微专题8 光的折射与全反射的综合问题 强化练习 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

微专题8 光的折射与全反射的综合问题 强化练习 基础练 一．选择题： 1.如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白色亮点，它们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀点对外界阳光的主要作用是(　　) A.反射太阳光线，遵循光的反射定律 B.反射太阳光线，不遵循光的反射定律 C.折射太阳光线，遵循光的折射定律 D折射太阳光线，不遵循光的折射定律 2.如图所示，置于空气中的厚玻璃砖，AB、CD分别是玻璃砖的上、下表面，且AB∥CD。光线经AB表面射向玻璃砖，折射光线射到CD表面时，下列说法正确的是(　　) A.不可能发生全反射 B.有可能发生全反射 C.只要入射角i足够大就能发生全反射 D.不知玻璃折射率，无法判断 3.如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60°。已知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为(　　) A. B.1.5 C. D.2 4.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。一束单色光射到上边界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的全反射临界角比在圆柱形光纤中大 5.一单色光从空气中射到直角棱镜一个面上P点，以入射角θ＝60°射入棱镜，经折射后射到另一面的Q点，恰好发生全反射，如图所示，则棱镜的折射率是(　　) A. B. C. D.2 6.如图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光。已知该棱镜的折射率n＝，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光(　　) A.不能从圆弧NF1射出 B.只能从圆弧NG1射出 C.能从圆弧G1H1射出 D.能从圆弧H1M射出 7.(多选)如图所示，半圆柱形玻璃砖放在空气中，三束同一颜色、强度相同的光，均由空气沿半圆半径方向射入玻璃砖，到达玻璃砖的圆心位置。下列说法正确的是(　　) A.假若三束光中只有一束在O点发生了全反射，那一定是aO光 B.假若bO光能发生全反射，那么cO光也一定能发生全反射 C.假若bO光能发生全反射，那么aO光也一定能发生全反射 D.假若aO光恰能发生全反射，则bO光的反射光比cO光的反射光的亮度大 8.(多选)如图所示，一块上、下表面平行的玻璃砖的厚度为L，玻璃砖的折射率n＝，若光从上表面AB射入的入射角i＝60°，光在真空中的光速为c，则(　　) A.折射角r＝30° B.光在玻璃中传播的时间为 C.光在玻璃中传播的时间为 D.改变入射角i，光在下表面CD可能发生全反射 能力综合练 一．填空与计算题： 9.如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直边与BD重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上。使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ(θ＜90°)，观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动。 (1)在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是________； A.折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动 B.折射光斑的亮度逐渐变暗 C.折射角一定小于反射角 D.反射光线转过的角度为θ (2)当玻璃砖转至θ＝45°时，恰好看不到折射光线。则此玻璃砖的折射率n＝________。 10.如图所示，一半径为R的球体放置在水平桌面上，球体由折射率为的透明材料制成，现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，从A点射入球体，入射角θ＝60°，折射入球体后再从球面射出，且出射光线平行于桌面，求出射光线与桌面的距离。 11.一直桶状容器的高为2l，底面是边长为l的正方形，容器内装满某种透明液体。过容器中心轴DD′、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光材料，其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源，已知由液体上表面的D点射出的两束光线相互垂直，求该液体的折射率。 12.如图所示，某种透明物质制成的直角三棱镜ABO，∠A＝30°，一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜。如图所示，发现光线刚好不能从BO面射出，而是最后从AO面射出。求： (1)透明物质的折射率n； (2)光线从AO面射出时的折射角α。(结果可以用α的三角函数表示) 13.有一个直角三角形的玻璃棱镜ABC，截面如图。∠A＝30°，D点是AC边的中点，AC边长为L。一条光线从D点沿平行于AB方向射入棱镜，光线在AB面发生全反射后垂直BC从F点射出。求： (1)玻璃的折射率n； (2)若光在真空中的速度为c，光线从D点到F点经过的时间t。 参考答案： 1.解析　“挡在场馆外”一定是反射，只要是反射就一定遵循光的反射定律。 答案　A 2.解析　临界角等于光从真空射入介质折射时最大的折射角，由图看出，入射光线在AB面上的折射角一定小于临界角，由题AB∥CD，折射光线射到CD表面时入射角与AB面上的折射角相等，所以入射角一定小于临界角，所以折射光线射到CD表面时一定不会发生全反射。答案　A 3.解析　作出光线在玻璃球体内的光路图，A、C是折射点，B是反射点，OD平行于入射光线，由几何知识得，∠AOD＝∠COD＝60°，则∠OAB＝30°，即折射角r＝30°，入射角i＝60°，所以折射率为n＝＝。答案　C 4.解析　由＝n，可知n＝1.6，故A错误；v＝＝ m/s＝1.875×108 m/s，故B正确；减小单色光的入射角不利于全反射，故C错误；临界角取决于折射率，与形状无关，故D错误。答案　B 5.解析　作出光路图如图所示：光线在P点发生了折射，则有n＝，根据题意知光线在Q点恰好发生了全反射，入射角等于临界角C，由几何知识有r＋C＝90°，所以可得n＝＝，即得ncos C＝sin θ，又sin C＝，则cos C＝＝，联立可得＝sin 60°，解得n＝，故A正确，B、C、D错误。答案　A 6.解析　由临界角公式得到sin C＝＝。 设圆弧的半径为R，Rsin C＝R，则由题可知，当光从G点入射到圆弧面G1点时，恰好发生全反射。当入射点在G1的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光将不能从圆弧射出。当入射点在G1的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光将从圆弧面射出。所以光只能从圆弧NG1射出。故选项B正确。 答案　B 7.解析　三束光沿着指向圆心的方向由空气射向玻璃砖，在玻璃砖界面，它们的入射角为零，均不会偏折。在玻璃砖直径界面，aO光的入射角最大，cO光的入射角最小，它们都是从光密介质射向光疏介质，都有发生全反射的可能。如果只有一束光发生了全反射，那一定是aO光，因为它的入射角最大，所以选项A正确；假若bO光能发生全反射，说明它的入射角等于或大于临界角，aO光的入射角更大，所以aO光一定能发生全反射，cO光的入射角可能大于或等于临界角，也可能小于临界角，因此，cO光不一定能发生全反射，所以选项B错误，C正确；假若aO光恰能发生全反射，则bO光和cO光都不能发生全反射，但bO光的入射角更接近于临界角，所以，bO光的反射光较cO光的反射光强，即bO光的反射光亮度较大，所以选项D正确。答案　ACD 8.解析　由n＝，得sin r＝＝＝0.5，得r＝30°，故A正确；光在玻璃中传播的速度为v＝，由几何知识可知光在玻璃中传播的路程为s＝，则光在玻璃中传播的时间为t＝＝＝＝，故B错误，C正确；由于光在CD面上的入射角等于光在AB面上的折射角，根据光路可逆性原理可知光一定能从CD面射出，故D错误。答案　AC 9.解析　(1)因为折射角大于入射角，则折射光斑在弧形屏上沿C→D方向移动，A错误；随着入射角增大，反射光增强，而折射光减弱，故折射光斑的亮度逐渐变暗，B正确；根据折射定律可以知道，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，则折射角一定大于反射角，C错误；根据反射定律和几何知识得知，入射光线转过θ角，则反射光线转过2θ，D错误。 (2)当玻璃砖转至θ＝45°时，恰好看不到折射光线，恰好发生了全反射，则得临界角C＝45°，由临界角公式sin C＝计算得出折射率n＝。 答案　(1)B　(2) 10.解析　由光路图可知＝，解得，θ1＝30°，＝，θ1＋θ2＝θ3，由以上可得＝，解得θ2＝30°，θ3＝60°。由几何关系h＝Rsin θ3，解得h＝R。答案　R 11.解析　设从点光源发出的光直接射到D点的光线的入射角为i1，折射角为r1。在剖面内作点光源相对于反光壁的对称点C，连接C、D，交反光壁于E点，由点光源射向E点的光线，反射后沿ED射向D点。光线在D点的入射角为i2，折射角为r2，如图所示。设液体的折射率为n，由折射定律有 nsin i1＝sin r1① nsin i2＝sin r2② 由题意知r1＋r2＝90°③ 联立①②③式得n2＝④ 由几何关系可知sin i1＝＝⑤ sin i2＝＝⑥ 联立④⑤⑥式得n＝1.55 答案　1.55 12.解析　(1)由题意可知，光线从AB边垂直射入，恰好在BO面发生全反射，光线最后从AO面射出，光路图如图。 设该透明物质的临界角为C，由几何关系可知C＝θ1＝θ2＝60°， 由sin C＝ 解得n＝。 (2)由几何关系知：β＝30° 由折射定律n＝ 解得sin α＝。 答案　(1)　(2)sin α＝ 13.解析　(1)光路图如图所示，设在AC面入射角为i，折射角为r，在AB面，光线与AB的夹角为α，反射光线与AB的夹角为β，光线垂直BC射出。由几何知识可得α＝β＝30°，i＝60°，α＋r＝60°，r＝30°， 折射率n＝＝＝。 (2)由于α＝∠A，所以△ADE为等腰三角形，所以DE＝AD＝；EF＝CD－DE·cos(90°－r)，设光线从D点到F点经过的距离为x，x＝DE＋EF，光线在玻璃中传播速度v＝，则t＝，解得t＝。 答案　(1)　(2) 学科网（北京）股份有限公司 $