4 单元检测卷(四)　光的折射和全反射-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套练习（鲁科版）

单元检测卷(四)　光的折射和全反射 (时间：90分钟　满分：100分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 一、单项选择题(本题共8小题，每小题3分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的) 1.光射到两种不同介质的分界面上，分析其后的传播情形可知(　　) A.光一定会发生折射现象 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的 D.发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 答案：D 解析：当光从光密介质射入光疏介质，且入射角大于等于临界角时，发生全反射现象，没有折射光，故A、B错误；当光线垂直于界面入射时，折射光与入射光的传播方向相同，故C错误；发生折射是因为光的传播速度在不同介质中不同，故D正确。 2.下列说法正确的是(　　) A.光纤通信利用了光的全反射原理 B.天空中的彩虹是由光的反射形成的 C.真空中蓝光的波长比红光的波长长 D.机械波在不同介质中传播，波长保持不变 答案：A 解析：光纤通信利用了光的全反射原理，故A正确；天空中的彩虹是由光的色散形成的，故B错误；真空中蓝光的波长比红光的波长短，故C错误；机械波在不同介质中传播，波速不同，但是频率不变，则波长要改变，故D错误。 3.已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按下面几种方式传播，可能发生全反射的是(　　) A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳 C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶 答案：C 解析：光只有从光密介质射入光疏介质时才可能发生全反射。光从水晶射入玻璃、从水射入二硫化碳、从水射入水晶，是从光疏介质射入光密介质，不可能发生全反射，故A、B、D不合题意；光从玻璃射入水中，是从光密介质射入光疏介质，有可能发生全反射，故C符合题意。 4.如图在两束光的交点P前，放一块长方形的玻璃砖，则交点位置(　　) A.不变 B.向左 C.向右 D.可能向左、也可能向右，由光的颜色决定的 答案：C 解析：交点的位置会延后，原因是光线发生二次折射。先靠近法线，出去时远离法线，最终出射的光线与原光线平行，但会聚点在后面，即两条光线在透过玻璃砖后，都向外侧平移了一小段距离，所以交点向右移动一段距离，故C正确。 5.有一块玻璃砖，上、下两面光滑且平行，有一束光线从空气射入玻璃砖，下面给出的四个光路图正确的是(　　) 答案：D 解析：由于玻璃砖上、下表面平行，光在上表面的折射角等于下表面的入射角，上表面能够发生折射，则下表面也一定能够发生折射，且离开玻璃砖的光线与射向玻璃砖的光线平行，又因为有折射就有反射，故D正确，A、B、C错误。 6.如图所示的是光线以相同的入射角从空气射入三种不同介质时的折射情况，则在三种介质中光的传播速度最小的是 (　　) A.介质甲 B.介质乙 C.介质丙 D.三种介质均一样 答案：C 解析：从题图中可以看出在入射角相同的情况下，介质甲中折射角最大，介质丙中折射角最小，即介质丙对光的折射率最大。由n＝可知，在介质丙中光的传播速度最小，故C正确。 7.如图所示，一块两面平行的玻璃砖平放在纸面上，将它的前、后两个边界PQ、MN记录在纸面上。若单色光沿纸面从真空中以入射角i＝60°从MN表面射入时，光通过玻璃砖的时间为t；若保持入射光的方向不变，现撤去玻璃砖，光通过PQ、MN之间的区域的时间也为t，那么，这块玻璃砖对该入射光的折射率为(　　) A.2 B. C.1.5 D. 答案：B 解析：设玻璃砖的厚度为d，折射率为n，折射角为r，则t＝＝＝，t＝＝，n＝，可解得n＝，故B正确。 8.发出白光的细线光源ab长度为l0，竖直放置，上端a恰好在水面以下，如图所示。现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，若以l1表示红光成的像的长度，l2表示蓝光成的像的长度，则(　　) A.l1＜l2＜l0 B.l1＞l2＞l0 C.l2＞l1＞l0 D.l2＜l1＜l0 答案：D 解析：如图所示，由于水对蓝光折射率比对红光折射率大，则同一点发出的光经过水面折射时，蓝光比红光偏折角大，则沿反方向延长线所成虚像的长度比较小，则l2＜l1＜l0。 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，选对但不全的得2分，有选错的得0分) 9.下述现象哪些是由于全反射造成的(　　) A.露珠或喷泉的水珠，在阳光照耀下格外明亮 B.烈日下飞机看起来有时特别刺眼 C.用光导纤维传输光信号、图像信号 D.在盛水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：ACD 解析：露珠或喷泉的水珠，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；烈日下飞机看起来有时特别刺眼，是光的反射形成的，故B错误；由于光导纤维能发生全反射，故用来传输光信号、图像信号，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。 10.如图是一段因拉伸速度不均匀而形成的不合格光纤产品，呈圆台形。一单色光射到上边界O点并射出光纤，进入真空中时，入射角为30°，折射角为53°(sin 53°＝0.8)，则(　　) A.此光纤的折射率为0.625 B.该单色光在光纤中的传播速度为1.875×108 m/s C.减小单色光在O点的入射角可以提高光能传输效率 D.同一单色光在此光纤内发生全反射时对应的临界角等于在圆柱形光纤内发生全反射时对应的临界角 答案：BD 解析：此光纤的折射率为n＝＝1.6，故A错误；该单色光在光纤中的传播速度为v＝＝1.875×108 m/s，故B正确；减小单色光在O点的入射角时，反射光减弱，折射光增强，降低了光能传输效率，故C错误；临界角与光纤的形状无关，所以同一单色光在此光纤内的临界角与圆柱形光纤的临界角相同，故D正确。 11.平行单色光射向一横截面为半圆形的玻璃柱体，射向其圆弧面的光只有图中所示圆心角为θ的一段圆弧上有光射出(不考虑光在玻璃内的多次反射)。已知当入射光为a光时，θ＝60°，当入射光为b光时，θ＝90°，则(　　) A.该玻璃对a光的折射率为2 B.该玻璃对b光的折射率为 C.在玻璃中a光的速度比b光的速度大 D.在玻璃中a光的速度比b光的速度小 答案：AD 解析：由题图知该玻璃对a光的折射率na＝＝2，故A正确；该玻璃对b光的折射率nb＝＝，故B错误；根据折射定律可知玻璃对b光的折射率较小，根据v＝，所以在玻璃中a光的速度比b光的速度小，故C错误，D正确。 12.DVD光盘由塑料保护层和信息记录层组成。如图所示，激光束以入射角θ从空气入射到厚度为d、折射率为n的塑料保护层后，聚集到信息记录层的光斑宽度为a，才能有效获取信息。在保证a不变的前提下，减小激光束照到塑料保护层的宽度(l＝a＋2b)，则 (　　) A.须满足sin θ＝ B.须满足sin θ＝ C.在θ和n不变时，须减小d D.在θ和d不变时，须减小n 答案：AC 解析：设激光束入射角为θ时其折射角为r，则由折射率公式有n＝，由sin r＝，联立可得sin θ＝，故A正确，B错误；由l＝a＋2b，而b＝dtan r，所以l＝a＋2dtan r。在θ和n不变时，r不变，tan r不变，欲减小l，则必须减小d，C正确；在θ和d不变时，欲减小l，则必须减小tan r，减小r，sin r减小，又sin r＝，必须增大n，故D错误。 三、非选择题(本题共6小题，共60分) 13.(6分)用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率的方法如下： (1)把半圆形玻璃砖放在白纸上，定住其圆心O，在白纸上用铅笔描下其直径和圆心位置，让一束光沿与直径垂直的方向穿入玻璃砖的圆弧部分射到圆心O，如图所示。 (2)不改变入射光的方向和位置，让玻璃砖以O点为轴逆时针转动到从玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光为止。 (3)用铅笔描下此时玻璃砖直径的位置，移去玻璃砖测出玻璃砖转过的角度β，由β计算出折射率。这种测量方法是利用光的　　　　现象测定玻璃折射率的，当玻璃砖转过角度β时的入射角叫　　　　。若已知β＝42°，且sin 42°＝0.67，则玻璃的折射率n＝　　　　。 答案：(3)全反射　临界角　1.49 解析：(3)该实验利用光的全反射现象测定玻璃的折射率。当玻璃砖转过角度β时，由几何关系可知此时的入射角i＝β。因为恰好看不到出射光线，所以β＝C，由sin C＝，得折射率：n＝＝＝≈1.49。 14.(8分)如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。 (1)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是　　　　。 A.必须选用上下表面平行的玻璃砖 B.选择的入射角应尽量小些 C.大头针应垂直地插在纸面上 D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些 (2)下列做法中导致测的折射率偏大的是　　　　。 A.为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb'比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图 B.在实验中将玻璃砖界aa'和bb'的间距画得过窄，而其他操作均正确 C.准确画好玻璃砖界面aa'和bb'后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些 (3)学生认真正确操作后，根据测得的入射角和折射角的正弦画出图像，如图乙所示，图像斜率为k，与横轴正方向夹角为α，从图像可求得玻璃砖的折射率是　　　　。 A.k B. C.tan α D.tan2 α 答案：(1)CD　(2)B　(3)B 解析：由折射定律知，选用上下表面不平行的玻璃砖也能测出玻璃的折射率，故A错误；入射角适当大，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，B错误；尽可能垂直插放大头针在纸面上，并使其相邻的间距适当大些，易于计算角度的正弦，C、D正确。故选CD。 (2)如图1(实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路)，为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb'比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以aa'和bb'为折射面画出了光路图，导致折射角偏大，由折射定律知，测的折射率偏小，故A错误；如图2(实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路)，在实验中将玻璃砖界aa'和bb'的间距画得过窄，而其他操作均正确，会导致折射角偏小，由折射定律知，测的折射率偏大，故B正确；准确画好玻璃砖界面aa'和bb'后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，入射角和折射角不变化，由折射定律知，测的折射率准确，故C错误。故选B。 (3)由折射定律n＝ 变形得sin θ2＝sin θ1 可知sin θ2-sin θ1图像斜率为k＝ 所以n＝，故选B。 15.(10分)如图所示，置于空气中的一不透明容器内盛满某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能看到线光源任何一部分。将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到线光源的底端。再将线光源沿同一方向移动8.0 cm，刚好可以看到其顶端。求此液体的折射率n。 答案：1.25 解析：如图所示，当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮住的液面上时，射到遮光板边缘O的那条光线的入射角最小。 若线光源底端在A点时，通过望远镜刚好可以看到此光源底端，设过O点液面的法线为OO1，则∠AOO1＝α ① 其中α为此液体到空气的全反射临界角 由折射定律有sin α＝ ② 同理，若线光源顶端在B1点时，通过望远镜刚好可以看到此光源顶端，则∠B1OO1＝α。设此时线光源底端位于B点。由图中几何关系可得 sin α＝ ③ 联立②③式得n＝ ④ 由题给条件可知，＝8.0 cm，＝6.0 cm。代入④式得n＝1.25。 16.(10分)宝石外观光彩夺目，部分原因是由于其特殊的成品形状可发生多种光学效应。如图为某宝石的剖面图，一条光线由MN边从空气射入宝石，入射角i为60°，经过折射后，折射角正弦值sin r＝，该折射光线第一次射到OQ边，刚好发生全反射。(已知空气中的光速c＝3×108 m/s)，求： (1)该光线在宝石中的速度大小； (2)角β的大小。 答案：(1)1.5×108 m/s　(2)30° 解析：(1)根据题图，设该光线在该宝石中的折射率为n，速度为v，光在MN边折射，由折射定律有 n＝＝＝2 又有n＝，解得v＝＝ m/s＝1.5×108 m/s。 (2)光在OQ边刚好发生全反射，则有n＝ 解得sin β＝，即β＝30°。 17.(12分)如图所示，横截面为半圆形的某种透明柱体介质，截面ABC的半径R＝10 cm，直径AB与水平屏幕MN垂直并与A点接触。由红光和紫光两种单色光组成的复色光沿半径方向射向圆心O，已知该介质对红光和紫光的折射率分别为n1＝，n2＝。 (1)求红光和紫光在介质中传播的速度比； (2)若逐渐增大复色光在O点的入射角，使AB面上刚好只有一种色光射出，求此时入射角的大小及屏幕上两个亮斑的距离。 答案：(1)　(2)45°　(10＋5)cm 解析：(1)折射率n＝ 故红光和紫光在介质中传播的速度比 ＝＝。 (2)增大入射角，紫光先发生全反射，其折射光线消失， 设紫光的临界角为C， 有：sin C＝＝ 所以C＝45° 此时入射角i＝C＝45° 光路如图红光入射角为i， 有n1＝ 可得sin r＝ 两亮斑PQ的间距：d＝R＋ 代入数值得d＝(10＋5) cm。 18.(14分)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧P点射向外侧M点再折射到空气中，测得入射角为α＝30°，折射角为β＝45°；光从P点射向外侧N点，刚好发生全反射并被Q接收，已知挡风玻璃的厚度为d，求： (1)该挡风玻璃的折射率。 (2)接收器Q到光源P的距离。 答案：(1)　(2)2d 解析：(1)由题意可知，光线在M点发生折射，设该挡风玻璃的折射率为n，则由折射定律有n＝可得n＝。 (2)光在N点恰好发生全反射，则有sin θ＝，则sin θ＝，即θ＝45°，则三角形PNQ为等腰直角三角形，利用几何关系可知PQ＝2d。 学科网（北京）股份有限公司 $