第35讲 光的折射 全反射 专项训练-2027届高三物理一轮复习

**基本信息** 以“概念-原理-应用”逻辑链构建光的折射与全反射训练体系，通过真题典例提炼折射定律、临界角公式及几何关系联用方法，强化物理观念与科学推理。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础对点练|8题（含2025河南卷等）|折射定律应用、临界角计算、光路可逆原理|从折射率概念到全反射条件，构建基础方法链| |综合提升练|4题（含道威棱镜等模型）|复合光折射分析、复杂光路几何关系|单一知识点向多过程综合应用过渡| |培优加强练|1题（2025山东卷真题）|器件光路建模、全反射与折射综合推导|实际应用场景中知识迁移与科学论证|

第35讲 光的折射　全反射 专项训练 基础对点练 1． 选择题： 对点1　折射定律　折射率 1.(2026·江苏常州期中)如图所示，一均质的冰块中含有一长方体空气柱。现有一束红、绿复合激光在冰块中从空气柱左边射入，从右边射出。则下列选项中光路图正确的是(　　) 2.(2025·河南卷)折射率为的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示。该光线从圆柱内射出时，与竖直方向的夹角为(不考虑光线在圆柱内的反射)(　　) A.0° B.15° C.30° D.45° 3.(2026·江苏南通期末)如图所示，一条光线从介质1通过介质2进入介质3，O1、O2分别为两半圆形介质的圆心。则关于这三种介质的折射率和光在介质中传播的速度大小关系，下列说法正确的是(　　) A.v1>v2>v3 B.v1<v2<v3 C.n1<n3<n2 D.n1>n2>n3 4.炎热的夏日，高速公路上开车时，司机经常会看到前方的地面像有水一样，看起来格外明亮，当你靠近“水面”时，发现它会随你前进而向后退，其大致的光路图如图所示。则顺着光的传播路径，光传播的速度(　　) A.保持不变 B.逐渐减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小 对点2　全反射 5.现有一束光以相同的入射角θ，打在两杯不同浓度的NaCl溶液甲、乙中，折射光线如图所示(β1<β2)，已知NaCl溶液的折射率随NaCl浓度的增大而增大。则(　　) A.甲溶液折射率较大 B.甲溶液的NaCl浓度较小 C.光在甲溶液中的传播速度较大 D.光在甲中发生全反射的临界角较大 6.某同学用红色光从真空对着一正方体透明玻璃砖的AB边以与法线成θ角入射，在玻璃砖内AD边的中点发生全反射，如图所示，下列说法正确的是(　　) A.该光线还会在CD边发生全反射 B.该光线不会在CD边发生全反射，出射光线与从AB边入射的光线平行 C.若θ角增大到一定程度，则光线会在AB边发生全反射 D.若θ角不变，换用紫色光入射，则在AD边全反射点下移靠近D点 对点3　光的折射和全反射的综合问题 7.某公园的湖底安装了一个半径r=1 m的圆形蓝色发光体，湖水的深度为 m，测得湖面上亮光区域的半径R=4 m，截面图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.湖水的折射率为 B.光在水中的传播速度为c C.若发光体发出的一束光入射角的正弦值为，则折射角的正弦值为 D.若换成红色发光体，则亮光区域的半径将变小 8.(2025·湖南卷)如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径，B为 的中点。真空中一束单色光从AC边射入介质，入射点为A点，折射光直接由B点出射。不考虑光的多次反射，下列说法正确的是(　　) A.入射角θ小于45° B.该介质折射率大于 C.增大入射角，该单色光在上可能发生全反射 D.减小入射角，该单色光在上可能发生全反射 综合提升练 1． 选择题： 9.在光学仪器中，“道威棱镜”被广泛用来进行图形翻转。如图所示，ABCD是棱镜的横截面，是底角为45°的等腰梯形。现有与BC平行的三条同种单色光从AB射入，经BC面反射后直接从CD面射出，三条光线在棱镜中传播的时间分别为t1、t2和t3，则(　　) A.t1>t2>t3 B.t1<t2<t3 C.t2>t3>t1 D.t1=t2=t3 10.宝石切工决定价值，优秀的切割工艺可以让宝石璀璨夺目。某宝石的剖面简化如图，一束复合光斜射到宝石的AB面上，经折射后分成a、b两束单色光照射在CO面上，下列说法正确的是(　　) A.宝石对a光的折射率比b光的大 B.宝石中a光的传播速度比b光的大 C.b光从空气进入宝石，频率变低 D.逐渐减小光斜射到AB面上的入射角，从CO面射出的光线中a光先消失 二．计算题： 11.(2025·湖北卷)如图所示，三角形ABC是三棱镜的横截面，AC=BC，∠C=30°，三棱镜放在平面镜上，AC边紧贴镜面。在纸面内，一光线入射到镜面O点，入射角为α，O点离A点足够近，已知三棱镜的折射率为。 (1)若α=45°，求光线从AB边射入棱镜时折射角的正弦值; (2)若光线从AB边折射后直接到达BC边，并在BC边刚好发生全反射，求此时的α值。 12.(2025·云南卷)用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示。盖玻片底部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射，可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示。已知盖玻片材料和油的折射率均为1.5，盖玻片厚度d=2.0 mm，盖玻片与物镜的间距h=0.20 mm，不考虑光在盖玻片中的多次反射，已知真空中光速c=3.0×108 m/s，π=3.14。 (1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积(结果保留2位有效数字); (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、t2，求t2-t1(结果保留2位有效数字)。 培优加强练 13.(2025·山东卷)由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示。器件下表面圆弧以O点为圆心，上表面圆弧以O'点为圆心，两圆弧的半径及O、O'两点间距离均为R，点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与OO'平行，到OO'的距离均为R。 (1)B点与OO'的距离为R，单色光线从B点平行于OO'射入介质，射出后恰好经过O'点，求介质对该单色光的折射率n; (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直于AF射入介质，并垂直于CH射出。出射点在GE的延长线上，E点在OO'上，O'、E两点间的距离为R，空气中的光速为c，求该单色光在介质中的传播时间t。 参考答案： 1.答案　B解析　冰相对于空气来说是光密介质，光从冰射入空气折射时，折射角大于入射角，所以光线向上偏折，光路向上平移;又因为绿光比红光的折射率大，因此绿光比红光偏折程度更大，故B正确。 2.答案　B解析　由折射定律可知光线射入圆柱时的折射角r满足sin r=，解得r=30°，光路图如图所示，由几何知识可知，该光线从圆柱中射出时的折射角r'=45°，则出射光线与竖直方向的夹角α=2×30°-45°=15°，B正确。 3.答案　A解析　根据题图可知，光线从介质1进入介质2的入射角大于折射角，则n1<n2，光线从介质2进入介质3的入射角大于折射角，则n2<n3，即n1<n2<n3，故C、D错误;根据n=可知，折射率越大，光在介质中传播的速度越小，则v1>v2>v3，故A正确，B错误。 4.答案　D解析　距离路面越近，空气的温度越高，密度越小，折射率越小，根据v=可知，传播速度越大，所以顺着光的传播路径，光传播的速度应先增大后减小，故D正确。 5.答案　A解析　 6.答案　D解析　如图所示， 红色光线在玻璃砖内通过CD边发生折射时，入射角与光线从AB边入射发生折射时的折射角相同，根据光路可逆原理，光线一定会从CD边出射，且折射角为θ，从CD边出射的光线与从AB边入射的光线不平行，故A、B错误;全反射的条件为光从光密介质进入光疏介质，光线从真空经过AB边进入玻璃砖的过程中不会发生全反射，故C错误;玻璃砖对紫光的折射率大于对红光的折射率，θ角不变，紫光的折射角较红光的折射角小，在AD边全反射点更靠近D点，故D正确。 7.答案　C解析　发光体边缘发出的光射到亮光区域的边缘恰好发生全反射，如图所示，根据几何关系可知临界角的正弦值为sin C==，根据临界角公式有sin C=，解得n=，故A错误;根据折射率与速度的关系有n=，解得v=，故B错误;根据折射率的定义式有n=，其中sin r=，解得sin i=，故C正确;若换成红光，波长变长，频率变小，则折射率变小，临界角变大，由几何关系可知亮光区域的半径变大，故D错误。 8.答案　D解析　根据几何关系可知，折射角α=45°，又光线是从光疏介质射入光密介质的，因此入射角大于折射角，即入射角θ>45°，A错误;根据折射定律得 n==sin θ<，B错误;由于n<，根据全反射临界角公式可知sin C=>，解得C>45°，增大入射角，设该单色光在上的入射点为M，如图所示，在等腰三角形AOM中，∠OMA =∠OAM<45°，所以一定不能发生全反射，C错误;同理，减小入射角，设该单色光在上的入射点为N，则在等腰三角形AON中，∠ONA=∠OAN>45°，所以可能发生全反射，D正确。 9.答案　D 10.答案　B解析　 由题图知宝石对单色光a的偏折程度比对单色光b的偏折程度小，因此宝石对单色光a的折射率比b光的小，A错误;由n=可得v=，可知单色光a在宝石中的传播速度比单色光b在宝石中的传播速度大，B正确;单色光b从空气进入宝石，频率不变，C错误;由sin C=可知，单色光a的临界角大于单色光b的临界角，逐渐减小斜射到AB面上的入射光束的入射角，从CO面射出的光束中单色光b最先消失，D错误。 11.答案　(1)　(2)60° 解析　(1)当α=45°时，光路如图甲所示 光线在镜面发生反射，由反射定律得θ=α=45° 因为∠C=30°，AC=BC，所以∠A=75° 由几何关系可得∠OO'A=30°，所以光在AB边的入射角γ=60° 由折射定律得n= 解得折射角的正弦值sin β=。 (2)如图乙所示，因为光经AB边折射后，到达BC边时恰好发生全反射，则有 sin δ== 解得δ=45°，故∠BDO'=45° 又因为∠B=75°，所以∠BO'D=60° 则β=30°，由折射定律得n= 解得sin γ=，则γ=45° 由几何关系可得θ=60°，由反射定律得α=θ=60°。 12.答案　(1)1.0×10-5 m2　(2)3.3×10-13 s 解析　(1)未滴油时，画出O点发出的光在盖玻片的上表面恰好发生全反射时的光路图如图，由光路图可知，透光区域为圆形， 设透光圆的半径为r，则有sin C= 由全反射临界角公式得sin C== 联立解得r=d 未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为S=πr2=1.0×10-5 m2。 (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短路径为从O点竖直向上射出的光线的路径，又光在油中传播速度v= 光从O点传播到物镜的最短时间之差t2-t1=- 联立解得t2-t1=3.3×10-13 s。 13.答案　(1)　(2) 解析　(1)单色光线从B点射入介质，射出后恰好经过O'点，则单色光线经过B点进入介质后沿BO'传播，作出光路图如图甲所示，由几何关系可知单色光线在B点的入射角i的正弦值为 sin i=sin∠BON== 则i=60° 又i=2r，则r=30° 由折射定律可知介质对该单色光的折射率n==。 (2)由几何关系可知单色光入射到介质上表面的入射角满足sin r'==，又sin r'>sin C=，则单色光在介质上表面发生全反射，结合几何关系可作出其光路如图乙所示，则单色光在介质中传播的距离s=2×=R 由v=可知单色光在介质中的传播速度v= 该光在介质中的传播时间t==。 学科网（北京）股份有限公司 $