同介质中 主截面为等边三角形的三棱镜，临界角为 45，光线从它的一面垂直入射，在图所示的 a， b， c三条出射光线中正确的是 A a B b C c D都不正确 答案： C 试题分析：根据几何关系，光在三棱镜界面上，入射角等于 60。 又因为： ， C=4560，所以发生全反射，故只有 c 光线符合，故答案：选 C. 考点：全反射 临界角 点评：光的直线传播题目
13、中常考的内容为折射定律；在解题时要特别注意光路图的重要性，要习惯于利用几何关系确定各角度。 一束平行单色光从真空射向一块半圆形的玻璃块，入射方向垂直直径平面，如图，已知该玻璃的折射率为 2，下列判断中正确的是： A所有光线都能通过玻璃块 B只有距圆心两侧 R/2范围内的光线才能通过玻璃块 C只有距圆心两侧 R/2范围内的光线不能通过玻璃块 D所有光线都不能通过玻璃块 答案： B 试题分析：根据折射定律： ，当入射角等于 30时，折射角为 90，发生全发射， 如图所示： 此时根据几何关系入射光线到圆心间的距离等于 ，当距离大于h时，入射角大于 30光线不能射出玻璃块，所以 B正 确。 考点：光的
14、全反射 点评：当光线射到玻璃砖圆弧面时，发生折射，由几何知识求出入射角 i，根据折射定律求出折射角 r，再由几何知识求解 M、 N射出玻璃砖范围，本题是简单的几何光学问题，关键是画出光路图，利用好几何知识研究光路。 红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则 A绿光也一定能发生全反射 B红光也一定能发生全反射 C红、绿光都能发生全反射 D红、绿光都不能发生全反射 答案： A 试题分析：据临界角公式 和折射率不同，来确定三色光的临界角的大小，再由黄光恰能发生全反射，去判断是否正确 由于红、黄、绿三种单色光中绿光的折射率最大，红光的折射率最小，则根据临界角公式 ，可
15、得：绿光的临界角最小，红光的临界角最大 若黄光恰能发生全反射，则说明从水中射出的入射角，小于红光的临界角，大于绿光的临界角，所以绿光一定能发生全反射，红光一定不能发生全反射 故选： A 考点：光的全反射 临界角的判断 点评：本题解题关键是熟悉折射率与临界角的关系，及能发生全反射的条件，是基本题 已知某介质的折射率为 ，一束光从该介质射入空气 时入射角为 60，其正确的光路图如图中哪一幅所示？ 答案： D 试题分析：根据光的折射定律： 得临界角为 45， 60 45， 所以发生全反射，故没有折射光线，所以 D正确。 考点：光的全发射条件 光路图 点评：当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于等于
16、临界角时会发生全反射现象。 填空题 如图所示，用临界角为 42的玻璃制成的棱镜 ABC，放在空气中， B=15， C=90，一束紫光垂直 AC侧面入射，在棱镜内可以发生全反射的次数为 _ 答案： 试题分析：如图，第一次入射到 AB面上时，入 射角为 75大于临界角，发生第一次全反射； 第二次入射到 BC面上入射角为 60仍大于临界角，发生第二次全反射； 第三次入射到 AB面上入射角为 45仍大于临界角，发生第三次全反射； 第四次入射到 BC面上入射角为 30小于临界角， 将有光线从界面射出 .所以共发生全反射次数为 3次 故答案：填 3. 考点：画光路图 折射定律 点评：本题关键是根据反射定律
17、和折射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角，然后画出光路图，并结合几何关系进行分析计算 如图所示的三棱镜中， BC面镀有反射膜，一束白光斜射入 AB面，经棱镜后在屏幕的 bc段形成彩色光带，则 b点颜色是 _ 色（屏幕距棱镜的 AC面较近且与 AC面平行）。 答案：红 试题分析：光线经两次折射、一次反射，画出光路图，根据红光折射率小即可得 在玻璃中，紫光的折射率大于红光的折射率， n= ，经过反射膜， 因为入射角等于反射角， 可以得知， b点的颜色为红色 考点：画光路图 利用折射定律找折射光线 点评：本题关键是根据反射定律和折射定律求解出各个分界面上的反射角和折射角，然后画出光路图，并结合几
18、何关系进行分析即得结果。 有人在河面上游泳，见河底有一物体，与他的眼睛在同一竖直线上，当他再前进 4m时，物体忽然不见了，水的折射率为 4 3，则河深 _ m。 答案： 试题分析：由题意作图，知 C为临界角 则 sinC= 从图可得 sinC= 联立 得： = ， 解之得： h 考点：画光路图 利用折射定律找折射光线 点评：人眼所观察到的是经棱镜所成的虚像，即折射光线反向延长线的交点 太阳光经三棱镜后将得到一彩色光带，按折射率从小到大的顺序排列应是_，其中偏折角最大的是 _ 光。 答案：红橙黄绿蓝靛紫，紫 试 题分析：太阳光是复色光，经过三棱镜后由于折射率不同，导致偏折程度不同 白色光经过三棱
19、镜后产生色散现象，在光屏由上至下（ a、 b、 c、 d）依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫由于紫光的折射率最大，所以偏折最大；红光的折射率最小，则偏折程度最小故屏上端为红光，屏下端是紫光折射率大的传播速度小，则紫光的传播速度比红光小 故填：红橙黄绿蓝靛紫，紫 考点：光的色散 点评：本题需掌握：太阳光是复色光，可以分解为：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的色光 如图所示，一条光线垂直射到一个玻璃三棱镜的 AB面，玻璃的折射率，临界角 C=45 若要求光线在 AC 面上发生全反射， 角最小值为 _ ，若将此三棱镜置于折射率为 1.5的介质中，其他条件不变，则光在 AC面上一定_ （填 “会 ”或
20、 “不会 ”）发生全反射。 答案： ，不会 试题分析：根据 当光从玻璃射向空气入射角为 45时，刚好能发生全反射， 所以 90-C，所以，即 最小为 45； 当折射率变为 1.5时，临界角变大，所以不会发生全反射。 考点：全反射 折射定律 点评：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角；当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角；因为入射光线和折射光线一定在相对的两个区域中，由此确定入射光线和折射光线 光由空气以 45的入射角射向介质时，折射角是
21、30，则光由介质射向空气的临界角是 _ 。 答案： 试题分析：直接根据折射定律求解即可： 又因为： ，所以 C=45 考点：折射定律 点评： 折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线、入射光线分居法线两侧，熟记折射定律会画光路图。 如图所示，光源发出的光线经狭缝进入折射率为 的半圆形玻璃 M。当 M绕圆心 O缓慢地沿逆时针旋转时，光线 OA跟法线之间的夹角 逐渐 _ ，强度逐渐 _ ，光线 OB跟法线之间的夹角 i逐渐 _ ，强度逐渐 _ ；当角 i等于 _ 时，光线 OA完全消失。 答案：增大，减弱，增大，增强， 试题分析：当 M绕 O点缓慢地沿逆时针旋转时，入射角角 i变大， r逐
22、渐增大，因折射角越大，光线越弱，所以光线的强度逐渐 减弱， 根据光的反射定律， 角 1变大， 3增大，因折射光线减弱，所以反射光线增强， 当 时发生全反射，即光线 OA完全消失 考点：折射定律 折射率公式的应用 点评：光线从一种介质斜射向另一种介质时，在界面将发生反射和折射，注意入射光线和反射光线具有对称性，在界面的同侧，入射光线和折射光线不对称，分别在界面的两侧 计算题 水的折射率 。当在水面下 h=2m深处放一强点光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？ 答案： .54m，下沉 试题分析：因为发生全反射，所以圆形透光半径 r=dsin，得到 r是变大的，得到 d也是匀大的，故光源是在下沉 如图所示 ,光斑的半径为 R， 因为 ，所以， 代入数据解得： R=4.54m 根据图可知光源在下沉 考点：光的全反射 点评：水面下某处有一光源，当光线从水中向空气射时，当入射角大于或等于临界角时，发生全反射在水面上形成一个圆形亮斑，是由光的折射现象导致因此可由 ，可得出临界角，从而确定由几何关系确定光源的深度
