全反射试题及答案-高中物理-云返教育

在信息技术迅猛发展的今天，光盘是存储信息的一种重要媒介．光盘上的信息通常是通过激光束来读取的．若红、蓝激光束不是垂直投射到盘面上，则光线在通过透明介质层时会发生偏折而改变行进的方向，如图所示．下列说法中正确的是

答案解析

类型： 单选题 难度系数：中
两束不同频率的单色光a、b从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（α＞β）．下列结论中正确的是

答案解析

类型： 单选题 难度系数：中
关于光的全反射知识，以下说法正确的是

答案解析

类型： 单选题 难度系数：中
2008年奥运会上，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各种比赛提供安全、可靠的通信服务，光纤通信是利用光的全反射将大量信息高速传输．若采用的光导纤维是由内芯和包层两层介质组成，下列说法中正确的是

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类型： 单选题 难度系数：中
由透明介质制成的厚壁容器，其横截面为圆环形，介质的折射率n=，内径r=6cm，外径是内径的倍，如图所示．一细束光沿AB方向射人容器，入射角θ₁=45°，光在空气中的传播速率约取3×10⁸m/s，求这束光从射入到第一次射出透明介质所用的时间是．

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中
（1）如图1所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n₁，外层材料的折射率为n₂．若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，下列判断中正确的是：
A．n₁＜n₂，光通过光缆的时间等于
n
₁
L
c

B．n₁＜n₂，光通过光缆的时间大于
n
₁
L
c

C．n₁＞n₂，光通过光缆的时间等于
n
₁
L
c

D．n₁＞n₂，光通过光缆的时间大于
n
₁
L
c

（2）图2为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S₁、S₂是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消．已知空气中声速为340m/s，若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上这样的位置有多少个？

答案解析

类型： 填空题 难度系数：中
（1）一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点．在t时刻A、B两点间形成的波形如图甲所示，在
（t+3s）时刻A、B两点间形成的波形如图乙所示，已知A、B两点间距离S=9m，则以下说法中正确的是
A．若周期为4s，波一定向右传播
B．若周期大于4s，波可能向右传播
C．若波速为8.5m/s，波一定向左传播
D．该波波速可能的最小值为0.5m/s
（2）如图所示，直角玻璃三棱镜置于空气中，已知∠A=60°，∠C=90°；一束极细的光于AC边的中点垂直AC面入射，，棱镜的折射率为n=，求光第一次从BC面射出时：
①光的折射角．
②光在棱镜中传播的时间（设光在真空中传播速度为c）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
如图所示，一束截面为圆形（半径R）的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区．已知玻璃半球的半径为R，屏幕S至球心的距离为D（D＞4R），不考虑光的干涉和衍射，试问：
（1）在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色？
（2）若玻璃半球对（1）中最外侧色光的折射率为n，请你求出圆形亮区的最大半径．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°，E、F分别为边AB、BC的中点，求
（1）该棱镜的折射率为多大？
（2）判断光在F点能否发生全反射．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
如图所示，半圆玻璃砖的半径R=9cm，折射率为n=，直径AB与屏幕垂直并接触于A点．激光a以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑．（已知sinC=，C为光线从玻璃进入空气发生全反射的临界角）
（1）作出光路图（不考虑光沿原路返回）；
（2）求两个光斑之间的距离；
（3）改变入射角，使屏MN上只剩一个光斑，求此光斑离A点的最长距离．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
（1）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示．介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）cm．关于这列简谐波，下列说法正确的是（填入正确选项前的字母．选对1个给2分，选对2个给4分；选错1个扣2分，最低得0分）．
A．周期为4.0s B．振幅为20cm
C．传播方向沿x轴正向 D．传播速度为10m/s
（2）一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h₁=0.6m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端s₁=0.8m处有一浮标，示意如图．一潜水员在浮标前方s₂=3.0m处下潜到深度为h₂=4.0m时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜△h=4.0m，恰好能看见Q．求
（ i）水的折射率n；
（ ii）赛艇的长度l．（可用根式表示）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
选做题
A．（选修模块3-3）

（1）下列说法中正确的是
A．雨水没有透过布雨伞是因为液体表面存在张力
B．分子间的距离r增大，分子间的作用力做负功，分子势能增大
C．气体自发地扩散运动总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
D．悬浮在液体中的微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数越多，布朗运动越明显
（2）一密闭气体膨胀对外做功150J，同时从外界吸热250J，它的内能变化为　 J．
（3）如图所示，一定质量的理想气体被活塞密封在一绝热容器中，活塞与容器壁无摩擦．当温度为T₁时，气体压强为P₁，体积为V₁；若温度升高到T₂，气体压强变为P₂，气体的体积变为V₂，则P₂　 P₁，V₂　 V₁（填“＞”、“=”或“＜”）；若在活塞上放置一定质量的重物，稳定后气体的压强变为P₃，温度变为T₃，则P₃　 P₁，T₃　 T₁（填“＞”、“=”或“＜”）．
B．（选修模块3-4）
（1）香港中文大学第三任校长高锟荣获了2009年诺贝尔物理学奖．诺贝尔奖委员会高度评价了高锟的贡献，评委会指出：高锟1966年发现如何通过光学玻璃纤维远距离传输光信号的工作，成为今日电话和高速互联网等现代通信网络运行的基石．下列关于“光纤”及原理的说法中，正确的是　
A．光纤通信具有传输容量大、衰减小、抗干扰性强等优点
B．光纤通信、全息照相、数码相机及医用纤维式内窥镜都是利用了光的全反射原理
C．实用光导纤维是由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射
D．当今，在信号的传输领域中，光纤电缆（“光缆”）已经几乎完全取代了传统的铜质“电缆”，成为传播信息的主要工具，是互联网的骨架，并已连接到普通社区．
（2）如图所示，一弹簧振子在MN间沿光滑水平杆做简谐运动，坐标原点O为平衡位置，MN=8cm．从小球经过图中N点时开始计时，到第一次经过O点的时间为0.2s，则小球的振动周期为　 s，振动方程的表达式为x=　 cm；
（3）下列说法中正确的是　
A．雷达是利用声波的反射来测定物体的位置
B．调谐是电磁波发射的过程，调制是电磁波接收的过程
C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄
D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆变短．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
如图所示，一段横截面为正方形的玻璃棒，中间部分弯成四分之一圆弧形状，一细束单色光由MN端面的中点垂直射入，恰好能在弧面EF上发和全反射，然后垂直PQ端面射出．
①求该玻璃的折射率．
②若将入射光向N端平移，当第一次射到弧面EF上时　（填“能”“不能”或“无法确定能否”）发生反射．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A=30°．它对红光的折射率为n₁，对紫光的折射率为n₂．现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜．
（1）红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？
（2）为了使红光能从AC面射出棱镜，n₁应满足什么条件？

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
如图所示，固定在转台上的激光器发出一细光束，转台在折射率为的液体中按照图中箭头所示方向匀速转动，使激光束在竖直平面内扫描，扫描一周（转过360°）的时间为32s．当激光束在液体和空气界面发生全反射时，观察者在液面上方无法观察到激光束．求
（1）光发生全反射的临界角；
（2）通过分析、计算说明在激光束转动一周时间内，观察者在液面上方可观察到激光束的时间．

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
[物理--选修3-4]
（1）下列说法中正确的是
A．交通警通过发射超声波测量车速，利用了波的干涉原理
B．电磁波的频率越高，它所能携带的信息量就越大，所以激光可以比无线电波传递更多的信息
C．单缝衍射中，缝越宽，条纹越亮，衍射现象也越明显
D．地面上测得静止的直杆长为L，则在沿杆方向高速飞行火箭中的人测得杆长应小于L
（2）一列简谐横波在t=0时刻的波形如图1所示，质点P此时刻沿-y运动，经过0.1s第一次到达平衡位置，波速为5m/s，那么：
①该波沿　（选填“+x”或“-x”）方向传播；
②图中Q点（坐标为x=7.5m的点）的振动方程y=　 cm；
③P点的横坐标为x=　 m．
（3）如图2所示，A、B、C为等腰棱镜，D为AB的中点，a、b两束不同频率额的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点是D的距离相等，两束光通过棱镜折射后相交于图中P点．则a光通过棱镜的时间　 b光通过棱镜的时间（选填“大于”、“等于”或“小于”）．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射临界角　 b光发生全反射临界角（选填“大于”、“等于”或“小于”）

答案解析

类型： 解答题 难度系数：中
（1）如图，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．（填入正确选项前的字母）

A.
√6
2
B.
√2
C.
3
2
D.
√3

（2）波源S₁和S₂振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA=2m，如图所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s．己知两波源振动的初始相位相同．求：

（i）简谐横波的波长：
（ii）OA间合振动振幅最小的点的位置．

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类型： 填空题 难度系数：中
物理选修3-4
（1）近年来全球地震频发已引起全球的高度关注．

某实验室一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成．如图1，在某次地震中同一震源产生的地震横波和地震纵波的波长分别为10km和20km，频率为0.5Hz．假设该地震波的震源恰好处在地震仪的正下方，观察到两振子相差5s开始振动，则地震仪中的两个弹簧振子振动的频率等于          ．地震仪的竖直弹簧振子P先开始振动，震源距地震仪约          ．
（2）“光纤之父”高锟获得2009年诺贝尔物理学奖的理由为--“在光学通信领域光在光纤中传输方面所取得的开创性成就”．某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹间连一根细如蛛丝的特制光纤，它双向传输信号，能达到有线制导作用．光纤由纤芯和包层组成，其剖面如图2，为保证从光纤一端入射的光信号不会通过包层“泄漏”出去，光在光纤内部由纤芯射向纤芯与包层的界面时须发生          ，故纤芯的折射率一定          包层的折射率（填“大于”、“小于”或“等于”）．若已知某光纤纤芯的折射率为n，光纤总长度为L，且暴露在空气中．光从光纤一端以某一角度入射时，恰好能使入射的光信号无“泄露”，求光在光纤内部传播所需要的时间（已知光在真空中的传播速度为C）．

答案解析

类型： 填空题     难度系数：中
在两种介质的界面处发生全反射，由此可判定：
①光由光密介质射向光疏介质 ②光由光疏介质射向光密介质
③入射角等于或大于临界角 ④入射角小于临界角．

答案解析

类型： 单选题 难度系数：中
（选修模块3-4）
（1）下列说法正确的是          ．
A．全息照相利用了激光相干性好的特性
B．光的偏振现象说明光是纵波
C．在高速运动的飞船中的宇航员会发现地球上的时间进程变慢了
D．X射线比无线电波更容易发生干涉和衍射现象
（2）一列沿+x方向传播的简谐横波在t=0时刻刚好传到x=6m处，如图1所示，已知波速v=10m/s，则图中P点开始振动的方向沿          （选填“+y”或“-y”）方向，该点的振动方程为y=          cm．

（3）一束单色光由空气入射到某平板玻璃表面，入射光及折射光光路如图2所示．求该单色光在玻璃中的临界角．

答案解析

类型： 填空题     难度系数：中

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