章末综合测评(四)第4章 光的折射和全反射-【智学校本学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册分层作业（鲁科版）

5.光纤通信是一种现代化的通信手段， 二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给 它可以为客户提供大容量、高速度 出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得4分，选 ■■■■■■■回■■ 高质量的通信服务。为了研究问题 对但不全的得2分，有选错的得0分 年级 学号后 方便，我们将光导纤维简化为一根长 3■3■33■3 9.如图所示，一束复色光从空气中沿半圆形玻璃砖 4■■■4■■ 直玻璃柱，如图所示。设此玻璃柱长为L,折射率为。已知从玻 的半径方向射入，从玻璃砖射出后分成a,b两束 璃柱左端面射人玻璃内的光线在玻璃柱的侧面上恰好能发生全反 单色光，则 6■■6■6■■6■■6■ ■■■■■■■■■ 射，最后从玻璃柱的右端面射出。设光在真空中的传播速度为c, I]玻璃砖对a光的折射率为② 则光通过此段玻璃柱所需的时间为 9■■99■9■9■ [B]玻璃砖对a光的折射率为1.5 [c]b光在玻璃中的传播速度比a光的小 章末综合测评（四） 6.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，它虽然本身不发 [D]b光在玻璃中的传播速度比a光的大 光，但在夜间畸行时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾 10.下述现象是由光的全反射造成的是 说明：单选题每小题3分，多选题每小题4分，本试卷总分100分 一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给 灯后，会有较强的光被反射回去，使汽车司机注意到前面有 [A]露珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮 自行车，尾灯由透明介质制成，其外形如图所示，下列说法正 []直棒斜插入水中时呈现弯折现象 出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 确的是 [©]口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有一潭品莹的池水，当他 1.光导纤维的结构如图所示，其内芯和 内总 A]汽车灯光从左面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 们喜出望外地奔向那潭池水时，池水却总是可望而不可即 包层材料不同，光在内芯中传播，以 []汽车灯光从左面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 []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 下关于光导纤维的说法正确的是 包层 [©3汽车灯光从右面射过来，在尾灯的左表面发生全反射 面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮 ]汽车灯光从右面射过来，在尾灯的右表面发生全反射 11.如图所示，空气中有一横截而为半圆环的均 [A]内芯的折射率比包层小，光传播时在内芯与包层的界面发生全反射 7.现在高速公路上的标志牌都用“回归反光膜”制成，玻璃网 匀透明柱体，其内圆半径为r,外圆半径为R, [】内芯的折射率比包层大，光传播时在内芯与包层的界面发生全反射 夜间行车时，它能把车灯射出的光逆向返回，标志 R=,√2r。现有一束单色光垂直于水平端面 [©]内芯的折射率比包层小，光传播时在内芯与包层的界面发生折射 牌上的字就显得特别醒目。这种“回归反光膜”是 A射人透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出： []内芯的折射率与包层相同，包层的材料有韧性，可以起保护作用 用球体反射元件制成的，如图所示，反光膜内均匀 设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为：，若真 2.假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际 分布着直径为10m的细玻璃珠，所用玻璃的折射 空中的光速为c,则 存在大气层的情况相比 率为，为使人射的车灯光线经玻璃珠折射·反 LA]将提前 [A]n可能为瓦 [B]n可能为2 [B]将延后 射→再折射后恰好和人射光线平行，那么第一次人射的人射角 [©]某些地区将提前，另一些地区将延后[D]不变 应是 o11可能为22 [11可能为48r 3.如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同 [A]15 a]30 [o]45 [D]60 个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M, 12.如图所示，半径为R的半圆形透明材料，折射率n 8.自行车的尾灯反光标志的截面如图 若1和2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射 2,0。一束平行光从空气以垂直于其底面的方向射 甲所示，它是一块锯齿形的透明材 率，下列说法正确的是 人，则下列说法正确的是 料，锯齿形状为等腰直角三角形，直 [们n1<n2a为红光，b为蓝光【B]n1<e,a为蓝光，b为红光 角边长为a,折射率为n1·某同学 [A]所有光线都能透过这种材料 [c]n1>n2,a为红光，b为蓝光[]1>n2,a为蓝光，b为红光 取来做光学演示，如图乙所示，将尾 〔01只有距圆心O两侧及范围内的光才能道过 4.如图所示，井口大小和深度相同的 灯平放在折射率为n(n1<mg)的 两口井，一口是枯井，一口是水并 液体上方，用平行光束向下竖直照 [©]射出的光束会形成发散光束 (水面在井口之下)，两井底部中间 射，有关光学现象的表述及其解释正确的是 [D]射出的光束会形成会聚光束 位置各有一只青蛙，则 [A1尾灯在液面以上时，上表面比较明亮，光在尾灯上表面发生镜 三，非选择题：本题共6小题，共60分 ]水井中的青蛙觉得井口大些，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看 面反射 876543210+0.5 到更多的星星 ]尾灯在液面以上时，上表面比较明亮，光在尾灯下表面发生全 13.(8分)在“测量玻璃的折射率”实验中： [®]枯井中的青蛙觉得井口大些，睛天的夜晚，水井中的青蛙能看 反射，透明材料折射率n1≥2 (1)为了取得较好的实验效果，下列做法正确的是 到更多的显星 [©)尾灯锯齿状部分入液深度为h时h< 2a ,有明暗条纹，明条 。(多选) [c]水井中的青蛙觉得口小些，晴天的夜晚，枯井中的青蛙能看 2 A,必须选用上下表面平行的玻璃砖 到更多的星星 纹总宽度为x=4√2a一8h B.选择的人射角应尽量小些 [D]两只青蛙觉得井口一样大，晴天的夜晚，水井中的青蛙能看到 ·]尾灯锯齿状部分全部在液面以下时，上表面比较暗，尾灯上表 C.大头针应垂直地插在纸面上 更多的星星 面无反射光 D.大头针P,和P,及P,和P,之间的距离适当大些 校本单元评估 ■ (2)小明同学在画界面时，不小心将两界面aa'和b'间距画得比 (1)玻璃砖对该光线的折射率： 玻璃砖宽度大些，如图甲所示，则他测得的折射率 (选填 (2)光在玻璃砖中传播的时间。 “偏大”“偏小”或“不变”)。 (3)小刚同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了 光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，并延长OO交圆于 C点，过A点和C点作垂直于法线的直线分别交法线于B点和 D点，如图乙所示，则他只需要测量 ,就可求出 9876543210+0.5 玻璃的折射率m 16.(10分)如图所示为一个均匀透明介质球，球心位于O点，半径为 876543210+0.5 R,一束单色光从真空中沿DC方向平行于直径AOB射到介质 9876543210+o.5 14.(8分)(24一25·河南焦作期中)某实验小组用如图1、2所示的装 置来研究折射的特点以及计算折射率。如图1所示，把一个带圆 球上的C点，DC与AB的距离H-R,者该光束射人球体经 18.(12分)如图所示，一半径为R的玻璃半球，O点是半球的球心， 一次反射后由P点（图中未标出）再次折射向真空中，此时的出 虚线OO'表示光轴（过球心O与半球底面垂直的直线）。已知玻 孤刻度的光具盘竖直放置，把半圆形玻璃砖安装在光具盘上，O 是圆心，让光从O点斜射人玻璃砖。如图2所示，把一个光其盘 射光线刚好与入射光线平行，已知光在真空中的速度为。 璃的折射率为1.5，现有一束平行光垂直人射到半球的底面上，有 (1)求介质球的折射率和光束从由C点射入到从P点射出所经 些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光 (圆弧刻度未标出)的一半竖直放置在水中，AB是竖直直径，CD 是贴着水面的水平直径，O是圆心，让一束光在水槽内从O点射 历的总时间 线)。求： 出水面，光线经过光具盘上的M、N两点，测出M、N两点到AB (2)射人球体内的光线有可能发生全反射吗？ (1)从球面射出的光线对应的入射光线与光轴距 的距离分别为L,、L:,回答下列问题： 离的最大值： (2)距光轴号的人射光线经球面折射后与光轴的 11 交点到O点的距离」 图1 图2 (1)对图1，保持入射点O不变，多次改变人射角进行实验并记录 入射角和对应的折射角的大小，发现折射角始终小于入射角，根 据图1所测的a,0,写出折射率的表达式1一 ,改变入射 角进行多次实验的目的是 (2)对图2，根据所测的距离L1、L2,写出折射率的表达式n: 0 1 9876543210+0.5 9876543210+0.3 17.(12分)如图所示为一玻璃砖的横截面，其中OAB是半径为R的 15.(10分)如图所示，某透明材料制成的半球形光学元件直立放置， 扇形，∠AOB=45°，△OBD为等腰直角三角形。一束光线从距 其直径与水平光屏垂直接触于M点，球心O与M间距离为 10√3cm。一束激光与该元件的竖直圆面成30角射向球心O, O点，R处的P点垂直于OD边射入，光线恰好在BD边上发生 结果在光屏上出现间距为d■40cm的两个光斑，请完成光路图 全反射，最后由AB边射出。已知光在真空中的传播速度为 并求该透明材料的折射率。 c,求： 校本单元评估 ■16.[解析]P点出现两次波峰的最短时间显然是一个周期， 章末综合测评（四） 即T=0.45,质点R第一次到达波峰的时间即波峰传到质点 R的时间。 答案速对 (1)由波速公式得0= 入4 T-0.4m/s=10m/s。 1:2345 67 8 910:1112 (2)由=0时刻到质点R第一次出现波峰，波传播的距离 …… B BBB A C D C ACACD AB BD s=(9-2)m=7m 则=÷=0s=0.7s 7 13.(1)CD(2)偏小(3)AB、CD的长度 AB CD (3)波传到质点R所月时间：=告s=04s,质点R失际振 14.(1)c0s8 寻找普遍规律和减小实验误差(2) L2 cos 6 动时间t1=(0.7-0.4)s=0.3s 15.光路图见解析√3 因此质点R通过的路程为 16.(1)w36 c (2)不会 x%=4X2X0,3c 0.4cm=6cm. 17.(1)2(2)6+22 2c 17.[解析](1)若波沿x轴正方向传播，则传播距离为 △x=△x1+n以=(2+8n)m(n=0,1,2,…) 18.)号R22.74R 0==005m/8=(40+160m)m/s(n=0,1,2,）) 试题精析 若波沿工轴负方向传播，则传播距离为 1.B[光导纤维内芯的折射率大于包层的折射率，光在由内芯 △x'=△x2+n以=(6+8n)m(n=0,1,2,…) 0-4x'_6+8m 射向包层时，在其界面处发生全反射，从而使光在内芯中传 =42=0.05m/s=(120+160m)m/s(m=0,1,2,…). 播，故B正确。门 (2)当波速为280m/s时，有280=120十160n,n=1,所以波 2.B[假设地球表面没有大气层，太阳光将沿直线传播，如图 沿x轴负方向传播。 所示，在地球上B点的人将在太阳到达A',点时看到日出；而 T=A。1 地球表面有大气层时，由于空气的折射率大于1，并且离地球 7358 表面越近，大气层的密度越大，折射率越大，太阳光将沿如图 所以质点P第一次到达波谷所需最短时间为 所示AB曲线进入在B处的人眼中，使在B处的人看到日 t=37、3 出，但在B处的人认为光是沿直线传播的，则认为太阳位于 4=1408≈2.1X1028。 地平线上的A',点，而此时太阳还在地平线以下，相当于日出 18.[解析](1)质点a一个周期运动的路程 时刻提前了，所以无大气层时日出的时间将延后，故选B。 50=4A=0.16m 周期T=1、1 A海 -f=25s 地球 1s内的周期数是n=25 太阳 故1s内a质点运动的路程s=ns。=4m: 3B[由图线可知，b光线经过三棱镜后的偏折角较小，因此折 (2)若波由a传向b,则 射率较小，是红光，故正确答案为B。] w=(a+）0m=1,23 4.B[这是一道典型的视野问题，解决视野问题的关键是正确 确定边界光线，明确是谁约束了视野等。本题中由于井口边 得入=十3m=1,2,3,) 沿的约束，青蛙不能看到更大的范围，据此根据边界作出边 界光线如图所示。 600 则u==40十3m/s(n=12,3,…） 若流由6传向a,=(a+)Aa=1,23,) 24 得入4n+1（n=1,23,… 由图可看出a>Y,所以水井中的青蛙觉得井口小些；B>a,所 以水井中的青蛙能看到更多的星星，故选项B正确，A、C、D 则o=λf=+1m/s(n=1,2,3,)。 错误。] 162 5A[设临界角为C,则有血C-】,光在玻璃柱中的传播速 10.ACD[露珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下部分位置发生全 反射，故格外明亮，A正确；直棒斜插入水中时呈现弯折现象 L 度为=，光在玻璃柱中传指所用时间为t=0sinC 是光的折射，B错误；口渴的沙漠旅行者，往往会看到前方有 一潭晶莹的池水，是全反射现象，当靠近时池水却远离，C正 L,故A正确] 确；盛水的玻璃杯中放一空试管，用灯光照亮玻璃杯侧面，在 6.C[我们从题图中取一个凸起并作出一条光路如 水面上观察水中的试管，看到试管壁特别明亮，是由于发生 图所示，由图可知，每一部分相当于一块全反射棱 了全反射，D正确] 镜，要想让后面的司机看到反射光，光只能从右侧 11.AB[只经过两次全反射可知第一次入射角为45°，反射光 (直边)射入，经过尾灯左表面反射回去，故选项C正确，A、B、 路图如图所示。根据全反射可知临界角C≤45°，再根据n= D错误。] 1 sinC可知n≥②，AB正确；光在透明柱体中传播的路程为 7.D[作光路图如图所示，设入射角为0，折射角为α，则0 L=4r,传播时间为t= sin2sin acos a2cos cos a √3 =4r,则≥42，CD错误。 c sin a sin a 2,Q= 30°，所以0=60°，故选项D正确。 11 12.BD[已知n=2,则sinC= 元=2，得C=30°，平行光射到 8.C[尾灯在液面以上时，光线垂 底面时，光线与界面垂直，方向不变，继续射到曲面时，距圆 直射到上表面后沿直线射到下表 心0两侧号范国内的光线入射角小于格界角30，发生折射 面的直角边上，然后反射到另一 直角边上，再通过另一直角边的 形成会聚无桌，范因外的无线入射角大于或等于信界角， 反射竖直向上射出上表面，则可 发生全反射。] 看到下表面比较明亮，光在尾灯下表面发生全反射，此时满 13.[解析](1)用插针法测量玻璃的折射率时，玻璃砖上下表 面不一定要平行，故A错误；为了减小测量的相对误差，选择 足C≤45°，即n1= inC≥E,A,B不符合题意；尾灯锯齿状 1 的入射角应尽量大些，故B错误；为了准确确定入射光线和 部分入液深度为h,光线射到直角边上时，如图所示，在液体 折射光线，大头针应垂直地插在纸面上，故C正确；大头针 以上的部分光线仍然发生全反射，通过另一直角边射回到空 P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，引起的角度误 气中，我们看到的此部分是明条纹，而射到液面以下部分的 差会减小，故D正确。 光线，由于n1<n2,可知该部分光线会发生折射而射入液体 (2)如图所示，实线是真实的光路图，虚线是玻璃砖宽度画大 中，我们看到的此部分是暗条纹，则由几何关系可知，四个等 后的光路图，由图看出，在这种情况下测得的入射角不受影 腰三角形中看到的明条纹总宽度是4×2X(acos45°-h) 响，但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射 4√2a一8h,C符合題意；尾灯锯齿状部分全部在液面以下时， 率偏小。 由于n1<n2,可知一部分光线会发生折射而射入液体中，一 部分光线发生反射回到空气中，则尾灯上表面仍有反射光， 但是上表面比较暗，D不符合题意。] h 9,AC[根据折射定律，a光在玻璃中的折射率n=sm5 sin 30= AB (3)根据折射定律得n=sin∠AOB_ R A √2，故A正确，B错误；由a光的偏折程度比b光的小，可知a sin∠DOC CD CD,可知需要测 光在玻璃中的折射率较小，则α光在玻璃中的传播速度较 AB 大，故C正确，D错误。] 量AB、CD的长度，折射率n= CD 6311 14.[解析](1)由折射率的定义可得n1= sin(90°-a) 17.[解析]（1)作出光路图，如图所示。 sin(90°-0) 由几何关系知 sin∠oEP=OE-z OP√2 。S,多次实验的日的是寻找普遍规律和减小实验误差 又知光线恰好在BD边上发生全反射 (2)对题图2，设光具盘的半径为R,光的入射角为i,折射角 所以∠OEP等于临界角C 为r,由几何关系可得sini= R'sinr-R ,由折射率的定义 由sinC= ,解得n=2。 n 可得n2=sinr-Lg (2)由几何关系知，BD边与OA边平行，光线在OA边上也 sin i L 险好发生全反射，且有QH=GF=EG=PE=)R 15.[解析]光屏上的两个光斑分别是 M 激光束经光学元件反射与折射后形成 故sin∠Q0H=Q-1 00-2 的，其光路图如图所示。 则∠Q0H=30°，OH=Rcos30°=)R 依题意，R=10√3cm,根据反射规律 因此光在玻璃砖中传播的路程 与几何关系知，反射光线形成的光斑P,与M点间的距离为 :-PE+EF+FQ-EF+OH-3+2R 2 d=Rtan 30 光在玻璃砖中传播的时间t= 激光束的入射角i=60°，设其折射角为r,由几何关系可知折 v 射光线形成的光斑P2与M点间的距离 解得=5十22R. 2c 18.[解析](1)如图所示，从底面上A处射入的光线，在球面 上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角C时，对 又d1+d2=40cm,由以上各式解得r=309 应的入射光线到光轴的距离最大，设最大距离为L。 所以该透明材料的折射率 D n=sin i3. sinr 16.[解析](1)作出光路如图所示， H i=C ⑦ 由全反射临界角的定义有 sin C=1 n 由几何关系有 光线经反射后到达介质与真空的界面时，出射角'=i,由折 如一食 ③ 射定律可得r'=r 联立①②③式并利用题给条件，得 折射光线PQ与入射光线DC平行，则∠POA=∠COA=i,由几何 ④ 知识知i=60°，折射角r=30° (2)设与光轴相距尽的光线在球面B点发生折射时的入射角 折射率n=s加i=5 3 sin r 和折射角分别为i1和r1,由折射定律有 光从由C点射入到射出通过的路程是s=4Rcos30°，光在介 nsin i=sin r ⑤ 设折射光线与光轴的交点为D,在△OBD中，由正弦定理有 质中的传播速度口=￡=。 n39 sin∠D_sin(18o°-r1) R OD ⑥ 则该光从由C点射入到射出的总时间4=三=6迟」 由几何关系有 C ∠D=r1-i1 ⊙ 1 (2)由n sinc可知，sinC= ⑧ 3 sini=3 联立⑤⑥⑦⑧式及题给条件得 由图知0=r′=30°<C,所以射入球内的光线不会发生全 OD=325+5R≈2.74R。 反射。 5 164