4.2全反射 同步训练-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

《人教版高二物理选择性必修第一册第四章第二节全反射同步训练》参考答案 1． 小 大 相对 2． 光密 光疏 折射 反射 90° 介质 空气（真空） 光密 光疏 等于或大于 3．(1)正确 (2)错误 (3)错误 (4)正确 (5)错误 (6)正确 (7)正确 (8)正确 (9)错误 (10)正确 (11)正确 (12)错误 【详解】（1）光发生全反射时，折射光线消失，只剩下反射光线，故正确。 （2）只有光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时才会发生全反射现象，故错误。 （3）只有光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时才会发生全反射现象，故错误。 （4）例如，让光线垂直于等腰直角棱镜的斜面入射，光线在两个直角边上发生两次全反射，出射光线与入射光线平行反向，此时全反射棱镜使光线传播的方向改变180°，故正确。 （5）光密介质与光疏介质是相对而言的，不同折射率的介质相比较，折射率大的介质叫光密介质，反之叫光疏介质，折射率与介质的密度无关，故错误。 （6）光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理，故正确。 （7）根据可知，光在光导纤维中的传播的速度小于光在真空中的光速c，故正确。 （8）光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射，所以光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质，故正确。 （9）光线垂直射入棱镜，方向不变，射到棱镜斜面上时，只有入射角大于棱镜的临界角时，才能发生全反射，故错误。 （10）光在光纤中传播时，光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，在内芯与外套的界面上发生全反射，故正确。 （11）光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射，故正确。 （12）只有光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角时才会发生全反射现象，故错误。 4．A 【详解】A．依题意画出光路，如图所示 入射光与“反向射回”的光之间的距离等于时，由几何关系可知， 又因 所以， 根据折射定律可知，玻璃材料的折射率为 即玻璃材料的折射率应满足，故A正确； B．光在玻璃微珠内的传播速度，故B错误； C．光线在玻璃微珠2、反射层3处发生全反射，可知玻璃微珠2的折射率要大于反射层3的折射率，故C错误； D．频率由光源决定，光由透明保护层1进入玻璃微珠2，即光从一种介质进入另一介质时，频率不变，故D错误。 故选A。 5．D 【详解】A．画出光线从点射入的光路图，如图所示 由于玻璃砖的折射率，根据 可知临界角 由几何关系可得，故A错误； B．光束从点传播到点经过距离 根据可知，光束在玻璃砖中的传播速度为 因此传播用时，故B错误； C．当入射角为时，光束折射后恰好能到达点，由几何关系可知，此时折射角与相等 根据 解得 可知，故C错误； D．若用该单色光垂直照射整个面，根据对称性可知在半圆弧上有光透出的弧长所对圆心角为，所以透光弧长为，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．根据题意可知点光源离水面的距离为1 m，水面发光圆的边缘是光刚好发生全反射的位置，此时入射角等于全反射临界角。由几何关系得 计算得 根据全反射临界角公式 得水的折射率，故A错误； B．光在水中的传播速度，故B错误； C．光竖直向上传播时路径最短，对应时间最短，最短时间，故C正确； D．透光圆半径，临界角为定值，降低水面高度即减小，减小，透光面积减小，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】A．根据折射率定义 ​，已知 代入可得 ，A错误； B．全反射临界角满足公式 代入折射率可得 ，B错误； C．光线在点恰好全反射，入射角等于临界角， 由几何关系可得 因此 ，C正确； D．由几何关系得，光在透明砖中速度 因此传播时间 ，D错误。 故选 C。 8．C 【详解】A．对光由图知其入射角 又 故其折射率一定是，故A错误； B．对光发生了折射，说明入射角 故其折射率一定是，故B错误； C．因 ，又 故在玻璃砖内光的传播速度大于光的传播速度，故C正确； D．的原因是，故 又，用同样的装置做双缝干涉实验时，光相邻亮条纹间距较大，故D错误。 故选C。 9．A 【详解】A．因为光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆原理，增大玻璃砖上表面处光的入射角，玻璃砖下表面处光线不可能发生全反射，故A错误； BD．由图像可知a光偏折程度比b大，则a的折射率比b的大，a的频率比b的大，a的波长比b的小，根据 可知在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距较小，故BD正确； C．根据，由于a的折射率比b的大，则a光的临界角较小，故C正确。 本题选错误的，故选A。 10．(1) (2) (3) 【详解】（1）光在棱镜中的光路图如图所示 由几何知识得，，根据全反射临界角公式 解得 （2）根据光速与折射率的关系 解得 （3）根据折射定律 解得 11．(1)； (2) 【详解】（1）已知，由几何关系知入射角，折射角，则玻璃的折射率为 由题意可知临界角为 则有 故N点到直径AB的距离为 （2）光在玻璃中传播速度为 光由B传到M的时间为 光由M传到Q的时间为 总时间为 12．(1) (2)不能 (3) 【详解】（1）光线从点射出的光路图如图所示 由折射定律可得 解得 （2）设上入射点距离点左侧的光束在圆弧形下表面的入射角为 由几何关系可得，则由正弦定理可得 解得 光束在材料中的全反射角满足，解得 故上入射点距离点左侧的光束恰好在下表面发生全反射，故不能从圆弧形下表面射出 （3）有光束射入与射出的范围如图所示 光束在观测窗中的传播速度为 光束从点射出时在观测窗中的传播路程最长，为 传播时间 设上入射点距离点右侧的光束在圆弧形下表面恰好发生全反射，则 则面射入光能从观测窗圆弧形下表面射出对应的宽度为 能从观测窗圆弧形下表面射出的光在面射入时的面积 13．(1) (2) (3) 【详解】（1）由光的速度与折射率之间的关系得 （2）发生全反射，有 根据几何关系，可得 （3）恰好发生全反射时，传播距离最长，为 故最长时间为 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 人教版高二物理选择性必修第一册第四章第二节全反射同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、知识点梳理 全反射 1．光疏介质和光密介质 （1）光疏介质：折射率较________（填“大”或“小”）的介质。 （2）光密介质：折射率较________（填“大”或“小”）的介质。 （3）光疏介质与光密介质是________（填“相对”或“绝对”）的。 2．全反射现象 （1）全反射：光从______介质射入________介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一临界角度，______光完全消失，只剩下________光的现象。 （2）临界角：刚好发生全反射，即折射角等于________时的入射角。光从________射入________时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC＝________。 （3）全反射发生的条件 ①光从________介质射入________介质。 ②入射角________________临界角。 二、知识辨析 3．判断下列说法是否正确。 (1)光发生全反射时，折射光线消失，只剩下反射光线。( ) (2)只要入射角大于临界角就会发生全反射现象。( ) (3)只要光由光密介质进入光疏介质时，一定会发生全反射现象。( ) (4)全反射棱镜可以使光线传播的方向改变180°。( ) (5)光密介质是指密度大的介质。( ) (6)光导纤维传递光信号是利用光的全反射原理。( ) (7)光在光导纤维中的传播的速度小于光在真空中的光速c。( ) (8)光导纤维的内芯是光密介质，外套是光疏介质。( ) (9)沿着任意方向射入全反射棱镜的光都能发生全反射。( ) (10)光在光纤中传播时，在内芯与外套的界面上发生全反射。( ) (11)光导纤维内芯的折射率大于外套的折射率，光传播时在内芯和外套的界面上发生全反射。( ) (12)光从一种介质进入另一种介质时，只要入射角足够大就一定会发生全反射现象。( ) 三、涉及折射和全反射的选择题专项训练 4．现在很多公路上所画的行车线和交通指示标志都使用了能将光“逆向反射”的反光膜，从而使得在夜间行车没有路灯的情况下，能看清道路和交通标志，如图甲所示。这种反光膜的结构如图乙所示，它是由透明保护层1、单层排列的玻璃微珠2、反射层3、胶合层4等组成。当光照射到这些玻璃微珠上时，经折射后射到其后面的反射层3上发生全反射，然后平行于原入射方向被反向射回。若玻璃微珠是半径为的小球，为保证一束平行光照射到这样的交通标志上能有足够强度的光被“反向射回”，要求入射光与“反向射回”的光之间的距离应小于。光在真空中的速度为。下列说法正确的是（　　） A．玻璃微珠2的折射率 B．光在玻璃微珠内的传播速度 C．玻璃微珠2的折射率小于反射层3的折射率 D．光由透明保护层1进入玻璃微珠2，光的频率发生变化 5．如图所示，半圆形玻璃砖的圆心为、半径为，折射率，一束单色光从点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角为时，光束折射后恰好能到达S点。已知真空中的光速为，则（　　） A．间的距离为 B．光束从点传播到S点用时 C．入射角 D．若用该单色光垂直照射整个AB面，则透光弧长为 6．夜晚，景观水池中央底部的光源发出的光在水面形成一个发光圆，若水中点光源离水面的距离为1 m，在水面上观察到发光圆的半径为，已知真空中光速，下列说法正确的是（　　） A．景观水池中水的折射率为 B．光在该水中的传播速度为 C．该光从水面射出所用的最短时间为 D．降低水面的高度，水面上的透光面积会增大 7．物理实验小组在探究光的全反射现象时，取一块半径为R的半圆形透明砖平放在水平桌面上，O为圆心。已知光在该透明砖内的传播速度为，光在真空中的速度为c。实验中，让一束光从P点垂直于直边界面入射，光线在透明砖的圆弧面Q点处恰好发生了全反射。则下列说法正确的是（　　） A．透明砖的折射率为 B．光从透明砖到空气的临界角为 C．OP之间的距离为 D．光从P到Q的时间为 8．如图所示，真空中，一半圆形玻璃砖，点为圆心。由单色光、组成的光线从左侧沿着半径方向与直径成入射，发现只有单色光从点射出，下列说法正确的是（　　） A．光的折射率一定等于2 B．光的折射率一定大于 C．在玻璃砖内光的传播速度大于光的传播速度 D．用同样的装置做双缝干涉实验时，光相邻亮条纹间距较大 9．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光。则下列说法不正确的是（　　） A．增大玻璃砖上表面处光的入射角，玻璃砖下表面处可能发生全反射 B．在玻璃砖中a光的波长较短 C．从水中射向空气发生全反射时，a光的临界角较小 D．在相同条件下进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹间距较小 四、涉及折射和全反射的解答题专项训练 10．如图所示是一个折射率为n的透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=∠C=90°，∠B=60°。现有一条光线从AB面上图示位置垂直入射到棱镜内，若光线恰好在BC边发生全反射后，从CD边射出。已知光速为c，求： (1)该透明介质的折射率n； (2)光在介质中的传播速度v； (3)光线射出棱镜时折射角的正弦值。 11．如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径，在球的左侧有一竖直接收屏在A点与玻璃球相切。自B点发出的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，照射在接收屏上的Q点。另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知，光在真空中的传播速度为c，求： (1)玻璃的折射率及N点到直径AB的距离。 (2)光由B传到Q点所需时间。 12．如图所示，某水下探测器的半圆柱形观测窗的半径为，圆心为，观测窗长为为横截面直径，为横截面圆弧中点。水下单色平行光以与观测窗面夹角射入，其中入射点距离点的光束经界面折射后恰好能从点射出。不考虑反射后射出的光线，求： (1)观测窗材料对光的折射率； (2)判断上入射点距离点左侧的光束能否从圆弧形下表面射出； (3)光束在观测窗中的最长传播时间及能从观测窗圆弧形下表面射出的光在面射入时的面积。 13．某学校有一个景观水池，水池底部中央安装有一个可向整个水面各个方向发射红光的LED光源S，如图所示（侧视图）。某同学观察到由于光从水中射入空气时会发生全反射，水面上只有部分区域有光射出，该区域为半径为r的圆形，水对红光的折射率为n，在真空中的速度为c，该光源大小忽略不计，求： (1)红光在水中的速度v； (2)池中水的深度h； (3)若某束红光在水面恰好发生全反射，求这束光从S到水面的传播时间t。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $