人教版新教材高中物理选择性必修第一册课时作业：全反射

全反射
(建议用时：45分钟)
[基础达标练]
1．下列说法正确的是()
A．因为水的密度大于酒精的密度，所以水是光密介质
B．因为水的折射率小于酒精的折射率，所以水对酒精来说是光疏介质
C．同一束光，在光密介质中的传播速度较大
D．同一束光，在光密介质中的传播速度较小
E．光从光密介质射入光疏介质有可能不发生全反射
解析：因为水的折射率为1.33，酒精的折射率为1.36，所以水对酒精来说是光疏介质；由v＝c/n可知，光在光密介质中的速度较小．
答案：BDE
2．如图所示，ABCD是两面平行的透明玻璃，AB面和CD面平行，它们是玻璃和空气的界面，设为界面1和界面2.光线从界面1射入玻璃砖，再从界面2射出，回到空气中，如果改变光到达界面1时的入射角，则()
A．只要入射角足够大，光线在界面1上可能发生全反射现象
B．只要入射角足够大，光线在界面2上可能发生全反射现象
C．不管入射角多大，光线在界面1上都不可能发生全反射现象
D．不管入射角多大，光线在界面2上都不可能发生全反射现象
E．光线穿过玻璃砖后传播方向不变，只发生侧移
解析：在界面1，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，都不能发生全反射现象；在界面2，光由玻璃砖进入空气，是由光密介质进入光疏介质，由于界面1和界面2平行，光由界面1进入玻璃后再到达界面2，在界面2上的入射角等于在界面1上的折射角，因此入射角总是小于临界角，也不会发生全反射现象．
答案：CDE
3．光从介质1通过两种介质的交界面进入介质2的光路如图所示．下列论述
正确的是()
A．光在介质1中的传播速度较大
B．光在介质2中的传播速度较大
C．光从介质1射向两种介质的交界面时，不可能发生全反射现象
D．光从介质2射向两种介质的交界面时，可能发生全反射现象
E．光从介质2射向两种介质的交界面时，不可能发生全反射现象
解析：光从介质1进入介质2的光路如题图，入射角大于折射角，即从光疏介质入射到光密介质，所以光线在介质1中传播速度较大，A对B错．光线从光密介质到光疏介质可能发生全反射即从介质2到介质1，CD对，E错．答案：ACD
4．下列现象中是由于全反射造成的是()
A．露珠在阳光下格外明亮
B．直棒斜插入水中时，呈现弯折现象
C．海市蜃楼
D．在炎热夏天的柏油马路上，远处的路面显得格外明亮
E．水杯盛水后，看上去杯子变浅
解析：
答案：ACD
5．如图所示，一束光从空气中射向折射率n＝2的某种玻璃的表面，i表示入射角，则下列说法中确的是()
A．当i＞45°时会发生全反射现象
B．无论入射角是多大，折射角r都不会超过45°
C．欲使折射角r＝30°，应以i＝45°的角度入射
D．当入射角i＝arctan2时，反射光线跟折射光线恰好垂直
E．当入射角i＝arctan
2
2时，反射光线跟折射光线恰好垂直
解析：当入射光由光疏介质射入光密介质时，无论入射角多大，都不会发生
全反射，故A项错误．由n＝sin i
sin r＝2，当i＝90°时，r＝45°，故B项对．由
sin i sin r
＝2，当r＝30°时，i＝45°，C项对．由i＝arctan2，得到tan i＝2，设折
射角为r，从而求出sin i＝cos r＝
6
3，cos i＝sin r＝
3
3，可知i＋r＝90°，反射光
线跟折射光线恰好垂直，D项也对．
答案：BCD
6．下列说法正确的是()
A．在水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像将比物体所处的实际位置高
B．光纤通信是一种现代通信手段，它是利用光的全反射原理来传递信息的C．玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮，是由于光的全反射D．海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率大E．小孔成像是根据光的全反射
解析：由于光的折射，当水中的潜水员斜向上看岸边的物体时，看到的物体的像比物体的实际位置高，选项A正确；光纤通信是利用光的全反射原理来传递信息的，选项B正确；玻璃杯裂缝处在光的照射下，看上去比周围明显亮是由于光在裂缝处发生全反射造成的，选项C正确；海市蜃楼产生的原因是海面上方上层空气的折射率比下层空气的折射率小，选项D错误．小孔成像是光的直线传播，E错误．
答案：ABC
7．自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发光，但在夜间骑行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有自行车．尾灯的构造如图所示，则汽车灯光射过来，在尾灯的________(选填“左”或“右”)表面发生全反射．
答案：左
8．一束光线从折射率为1.5的玻璃内射向空气，在界面上的入射角为45°.画出光路图．
解析：因为玻璃的折射率n＝1.5，设全反射的临界角为C，则有sin C＝1
n＝
2
3.
而题中sin 45°＝
2 2
所以45°＞C，故发生全反射．
答案：
[能力提升练]
9．一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB 为直角边，∠ABC＝45°；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点．此玻璃的折射率为1.5，P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏．若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则()
A．从BC边折射出一束宽度与BC边长度相等的平行光
B．在BC面无光线射出
C ．屏上有一亮区，其宽度小于AB 边的长度
D ．屏上有一亮区，其宽度等于AC 边的长度
E ．当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大 解析：
因sin C ＝1n ＝23
，所以45°＞C ，光在BC 面上发生全反射，A 选项错误．B 选项正确．光经BC 面全反射后垂直AC 面由ADC 进入空气，折射角大于入射角，故所有从曲面ADC 射出的光线都向ADC 的中央方向偏折，如图所示，屏上亮区宽度小于AC 边长度，又AB 边与AC 边长度相等，故C 、E 选项正确，D 选项错误．
答案：BCE
10．如图所示，一玻璃球体的半径为R ，O 为球心，AB 为直径．来自B 点的光线BM 在M 点射出，出射光线平行于AB ，另一光线BN 恰好在N 点发生全反射．已知∠ABM ＝30°，求：
(1)玻璃的折射率；
(2)球心O 到BN 的距离．
解析：(1)设光线BM 在M 点的入射角为i ，折射角为r ，由几何知识可知，i ＝30°，r ＝60°，根据折射定律得n ＝
sin r sin i ①
代入数据得
n ＝ 3. ② (2)光线BN 恰好在N 点发生全反射，则∠BNO 为临界角C
sin C ＝1n
③
设球心到BN的距离为d，由几何知识可知
d＝R sin C ④联立②③④式得
d＝
3 3R.
答案：(1)3(2)
3 3R
11．半径为R的半圆柱形玻璃，横截面如图所示，O为圆心，已知玻璃的折射率为2，当光由玻璃射向空气时，发生全反射的临界角为45°，一束与MN平面成45°角的平行光束射到玻璃的半圆柱面上，经玻璃折射后，有部分光能从MN平面上射出，求能从MN平面上射出的光束的宽度为多少．
解析：
如图所示，进入玻璃中的光线①垂直于半球面，沿半径方向直达球心位置O，且入射角等于临界角，恰好在O点发生全反射．光线①左侧的光线(如光线②)经球面折射后，射在MN上的入射角一定大于临界角，在MN上发生全反射，不能射出．光线①右侧的光线经半球面折射后，射到MN面上的入射角均小于临界角，能从MN面上射出．最右边射向半球面的光线③与球面相切，入射角i＝90°，由
折射定律知sin r＝sin i
n＝
2
2，则r＝45°.故光线③将垂直于MN射出．所以在MN
面上射出的光束宽度应是OE＝R sin r＝
2 2R.
答案：
2 2R
12．一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r的圆形发
光面．在玻璃板上表面放置一半径为R 的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线
上．已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率．
解析：根据全反射规律，圆形发光面边缘发出的光线射到玻璃板上表面时入
射角为临界角(如图所示)设为θ，且sin θ＝1n .
根据几何关系得：
sin θ＝L h 2＋L 2
而L ＝R －r
联立以上各式，解得n ＝
1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2. 答案：
1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫h R －r 2。