4.3 光的全反射 分层练习 -2025--2026学年高二上学期物理鲁科版选择性必修第一册

4.3 光的全反射 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 ( 基础巩固 1 ) 1.如图，在水池底中部放一线状光源，光源平行于水面，则水面观察到的发光区域形状为( ) A. B. C. D. 2.关于光的现象，下列说法正确的是( ) A.不同频率的光在不同介质中的临界角大小一定不同 B.光在介质中发生全反射现象时，折射光线并未完全消失 C.光从光疏介质射入光密介质时，也可能发生全反射现象 D.光从介质射入真空时，只要入射角大于等于临界角就会发生全反射现象 3.在探究温度对介质折射率影响的实验中，半径为R的半圆柱形的截面如图所示，O为圆心，单色光从真空沿半径方向射入介质，光线延长线与水平直径间的夹角为45°。设定介质温度，令单色光在介质中的折射率恒为，光在真空中的传播速度为c，则光在介质中的传播时间为( ) A. B. C. D. ( 拔高提升 2 ) 4.如图所示，半圆柱形透明介质的半径为R，O为其圆心，一束光线从圆弧面上的A点沿半径方向射入圆柱，恰好在半圆柱的底面发生全反射。A点距底面的高度为，则半圆柱形透明介质的折射率为( ) A. B. C. D. 5.一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的( ) A.频率小，发生全反射的临界角小 B.频率大，发生全反射的临界角小 C.频率小，发生全反射的临界角大 D.频率大，发生全反射的临界角大 6.如图所示，一细束单色光从半圆形玻璃砖上的P点沿半径方向射向圆心O，刚好在玻璃砖的底面发生全反射后从玻璃砖射出，单色光与玻璃砖下表面的夹角为，取，则玻璃砖对该单色光的折射率为( ) A. B. C. D. 7.如图所示，一个三棱镜的截面为等腰直角三角形ABD，为直角。此截面所在平面内的光线沿平行于BD边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AD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. ( 思维拓展 3 ) 8.光导纤维是由折射率较大的内芯和折射率较小的外套构成，光导纤维技术在现代生产、生活与科技方面得到广泛应用。某单色光在内芯中传播时的速度为，在真空中的传播速度为，则该光由内芯射向真空时，发生全反射的临界角为( ) A. B. C. D. 9.如图所示，甲、乙两种不同颜色的光，垂直于直角三棱镜的边界面射入，照射到斜面上的D点，甲光恰好发生全反射，乙光可以从D点折射出棱镜，由此可以判断( ) A.甲光在三棱镜中的折射率小于乙光的 B.用甲、乙单色光分别检查同一光学平面的平整度时，乙光呈现明暗相间的条纹要宽些 C.用甲、乙单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，甲光发生的侧移小 D.用乙光照射某一光电管阴极发生光电效应，改用甲光照射不一定能发生光电效应 10.1870年，英国物理学家丁达尔做了“水流导光”的实验。某学习小组进行类似的实验研究，在透明塑料瓶装满水，在其侧面开一小孔，打开瓶盖后，水从小孔流出形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，将看到光沿弯曲水流传播的现象，对此下列说法正确的是( ) A.这是一种光的折射现象 B.这是一种光的全反射现象 C.这是一种光的衍射现象 D.该实验证明了光在均匀介质中可以不沿直线传播 11.如图所示，长方体玻璃容器底面中心O点安装有一单色点光源，可向各个方向发射单色光。当容器中某种透明液体的深度为3cm时，在液体上表面能够观察到半径为4cm的圆形亮斑。则该液体对单色光的折射率为( ) A.1.67 B.1.33 C.1.25 D.1 12.取一个半径r的圆形薄片（厚度可以忽略），在它的圆心处插上一枚足够长的大头针，薄片浮在折射率为（未知）的液面上。当调整大头针露在液体中的长度为r时，从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针。将薄片换成有一定厚度半径仍为r的圆形软木塞，液体换为另一种折射率为的液体，软木塞浮在水面上时有一半没入水中。重复前面的操作，从液面上方的各个方向向液体中看，恰好看不到大头针时，大头针露在液体中的长度为。求： (1)第一种液体发生全反射的临界角C； (2)第二种液体的折射率。 13.如图所示，一直角棱镜ABC，，边AC长8cm。从AB边界面垂直入射某单色光，在棱镜中传播速度为0.8c（c为真空中的光速），第一次到达BC边恰好发生全反射。求： (1)该棱镜对该单色光折射率n； (2)BC边的长度L。 答案以及解析 基础巩固 1.答案：B 解析：取线状光源左右两侧上一点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的水面形状为圆形。设此圆的半径为R，点光源发出的光恰好发生全反射的光路图如图1所示。设全反射的临界角为C，根据几何关系可得 线状光源发出的光在水面上有光射出的水面形状如图2所示。 故选B。 2.答案：D 解析:A.介质对光的折射率与介质种类、光的频率都有关系，而临界角与折射率有关，因此不同频率的光在不同的介质中的临界角大小可能相等，故A错误； B.光在介质中发生全反射现象时，折射光线完全消失，故B错误； C.根据光的折射规律可知，光从光疏介质射入光密介质时，不可能发生全反射现象，故C错误； D.根据光的全反射条件可知，光从介质射入真空时，只要入射角大于等于临界角就会发生全反射现象，故D正确。故选D。 3.答案：D 解析：由全反射条件，可知临界角，单色光在介质中发生全反射现象，传播时间为，，得。 故选D。 拔高提升 4.答案：B 解析:设光在半圆柱的底面发生全反射的临界角C，根据几何关系有 根据临界角与折射率的关系有 解得 故选B。 5.答案：C 解析：由题图可知，在入射角相同的情况下，a光的折射角大，b光的折射角小。根据，得，故a光频率小。根据，且，可知a光发生全反射的临界角大，C正确。 6.答案：D 解析：解析光线发生全反射的临界角为，根可得，故D正确。 故选：D。 7.答案：D 解析：如图所示 由几何关系可得， 光束射到AB边时，根据光的折射定律有 当光束射到AC边时，恰好发生全反射有 联立解得该棱镜材料的折射率为 故选D。 思维拓展 8.答案：C 解析：光在内芯中传播时的速度为 光由内芯射向真空时，发生全反射的临界角关系式为 代入数据联立解得 可知发生全反射的临界角为，故选C。 9.答案：B 解析：A.乙光的临界角大于甲光的临界角，由公式，可知，A错误; B.由可知，用甲、乙单色光分别检查同一光学平面的平整度时，乙光呈现的明暗相间的条纹要宽些，B正确; C.两单色光分别以相同入射角斜射入同一平行玻璃砖，因为甲光的折射率较大，故甲光发生的侧移大，C错误; D.由可知，用乙光照射某一光电管阴极发生光电效应，改用甲光照射一定能发生光电效应，D错误。 故选B。 10.答案：B 解析：当某一频率的激光从水中射向空气时，若入射角大于或等于激光的临界角，则激光会发生全反射，保持在水中传播，从而将看到光沿弯曲水流传播的现象，即该现象是一种光的全反射现象；激光在水中仍沿直线传播，该实验不能证明光在均匀介质中可以不沿直线传播。故选B。 11.答案：C 解析：当单色光从液体射向空气，且入射角等于临界角时，在液体的上表面能发生全反射。如图所示 设液体的深度为h，圆形光斑的半径为r，由几何关系得解得故选C。 12.答案：(1)45° (2) 解析：（1）第一种液体中，由几何知 得 （2）设第二种液体全反射临界角为，同理可得， 联立求得 13.答案：(1)1.25 (2)10cm 解析:（1）由光速与折射率的关系 可得该棱镜对该单色光的折射率 （2）根据题意，甲光第一次到达BC边恰好发生全反射，可画出光路图如图所示 根据临界角与折射率的关系可得 根据几何关系可得 解得 学科网（北京）股份有限公司 $