第4章 光的折射和全反射 章末检测试卷(四)（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（鲁科版）

该高中物理课件聚焦光的折射、全反射及折射率等核心知识，通过“幻日”奇观、激光在水流中传播等现象导入，衔接折射定律、临界角等前序内容，为光导纤维、防窥膜等实际应用搭建学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，实验题如测定玻璃砖折射率培养严谨操作与数据处理能力，实际应用题如防窥膜原理分析通过模型建构和科学推理深化物理观念。学生能提升解决实际问题能力，教师可利用多样化题型及详细解析优化教学效果。

章末检测试卷(四) 第 4 章 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D B B AD AD BC BD 题号 9 10 11 答案 大　b 　 (1)B　(2)见解析图　　 (3)小于 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 题号 12 13 答案 (1)B　(2)1.57　(3)不变 (1)2　(2)光线垂直AB边射出　 见解析图 题号 14 15 答案 (1)30°　(2)60°　(3) 　射出点的位置在AC边 上距C点a 一、单项选择题 1.在塑料瓶的侧面开一个小孔，瓶中灌入清水，水就从小孔流出。让激光透过瓶子水平射向小孔，如图所示，激光将在水流内传播，关于这一现象描述正确的是 A.激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界 　面发生了折射 B.激光在水中的传播速度大于其在空气中的传播速度 C.瓶中液体折射率越大，越容易实现激光在液体内传播 D.激光器距水瓶越近，越容易实现激光在水流内传播 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 激光在水流内传播是因为激光在水流与空气的分界面发生了全反射，故A错误； 根据n=，激光在水中的折射率大于在空气中的折射率，所以激光在水中的传播速度小于其在空气中的传播速度，故B错误； 瓶中液体折射率越大，越容易发生全反射，实现激光在液体内传播，与激光器距水瓶的距离无关，故C正确，D错误。 13 14 15 2.如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球(可看作点光源)，从上往下看，则观察到 A.水面有一个亮点 B.充满水面的圆形亮斑 C.发光小球在水面上的像 D.比小球浅的发光小球的像 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射，在水面上可以看到一个圆形亮斑，但不是充满水面的圆形亮斑，A、B错； 由于光的折射，在水面上可看到比小球浅的发光小球的像，光路图如图所示，C错，D对。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 3.(2025·泉州市德化第二中学高二期末)半径为R的半圆柱玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO'与直径AB垂直，一束与OO'成θ角的光线在O点反射、折射后，在紧靠玻璃砖且与AB垂直的光屏上形成两个光斑C、D。已知反射光线与折射光线垂直，sin θ=0.6，则此玻璃砖的折射率为 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 根据题意作出光路图如图所示，已知反射光线与折射光线垂直， 根据几何关系可知折射角为α=90°-θ 根据折射定律可得此玻璃砖的折射率为n====，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 4.(2025·福州市高二期末)如图所示为某手机防窥膜的原理简化图，在透明介质中等距排列有相互平行的吸光屏障，屏障的高度与防窥膜厚度相等、方向与屏幕垂直。从手机屏幕上相邻两吸光屏障中点O发出的光线经透明介质由吸光屏障边缘射入空气，在空气中的出射角θ称为可视角度，可视角度越小防窥效果越好，则下列做法中能提高防窥效果的是 A.增大手机屏幕亮度 B.减小相邻两吸光屏障间距 C.减小防窥膜的厚度 D.增大透明介质的折射率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 增大手机屏幕亮度，不能减小可视角度，不能提高防窥效果，故A错误； 设吸光屏障的高度与防窥膜厚度均为x，相邻吸光屏障的间距为L，如图所示 根据折射定律= 根据图中几何关系可得sin i= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 联立整理得·sin θ=n，可知当减小相邻两吸光屏障间距L时，因为折射率不变，则可视角度减小，能提高防窥效果；当减小防窥膜的厚度 x时，因为折射率不变，则可视角度增大，不能提高防窥效果；当增大透明介质的折射率时，因为相邻两吸光屏障间距L和防窥膜的厚度x不变，则可视角度增大，不能提高防窥效果，故B正确，C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 二、多项选择题 5.如图所示，一束黄光自空气射入水中，入射光线经过A点，折射光线经过B点，入射点没有画出，实线以上为空气，实线以下为水，A、B连线与实线交于O点，下列说法正确的是 A.入射点在O点左侧 B.黄光从空气中射入水中时，波长变长 C.该光路与鱼看人的光路相似，人的像偏低 D.若入射光是一束红光，则折射光线有可能通过B点正上方的D点 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 光由空气射入水中折射时折射角小于入射角，设入射点为O1，画出光的光路图如图所示，可知入射点在O点左侧，故A正确； 根据v=可知，黄光从空气中射入水中时，传播速度减小，频率不变，根据v=λf可知，波长变短，故B错误； 该光路与鱼看人的光路相似，人的像偏高，故C错误； 若入射光是一束红光，水对红光的折射率小于黄光的折射率，根据折射定律可知，红光的偏折程度小于黄光的偏折程度，则折射光线有可能通过B点正上方的D点，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 6.2024年3月20日，内蒙古扎兰屯市出现“幻日”景观。幻日是一种大气光学现象，称为“双太阳”。图甲为太阳光穿过转动的六角形冰晶形成“幻日”的示意图，图乙为a、b两种单色光穿过六角形冰晶的过程图，则在冰晶中 A.a的折射率比b的小 B.a的频率比b的大 C.冰晶中a的传播速度比b的小 D.真空中a的波长比b的大 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 由题图乙可知，太阳光射入冰晶时，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，则a的折射率比b的小，a的频率比b的小，a的波长比b的大，故A、D正确，B错误； 根据v=可知冰晶中a的传播速度比b的大，故C错误。 13 14 15 7.一半径为R的匀质玻璃半球体放置在水平面上，O点为球心，过O点的竖直截面如图所示。有一束光线从距离O点为R的P点入射至玻璃半球内，光线与竖直方向的夹角为θ，当θ=0°时光线恰好在球面发生全反射，则 A.玻璃的折射率为 B.玻璃的折射率为 C.若要使光线从球形表面出射后恰好与入射光平行，则θ=60° D.若要使光线从球形表面出射后恰好与入射光平行，则θ=30° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 √ 13 14 15 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 当θ=0°时，设光线从玻璃射向空气的入射角为α，则sin α===，因此玻璃的折射率为n===，故A错误、B正确； 平行玻璃砖对光线起到侧移不改变方向的作用，由此可知若光线从O点正上方射出玻璃时则出射光线与入射光线平行，如图所示，设从玻璃出射时入射 角为γ，根据几何关系可得：tan γ===，解得：γ= 30°，光射入玻璃时，根据折射定律可得：=n，解得： θ=60°，故C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 8.如图所示，一根长为l的光导纤维用折射率n=的材料制成，一束激光由其左端的中心点以α=45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。已知真空中光速为c，不考虑光在光导纤维右侧截面上的反射，则下列说法正确的是 A.在光导纤维中激光传播速度为 B.激光在光导纤维中发生全反射的临界角为45° C.从右侧射出的激光在光导纤维中通过的路程为2l D.从右侧射出的激光在光导纤维中传播的时间为 √ √ 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 在光导纤维中激光传播速度为v==c，故A错误； 设激光在光导纤维中发生全反射的临界角为C，有sin C==，则C= 45°，故B正确； 光线左端面射入时的折射角为sin r===，则r=30°，射到上侧 面时的入射角为60°，则从右侧射出的激光在光导纤维中通过的路程为s==l，故C错误； 从右侧射出的激光在光导纤维中传播的时间为t===，故D正确。 13 14 15 三、非选择题 9.在北方寒冷的冬天，有时会出现“多个太阳”的“幻日”奇观，这是空气中的水蒸气在极冷的大气里凝结成了小冰晶，太阳光线通过冰晶发生折射的缘故。如图所示为太阳光照射到六角形冰晶上折射的光路图，a、b是太阳光中的两种单色光，由此可以判断，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度　　(填“大”或“小”)。如果让 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 大 太阳光从水中射向空气，逐渐增大入射角，则a、b两种单色光中，单色光　　(填“a”或“b”)更容易发生全反射。  b 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 太阳光从空气斜射到冰晶上，由于折射率不同，由题图可知，单色光b偏折程度较大，单色光a偏折程度较小，所以此冰晶对单色光a的折射率小于冰晶对单色光b的折射率；根据v=可知，单色光a在冰晶中的传播速度比单色光b在冰晶中的传播速度大；根据sin C=知，单色光b的临界角较小，所以单色光b比单色光a更容易发生全反射。 13 14 15 10.如图，一大型游乐场建有一个半球型游泳池，游泳池半径为R，游泳池内注满水。一潜泳者可在水面下方游动，其头罩上带有一单色光源，游泳池水面上的最大发光面积为游泳池面积的，则池内水的折射率为 　　 ，射出水面的光在水中传播的最长时间为　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 设池内水的折射率为n，当光源S位于O点正下方的池底时发光面积最大，发光面积的半径为r，如图所示 由题意知πr2= 此时光恰好发生全反射，则有sin C= 根据几何关系sin C= 解得n= 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 发光点在O点正下方池底处以临界角射出时光路最长s==vt n= 解得t=。 11.(2025·三明市高二期末)某同学通过实验测定玻璃砖的折射率n。开始玻璃砖的位置如图甲所示，描出玻璃砖的两个透光面边界a和a'。两大头针P1、P2插在玻璃砖的一侧，同时在另一侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像，再依次插上大头针P3和P4。 (1)在插P3时，应使　　　(选填选项前的字母)。  A.P3只挡住P2的像 B.P3同时挡住P1、P2的像 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 B 在插P3时，应使P3同时挡住P1、P2的像，故选B； (2)请在图乙上画出光路图，标出在a界面的法线、入射角α和折射角β；根据光路图，该玻璃砖的折 射率n=　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 答案　见解析图 光路图如图所示 根据光路图，该玻璃砖的折射率n= (3)如图丙，因为操作不当，玻璃砖下边界描成图中虚线a'，该测量值　　　真实值(选填“大于” “等于”或“小于”)。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 小于 若把下边界a'画在了虚线位置，则光线在a边界的折射角偏大，根据n=可知，折射率偏小。 12.(2024·湖北卷)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 ①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示。 ②将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 ③拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P。 ④分别过M、P作BB'的垂线MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。 ⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像，如图(b)所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 (1)关于该实验，下列说法正确的是　　 (单选，填标号)。  A.入射角越小，误差越小 B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差 C.选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最 　明显 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误； 激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确； 相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 (2)根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为　　　(保留三位有效数字)。  1.57 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 设半圆柱体玻璃砖的半径为R，根据几何关系可得 入射角的正弦值为sin i= 折射角的正弦值为sin r= 则折射率为n== 可知y-x图像的斜率大小等于折射率，即n=≈1.57 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 (3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  不变 根据(2)中数据处理方法可知折射率与半径无关，若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变。 13.如图所示是一个用透明介质做成的四棱柱的横截面图，其中∠A=　∠C=90°，∠D=120°，CD=AD，现有一束光从AB边上的E点垂直入射，在CD面上刚好发生全反射，求： (1)光在介质中的折射率n； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 答案　2　 根据几何关系可知，光线射到CD面上的入射角为C=30°，则n==2。 (2)这一束光最终从哪条边射出？画出光路图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 14 15 答案　光线垂直AB边射出　见解析图 光线射到BC边上时，入射角为60°>C，则也能发生全反射，则反射光线垂直AB边射出，光路图如图所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 14.(2024·龙岩市高二月考)灯光秀会用到某种发光二极管，如图所示为该二极管发出的某单色光沿SA射向用透明材料制成的四分之一球体，此单色光在透明材料中的折射率为，已知O为球心，半径为R，S、O、E在同一直线上，OS=，OA=R，光在真空中传播的速度为c。求： (1)光从A点进入球体时的折射角； 答案　30°　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 作出的光路图如图所示，由几何关系可得 tan θ=== 可得入射角为θ=60°。 由折射定律得n= 可得sin α==， 解得光从A点进入球体时的折射角为α=30° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 (2)光从B点出射时的折射角； 答案　60°　 在△OAB中，根据正弦定理可得=， 解得β=30° 由折射定律得n=， 可得sin γ=nsin β= 解得光从B点出射时的折射角为γ=60° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 (3)该单色光在球体内传播的时间。 答案　 光在球体中传播的距离为s=AB=OA=R， 单色光在球体中的速度为v== 故单色光在球体中的时间为t==。 15.(2025·福建省连城县第一中学高二月考)如图所示，直角三角形ABC为一斜边镀银的直角棱镜的截面图。其中∠B=60°，直角边AB长为2a，一细光束从直角边AB中点P以θ=45°角入射，进入棱镜后光束平行于BC边，求棱镜材料对光束的折射率及光束从棱镜中射出点的位置(不考虑光束在界面上的多次反射与折射)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 答案　　射出点的位置在AC边上距C点a 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 在P点，由折射定律得n= 射入棱镜后光束平行于BC边，则折射角r=30°，代入上式解得n= 棱镜中光束射到AC边上的Q点，入射角α=60°，因>n，则在AC边 发生全反射。 经AC边全反射后射到镀银的BC边上的M点，入射角β=30°，发生镜面反射，由反射定律知，反射角也为β=30°，因∠C=30°，则光束从AC边上的N点垂直于AC边射出。光路图如图所示 在Rt△APQ中，因AP=a，∠APQ=60°， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 14 15 解得AQ=a，PQ为Rt△ABC的中位线，则CQ=AQ=a，MN为等腰△MQC的CQ边的中垂线，则CN==a， 所以光束从棱镜中射出点的位置在AC边上距C点a。 本课结束 第 4 章 $