4.2 全反射 课后练习-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 高中物理“全反射”同步练，分层设计清晰，从基础概念应用到综合问题解决，注重物理观念建构与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |必备知识基础|全反射实例、临界角计算、折射率公式|7题，多选考现象辨析（如自行车尾灯），单选练公式应用（如临界角计算）| |关键能力提升|几何光学综合、实际情境分析|3题，结合图像（半圆柱工件折射）和科技情境（液导激光、内窥镜），培养科学推理| |核心素养拔高|复杂光路计算与论证|1题，综合折射率、全反射条件及几何关系（三棱镜与平面镜组合），提升科学论证能力|

4.2　全反射 一、必备知识基础 1.(多选)下列实例应用了光的全反射现象的是(　　) A.自行车尾灯 B.用三棱镜观察太阳光谱 C.某些光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路 D.水中的鱼看起来比实际的要浅 2.(2025黑吉辽蒙卷)如图所示,利用液导激光技术加工器件时,激光在液束流与气体界面发生全反射。若分别用甲、乙两种液体形成液束流,甲的折射率比乙的大,则(　　) A.激光在甲中的频率大 B.激光在乙中的频率大 C.用甲时全反射临界角大 D.用乙时全反射临界角大 3.光在某种介质中传播的速度为1.5×108 m/s,光从此介质射向空气并发生全反射时的临界角是(　　) A.15° B.30° C.45° D.60° 4.(多选)如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则(　　) A.该棱镜的折射率为 B.光在F点发生全反射 C.光从空气进入棱镜,波长变小 D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 5.单反照相机取景器的示意图如图所示,五边形ABCDE为五棱镜的一个截面,AB⊥BC。光线垂直AB射入,分别在CD和EA上发生反射,且两次反射的入射角相等,最后光线垂直BC射出。若两次反射都为全反射,则该五棱镜折射率的最小值是(　　) A. B. C. D. 6.(2026云南昆明高二月考)如图甲所示,将塑料瓶下侧开一个小孔,瓶中灌入清水,水就从小孔流出。用激光水平射向塑料瓶小孔,发现激光会沿着水流传播,像是被束缚在水流中一样,产生该现象的原理与光导纤维的原理相同。紧靠出水口的一小段水柱的竖直截面如图乙所示,ad和bc可视为以O为圆心的同心圆弧,圆弧ad的半径Oa长为R',且b在Oa上。光线垂直ab边射入,若水的折射率为,考虑在截面abcd内的光线,要求光线第一次射到ad边时均不能从该水柱射出,ab边的长度最大为(　　) A.R B.R C.R D.R 7.(2026吉林长春高二检测)一个边长为a=6 m的等边三角形景观鱼池,底部中点有一点光源,若在水面正上方观察,会看到水面上有一个圆形发光区域恰与鱼池的三条边相切(如图所示),已知水下光源发出的光在水中的折射率为n=。景观鱼池中水的深度为(　　) A. m B. m C. m D. m 二、关键能力提升 8.如图甲所示,一束单色光从真空中沿半径射入半圆柱形透明工件,光在圆心O处发生折射和反射,折射光线的强度随着θ的变化而变化(如图乙所示),光在真空中的传播速度为c,sin 53°=,结合图像信息可知,单色光在工件中的传播速度为(　　) A.c B.c C.c D.c 9.如图甲是“水下世界国际摄影大赛”的获奖作品,摄影师在水下对水上的景物进行拍摄,获得了令人赞叹的美学效果。忽略镜头尺寸的影响,假设摄影师由水下竖直向上拍摄,光的传播路径如图乙所示,已知水的折射率为,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,下列说法正确的是(　　) A.光线射入水中频率减小 B.水中拍摄到的水上景物比实际位置偏低 C.进入镜头的光线与竖直方向的夹角θ最大为37° D.通过镜头拍摄到的岸上的景物在一个圆形区域内 10.(多选)胃镜、喉镜等内窥镜都是光导纤维在医学上的应用,可以将胃、喉、心脏等放大后清晰地显示于电视屏幕上,有利于医生观察图像。如图所示,一条长度为L的内窥镜用折射率为n=的材料制成。一束激光由其左端的中心点以θ=45°的入射角射入内窥镜内,经过一系列全反射后从右端射出。则下列判断正确的是(　　) A.该激光在内窥镜中的速度为×108 m/s B.该激光在内窥镜中的速度为3×108 m/s C.该激光在内窥镜中传输所经历的时间为×10-8 s D.该激光在内窥镜中传输所经历的时间为×10-8 s 三、核心素养拔高 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边射入三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。 参考答案 1.AC　解析 自行车尾灯和光学仪器中用等腰直角玻璃三棱镜改变光路是利用了光的全反射现象,故A、C正确;用三棱镜观察太阳光谱和水中的鱼看起来比实际的要浅,都是光的折射现象,故B、D错误。 2.D　解析 由光的传播特性可知,光在不同介质中传播时,其频率保持不变,故A、B错误;全反射临界角公式sin C=,又n甲>n乙,则用乙时全反射临界角大,故C错误,D正确。 3.B　解析 根据折射定律,得介质的折射率n==2,正好发生全反射,则有sin C=,解得C=30°,故B正确。 4.AC　解析 在E点作出法线可知入射角为60°,折射角为30°,故折射率为,A正确;sin C=,在BC边上的入射角小于临界角C,不会发生全反射,B错误;由λ介=可知C正确;由几何关系知,在F点入射角为30°,折射角为60°,出射光束不会与入射到E点的光束平行,D错误。 5.A　解析 作图可知,α=β=γ,又α+β+α+γ=90°,可得入射角α=22.5°,则折射率最小值n=。 6.B　解析 由全反射条件sin C=,光线垂直ab边射入,当从b端射入的激光入射角恰好等于临界角时,光线均不能从ad边射出,此时ab边的长度为lab=R-Rsin C=R。故选B。 7.A　解析 临界角sin C=,可得C=45°,由几何关系可知圆形发光区域半径为r=tan 30°= m,可知池深h=rtan 45°= m。故选A。 8.A　解析 由题图乙可知,当θ=37°时,光刚发生全反射,此时有sin(90°-θ)=,代入数据解得n=,则单色光在工件中的传播速度为v=c。故选A。 9.D　解析 光的频率由光源决定,光线由水上射入水中时,光的频率不变,故A错误;如图所示,光源S成像在S'处,S'的位置比S的位置偏高,故B错误;当光线在水面的入射角为90°时,水中光线与竖直方向夹角达到最大值,即临界角C,且sin C=>0.6,则C>37°,故C错误;由以上分析可知,水面上有岸上景物光线射入的区域为圆形,则通过镜头拍摄到的岸上的景物在一个圆形区域内,故D正确。 10.AC　解析 根据n=可得v=×108 m/s,故A正确,B错误;根据折射定律n=,可得光线从左端面射入后的折射角为30°,射到侧面时的入射角为i=60°,大于临界角45°,因此发生全反射,同理,光线每次在侧面都将发生全反射,直到光线到达右端面,如图所示,由三角函数关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=,因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=×10-8 s,故C正确,D错误。 11.解析 (1)光路图如图甲所示,由几何关系知i=60°, 甲 由=n,得sin θ= 解得sin θ= 故BC边的折射角正弦值为sin θ=。 (2)在AC面恰好发生全反射时,光路图如图乙所示 乙 则sin θ2=,解得θ2=45° 由几何关系得θ1=30° 又因为=n 故i1=45° 因此由几何关系知入射角α=60°。 答案 (1)　(2)60° 4 学科网（北京）股份有限公司 $