04-第4章 专题专项练-专题强化练8 光的折射和全反射（word同步练习）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（人教版）

**基本信息** 聚焦光的折射与全反射，以情境化问题为载体，通过光路图分析、临界角计算等方法体系，系统构建从概念到应用的知识逻辑，培养科学思维与物理观念。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础计算|1-4题|光路图分析法、临界角判定法、折射定律应用|从折射定律（n=sin i/sin r）到全反射临界角（sin C=1/n），构建概念-原理推导链条| |情境应用|5-6题|几何关系整合技巧、实际场景建模|结合彩灯材料、导光管系统等情境，实现原理到应用的拓展| |综合拓展|7-8题|传播时间计算模型、全反射条件迁移|通过光导纤维、水球等复杂问题，深化折射率、传播路径与时间的关联|

专题专项练 专题强化练8　光的折射和全反射 1.[2025广西柳州一模]如图所示,一游泳池水面与池边相平,水深为h,池底中心一点光源发出的光线只能在其正上方半径为r的圆形区域内射出水面。一救生员坐在高椅上,他的眼睛到池边的水平和竖直距离均为l,则救生员能看到水底最近的点对应光线与左侧壁的夹角θ的正弦值为(　　) A.　　　　B. C.　　　　D. 2.[2026河北秦皇岛阶段测试]四川省自贡市生产的彩灯闪耀五湖四海,某研究团队在挑选合适的材料制作彩灯所用透镜时,用红、绿和紫三种色光从空气中以60°角沿MN面上的A点射入透明介质,绿光恰好在NP面发生全反射,反射光从PQ面上的B点射出,且AB与NP平行,光路图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.从A点射入的红光,在PQ面的出射点在B、P间 B.紫光在该介质中的传播路程比绿光的大 C.从90°开始逐渐减小光在MN面上的入射角,NP面上最先消失的是紫光 D.从60°开始稍微减小光在MN面上的入射角,绿光一定会从NP面射出 3.(多选题)[2026广东模拟预测]现有一厚度为d0= cm的足够长的矩形玻璃砖,放在如图所示的虚线位置,玻璃砖的前、后两面分别与虚线ab、cd重合且与光屏平行,一细光束以45°的入射角从ab边射入玻璃砖,在光屏上的光点比不放玻璃砖时向下移动了s=0.73 cm,不考虑细光束在玻璃内的反射,光在真空中传播的速度为c。取=1.73,下列说法正确的是(　　) A.细光束在ab边的折射角为15° B.该玻璃的折射率为 C.若改变细光束的入射角,细光束在玻璃砖中传播的最短时间为 D.若改变细光束的入射角,细光束在玻璃砖中传播的最长时间趋近于 4.[2026湖北开学考试]某同学买了一个透明玻璃球,其内部材料折射率相同,球的半径为r。现有一单色光从球上P点射向球内,折射光线与水平直径PQ的夹角θ=30°,出射光线恰好与PQ平行,如图所示。已知光在真空中的传播速度为c,下列说法正确的是　(　　) A.玻璃球的折射率为 B.光在玻璃球中的传播时间为 C.入射角不变,换用波长更长的单色光,光在玻璃球中传播的时间变短 D.若逐渐增大射向玻璃球表面光的入射角,光可能因发生全反射而无法射出玻璃球 5.(创新题·新情境)(多选题)[2026广西桂林阶段测试]导光管采光系统由采光装置、导光管和漫射装置组成,如图甲所示。某地铁站导光管采光系统中的半球形采光装置和圆柱形导光管过球心的截面如图乙所示,半球的直径d=45 cm,竖直放置的空心导光管的长度L=12.6 m,导光管内壁上有高反射率镀膜,光在内壁上反射时损失很小,导光管管壁及内壁上镀膜的厚度忽略不计。一束平行单色光在该竖直平面内从采光装置上方以与竖直方向成45°角的方向射入,已知采光装置对该单色光的折射率为,导光管底端到地铁站地面的距离为3 m,下列说法正确的是(　　) 　　 A.AB上有光照射到的区域长度为45 cm B.AB上有光照射到的区域长度为 cm C.无采光装置和漫射装置(如图丙所示)时,平行单色光的入射方向不变,若光能通过导光管底端边缘,且通过前后沿同一直线传播,则地面上左、右两侧光斑的最远距离为6.45 m D.无采光装置和漫射装置(如图丙所示)时,平行单色光的入射方向不变,若光能通过导光管底端边缘,且通过前后沿同一直线传播,则地面上左、右两侧光斑的最远距离为5.75 m 6.[2026广东深圳期中]如图所示,直角玻璃棱镜中∠A=70°,入射光线垂直于AB面。已知玻璃的折射率为,光在AC面上反射后经BC面反射从AC面第一次射出。计算确定进入棱镜的光线第一次从棱镜射入空气时的出射面和对应的折射角。 7.[2025江苏南通如皋期中]如图为圆柱体光导纤维(可简化为长玻璃丝)的示意图,玻璃丝的长度为L。光垂直入射到玻璃丝的端面AB,已知玻璃丝对光的折射率为n,光在真空中的传播速度为c。 (1)求光在玻璃丝中传播的时间t; (2)若光以任意角度入射到玻璃丝的端面AB的圆心,光均能从另一个端面射出而不会从侧壁“泄漏”出来,求玻璃丝折射率应满足的大小范围。 8.[2026湖北期中]中国空间站上有一个水球处于微重力环境下,如果向水球中心注入空气,并形成球形气泡,使得水球内、外两球面球心均在O点,如图所示。一束单色光从外球面上的A点以与A、O连线成i角度射向水球。已知水的折射率为,内球半径为3R,外球半径为5R,光在空气中的传播速度为c,sin 37°=0.6,sin 53°=0.8。求: (1)光在水中的传播速度v; (2)能使光在内球面上刚好发生全反射时的入射角i。 答案与分层梯度式解析 专题专项练 专题强化练8　光的折射和全反射 1.A 题图解读 根据折射定律有n=,根据临界角与折射率的关系有n==,解得sin θ=,选项A正确。 2.C　该透明介质对红光的折射率小于对绿光的折射率,则从A点射入的红光在NP面上的入射点偏左,则红光在PQ面的出射点在B点下方,A错误;根据折射定律有n=,则光线在该介质中传播的路程s==,因该介质对紫光的折射率比对绿光的折射率大,可知紫光在该介质中的传播路程比绿光的小,B错误;三种色光中,该介质对紫光的折射率最大,则紫光在MN面上的折射角最小,从90°开始逐渐减小光在MN面上的入射角,光线在MN面上的折射角变小,则NP面上最先消失的是紫光,C正确;从60°开始稍微减小光在MN面上的入射角,则NP面上的入射角变大,绿光仍发生全反射,则绿光不会从NP面射出,D错误。故选C。 3.CD　光路图如图所示: tan γ=,可得折射角γ=30°,A错误;根据折射定律可得折射率n==,B错误;光在玻璃砖中传播的速度为v==,当细光束垂直ab边入射时,光在玻璃砖中传播的时间最短,为tmin==,C正确;当入射角无限接近于90°时,光在玻璃砖中传播时间最长,此时折射角接近临界角C,由n=,可得C=45°,光在玻璃砖中传播时间趋近于tmax==,D正确。故选C、D。 4.C　画出法线如图所示 由题意可知出射光线恰好与PQ平行,由几何关系可知,光线射出时的折射角r=2θ,玻璃球的折射率为n==,A错误。光在玻璃球中的传播速度为v==,光在玻璃球中传播路程s=2r cos θ=r,则光在玻璃球中的传播时间为t==,B错误。波长更长的单色光,频率更小,折射率更小,折射角更大,若换用波长更长的单色光,则光在玻璃球中传播的路程变短,光在玻璃球中传播速度变大,则传播时间变短,C正确。由几何关系及光路的可逆性(点拨:射入时的折射角等于射出时的入射角,射出时的折射角等于射入时的入射角),只要光能射入玻璃球,一定能射出玻璃球,一定不会在球内发生全反射,D错误。故选C。 方法技巧 求解光在介质中传播时间的一般思路 5.BC　由题意画出光路图如图1所示,对于与半球形采光装置相切的光线,入射角是90°,由折射定律可得n=,解得 sin r=,即r=45°,由几何关系可得OC=AB sin r= cm,则AB界面有光照射到的区域长度为AC=AO+OC= cm,A错误,B正确。无采光装置和漫射装置时,可知单色光将在导光管中发生反射,画出单色光由导光管中射出时的光路示意图如图2所示,由几何关系可知ED=3 m×tan 45°=3 m,由对称性可得,无采光装置和漫射装置时,地面上左、右两侧光斑的最远距离为x=2ED+d(破题关键),解得x=6.45 m,C正确,D错误。故选B、C。 　　 6.答案　AC面　45° 解析　由sin C==可知临界角C=45°,光从AB面垂直射入,由几何关系可知,光线第一次射到AC面时的入射角为70°,在AC面上发生全反射,反射到BC面上时的入射角为50°(大于45°),在BC面上发生全反射,反射到AC面上,入射角为30°,不发生全反射,光从AC面射出,画出光路图如图所示 则进入棱镜的光线第一次从棱镜射入空气时的出射面为AC面,设对应的折射角为θ,由折射定律有n==,解得θ=45° 7.答案　(1)　(2)n≥ 解析　(1)光垂直玻璃丝的端面AB入射,光在玻璃丝内的传播速度v= 传播时间t== (2)设光束在玻璃丝端面的入射角为i,折射角为r,折射光线射到侧面时的入射角为i',如图所示。 由折射定律得n= 由几何关系得r+i'=90° 则sin r=cos i' 光在玻璃丝中发生全反射的临界角满足sin C= 要使光线不会从侧壁“泄漏”出来,必须满足i'≥C 则有cos i'≤ cos C== 联立得≤ 要保证从端面圆心处入射的任何光线都能发生全反射,应使i=90°,代入上式解得n≥ 知识拓展　光在光导纤维内恰好发生全反射时,有两个结论: (1)光传播所用时间最长; (2)全反射的次数最多。 8.答案　(1)c　(2)37° 解析　(1)根据公式n= 可得v==c (2)光在内球面上恰好发生全反射时的光路如图所示 因为sin C== 所以sin ∠ABO=sin C= 对△ABO,由正弦定理可得= 解得sin r= 由折射定律可得n== 所以sin i=n sin r=×= 可得i=37° 1 学科网（北京）股份有限公司 $