6.1 光的折射和全反射 同步作业 -2025-2026学年高二上学期（中职）物理高教版(2021)通用类

第一节 光的折射和全反射同步作业 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。每小题只有一项符合题目要求） 1. 下列关于光的折射现象的说法中，正确的是（ ） A. 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向一定改变 B. 光的折射现象中，折射角一定小于入射角 C. 折射光线、入射光线和法线一定在同一平面内 D. 光的折射现象中，光路是不可逆的 2. 光的折射定律的表达式为（ ） A. sini/sinr = n（n为折射率） B. sinr/sini = n C. sini = sinr·n D. sini + sinr = n 3. 关于折射率的说法，正确的是（ ） A. 折射率是表征介质对光的反射能力的物理量 B. 某种介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越大 C. 折射率的大小与光的频率无关 D. 任何介质的折射率都大于1（真空除外） 4. 光从空气斜射入水中，入射角为30°，折射角为22°，则水的折射率为（ ） A. sin22°/sin30° B. sin30°/sin22° C. cos22°/cos30° D. cos30°/cos22° 5. 下列哪种情况可能发生全反射现象（ ） A. 光从空气斜射入玻璃 B. 光从水斜射入空气 C. 光从玻璃斜射入水 D. 光从空气垂直射入水中 6. 发生全反射的必要条件是（ ） A. 光从光疏介质射入光密介质，入射角大于临界角 B. 光从光密介质射入光疏介质，入射角大于临界角 C. 光从光疏介质射入光密介质，入射角小于临界角 D. 光从光密介质射入光疏介质，入射角小于临界角 7. 关于临界角的说法，正确的是（ ） A. 临界角是折射角为90°时的入射角 B. 介质的折射率越大，临界角越大 C. 临界角的大小与光的传播方向无关 D. 所有介质都存在临界角 8. 光在某种介质中的传播速度为2×10⁸m/s，真空中的光速c=3×10⁸m/s，则该介质的折射率和临界角（相对空气）分别为（ ） A. 1.5，arcsin(2/3) B. 1.5，arcsin(3/2) C. 2/3，arcsin(1.5) D. 2/3，无临界角 9. 下列现象中，利用全反射原理的是（ ） A. 插入水中的筷子看起来弯折 B. 雨后彩虹的形成 C. 光纤通信 D. 水面上的倒影 10. 光从玻璃（n=1.5）斜射入空气，入射角为45°，则下列说法正确的是（ ） A. 会发生全反射，折射光线消失 B. 不会发生全反射，折射角大于45° C. 不会发生全反射，折射角小于45° D. 折射光线与入射光线在同一直线上 11. 光从空气垂直射入某种介质时，下列说法正确的是（ ） A. 折射角为90° B. 折射率为0 C. 光的传播速度不变 D. 光路可逆 12. 一束光从介质A斜射入介质B，入射角为i，折射角为r，已知n_A > n_B，则（ ） A. i > r，可能发生全反射 B. i < r，可能发生全反射 C. i > r，不可能发生全反射 D. i < r，不可能发生全反射 二、填空题（本题共6小题，每空2分，共24分） 13. 光的折射定律：折射光线与入射光线、法线在____________内，折射光线和入射光线分别位于法线的____________；入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，这个常数叫做该介质的____________。 14. 折射率的定义式为n = ____________，光在介质中的传播速度与折射率的关系为v = ____________，其中c为真空中的光速，大小为____________m/s。 15. 全反射现象是指光从光密介质射入光疏介质时，当入射角____________临界角时，折射光线完全消失，只剩下____________光线的现象；临界角的计算公式为C = ____________（用折射率n表示）。 16. 光从空气斜射入玻璃时，入射角为60°，折射角为30°，则玻璃的折射率为____________，光在玻璃中的传播速度为____________m/s（c=3×10⁸m/s）。 17. 某种介质的临界角为45°，则该介质的折射率为____________；光从该介质斜射入空气时，入射角为30°，折射角为____________。 18. 光纤通信中，光信号在光纤内通过____________不断传播，光纤的内芯折射率比外套折射率____________（选填“大”或“小”），这样才能保证光信号发生全反射。 三、简答题（本题共2小题，每小题8分，共16分） 19. 请简要说明光的折射现象和全反射现象的区别与联系，并举例说明生活中的折射现象和全反射现象。 20. 为什么光从光密介质射入光疏介质时才可能发生全反射？请结合折射率和折射定律进行解释。 四、综合计算题（本题共2小题，第1题10分，第2题14分，共24分） 21. 光从空气斜射入某种液体中，入射角为45°，折射角为30°，真空中的光速c=3×10⁸m/s。求： （1）该液体的折射率； （2）光在该液体中的传播速度； （3）光从该液体斜射入空气时的临界角。 22. 一束光从玻璃（n₁=1.5）斜射入水（n₂=1.33）中，入射角为50°，真空中的光速c=3×10⁸m/s。求： （1）光在玻璃和水中的传播速度分别为多少； （2）该束光在玻璃和水的界面处是否会发生全反射？请说明理由； （3）若光从水斜射入玻璃中，入射角仍为50°，折射角为多少（结果保留1位小数）； （4）光从水斜射入玻璃时的临界角为多少（结果保留1位小数）。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共36分） 1. C 解析：光垂直射入另一种介质时传播方向不变，A错误；光从光疏介质射入光密介质时折射角小于入射角，反之则大于，B错误；折射光线、入射光线和法线共面，C正确；光的折射光路可逆，D错误。 2. A 解析：光的折射定律表达式为sini/sinr = n（i为入射角，r为折射角，n为介质折射率），A正确。 3. D 解析：折射率表征介质对光的折射能力，A错误；n越大，光在介质中传播速度v=c/n越小，B错误；折射率与光的频率有关，频率越大折射率越大，C错误；真空折射率为1，其他介质折射率均大于1，D正确。 4. B 解析：由折射定律n=sini/sinr，i=30°，r=22°，故n=sin30°/sin22°，B正确。 5. B 解析：全反射的前提是光从光密介质射入光疏介质，空气折射率小于水和玻璃，故光从水斜射入空气可能发生全反射，B正确；A、C是光从光疏到光密或光密到光疏但需满足入射角条件，D垂直入射无折射，均不可能发生全反射。 6. B 解析：发生全反射的两个必要条件：①光从光密介质射入光疏介质；②入射角大于等于临界角，B正确。 7. A 解析：临界角是折射角为90°时的入射角，A正确；n越大，临界角C=arcsin(1/n)越小，B错误；临界角与光的传播方向有关（需从光密到光疏），C错误；光疏介质射入光密介质无临界角，D错误。 8. A 解析：折射率n=c/v=3×10⁸/2×10⁸=1.5；临界角C=arcsin(1/n)=arcsin(2/3)，A正确；B中arcsin(3/2)无意义，C、D折射率计算错误。 9. C 解析：筷子弯折是折射现象，彩虹是折射和色散，光纤通信利用全反射，水面倒影是反射，C正确。 10. B 解析：玻璃临界角C=arcsin(1/1.5)≈41.8°，入射角45°>临界角，会发生全反射？修正：41.8°<45°，故会发生全反射，折射光线消失，A正确（原解析错误，重新核对：n=1.5，C=arcsin(2/3)≈41.8°，入射角45°大于临界角，发生全反射，A正确）。 11. D 解析：垂直入射时折射角为0°，A错误；折射率与入射角度无关，仍为介质本身的n，B错误；光在介质中传播速度变小，C错误；光路可逆，D正确。 12. B 解析：n_A > n_B，A是光密介质，B是光疏介质，光从A射入B时，折射角r>i；满足全反射的前提条件，可能发生全反射，B正确。 二、填空题（每空2分，共24分） 13. 同一平面；两侧；折射率 14.sini/sinr；c/n；3×10⁸ 15.大于等于（≥）；反射；arcsin(1/n) 16.；×10⁸ 解析：n=sin60°/sin30°=√3/0.5=√3；v=c/n=3×10⁸/√3=√3×10⁸m/s 17.；45° 解析：n=1/sinC=1/sin45°=；由n=sini/sinr，sinr=sini/n=sin30°/=/4？修正：光从介质射入空气，n=介质折射率，故sinr=sini×n=sin30°×=√2/2，r=45°，正确。 18.全反射；大 三、简答题（每小题8分，共16分） 19. 解析：区别：①折射现象中，光从一种介质射入另一种介质时，既有折射光线也有反射光线，传播方向改变但不消失；全反射现象中，折射光线完全消失，只有反射光线（3分）。联系：两者都是光在两种介质界面处的传播现象，全反射是特殊的折射现象（当光从光密到光疏且入射角大于临界角时，折射现象消失，转化为全反射）（3分）。举例：折射现象——插入水中的筷子弯折、海市蜃楼（下现蜃景）；全反射现象——光纤通信、露珠上的明亮光斑（2分，举例合理即可）。 20. 解析：由折射定律sini/sinr = n₁/n₂（n₁为入射介质折射率，n₂为折射介质折射率）（2分）。当光从光密介质射入光疏介质时，n₁>n₂，故sinr = (n₁/n₂)sini > sini，即r>i（3分）。随着入射角i增大，折射角r也增大，当i增大到某一角度（临界角C）时，r=90°，此时sinC = n₂/n₁=1/n₁（n₁为光密介质相对光疏介质的折射率）；若i>C，sinr>1，无实数解，折射光线消失，发生全反射（2分）。若光从光疏介质射入光密介质，n₁<n₂，sinr<sini，r<i，无论i多大，r都不会达到90°，故不可能发生全反射（1分）。 四、综合计算题（共24分） 21. 解析：（1）由折射定律n=sini/sinr=sin45°/sin30°=(/2)/0.5=≈1.414（3分）； （2）光在液体中的传播速度v=c/n=3×10⁸m/s/≈2.12×10⁸m/s（3分）； （3）临界角C=arcsin(1/n)=arcsin(1/)=45°（4分）。 答：（1）（约1.414）；（2）约2.12×10⁸m/s；（3）45°。 22. 解析：（1）光在玻璃中的速度v₁=c/n₁=3×10⁸/1.5=2×10⁸m/s；光在水中的速度v₂=c/n₂=3×10⁸/1.33≈2.26×10⁸m/s（4分）； （2）不会发生全反射；理由：全反射需要光从光密介质射入光疏介质，玻璃n₁=1.5>水n₂=1.33，虽满足光密到光疏，但需入射角≥临界角，临界角C=arcsin(n₂/n₁)=arcsin(1.33/1.5)≈62.7°，入射角50°<62.7°，故不发生全反射（4分）； （3）光从水射入玻璃，由折射定律n₂/sini = n₁/sinr，sinr=(n₁/n₂)sini=(1.5/1.33)×sin50°≈(1.128)×0.766≈0.864，r≈59.7°（3分）； （4）光从水射入玻璃，水是光疏介质，玻璃是光密介质，不会发生全反射，故无临界角（或临界角不存在）（3分）。 答：（1）2×10⁸m/s，约2.26×10⁸m/s；（2）不会，理由见解析；（3）约59.7°；（4）无临界角。 学科网（北京）股份有限公司 $