4.3 光的全反射(Word练习)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

**基本信息** 高中物理“光的全反射”同步练，采用“基础对点练（3题）+素养综合练（1题）”分层设计，通过概念理解、实际应用到综合问题的递进路径巩固知识，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础对点练|全反射理解、临界角计算、光纤/景观池应用|题1结合冰晕现象考查折射率与临界角关系（单选），题2-3以光纤、灯光秀为情境设计应用（单选+多选），强化物理观念| |素养综合练|全反射条件与几何光学综合应用|题4以“矫姿眼镜”为真实情境，需分析三棱镜角度及折射率条件（计算题），提升科学推理与模型建构能力|

3.光的全反射 题组一　全反射的理解及有关计算 1.（2026•四川成都高三上零诊模拟）“寒夜灯柱”如图甲，是一种可与极光比肩的冰晕现象，因大气中的冰晶反射灯光而形成。简化光路如图乙所示，一束灯光（复色光）从左侧界面折射进入冰晶，分离成两束单色光a和b，再经右侧界面反射，又从左侧界面折射出来被游客看到。下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，a光的速度比b光大 B．若在同一界面发生全反射，a光的临界角比b光大 C．若在同一界面发生全反射，a光的临界角比b光小 D．单色光a和b与冰晶右侧的反射是全反射 题组二　全反射的应用 2.（2025•四川成都高二下半期考试）光纤通信有传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点，我国的光纤通信起步较早，现已成为技术先进的几个国家之一。如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空）。一束激光由光导纤维左端的点O以α=45°的入射角射入一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面A点（侧面与过O的法线平行）发生全反射，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） A．光纤内芯的折射率比外套的小 B．光纤材料的折射率n= C．若增大在O点的入射角α，折射光线到侧面后也能发生全反射 D．θ=60° 3.〔多选〕夜晚公园景观池有可变化形状的灯光秀，其原理如图甲所示，将一个半圆形线状光源水平放在水池水面下，通过支架（图中未画出）可以调节光源距离水面的深度h，随着h不同，人们在水面上会看到不同形状的发光区域。已知半圆形线光源的半径为R，水的折射率为n=，下列说法中正确的有（　　） A．当h=R时，水面上的发光区域会呈现类似乙图所示的“月牙”形状 B．当h=R时，水面上的发光区域会呈现类似丙图所示的“爱心”形状 C．当h=R时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状 D．h越大，水面上发光区域的面积越小 4.（2025•四川成都高三下模拟考试）我们坐在书桌旁读书写字时，长时间的低头会引起颈椎的疲劳，脊柱就会发生相应的变形。某同学利用所学几何光学的知识，设计了一款“矫姿眼镜”，这样就可以在平视状态下完成阅读和书写。如图甲所示，该同学首先以正确的坐姿坐在桌子旁，并找出平时习惯观看的位置P，量出眼睛Q与P的连线与水平方向OP的夹角θ为60°，为了平视时能看到P点，该同学在眼睛的前面设计了一个如图乙所示的三棱镜ABC，使从P点发出与AC面垂直的光线，在BC面发生全反射后沿水平方向传播，且垂直AB面射出三棱镜。三棱镜的大小以及三棱镜到眼睛的距离远小于眼睛到P点的距离，求： （1）三棱镜中∠A和∠B的大小； （2）三棱镜的折射率应满足的条件。 答案 3.光的全反射 1.C　根据折射率公式、折射率与光速、临界角的关系有n===，由光路图可知，光从空气进入介质中时，入射角相等，a的折射角小一些，则a光折射率大、临界角小、同介质中波速小，b光折射率小、临界角大、同介质中波速大，选项A、B错误；结合上述可知，a光折射率大一些，折射率越大，临界角越小，选项C正确；根据图示光路图，简化图中左右界面平行，右侧界面的入射角等于左侧界面的折射角，可知右侧界面的入射角小于临界角，光在右侧界面没有发生全反射，所以简化光路图中“寒夜灯柱”的形成过程没有全反射，选项D错误。 2.B　激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，选项A错误；光在O点折射，满足=n，在A点恰好发生全反射有sin θ=，可求出tan θ=，故θ≠60°，选项D错误；由tan θ==，又sin2θ＋cos2θ=1，可得，sin θ=，则光纤的折射率n==，选项B正确；增大α，在侧面上的入射角变小，侧面上的入射角小于临界角，不再发生全反射，选项C错误。 3.AC　取线光源上某一点作为点光源，点光源发出的光在水面上有光射出的形状为圆形，设此圆形的半径为r，点光源发出的光线在水面恰好发生全反射的光路图如图所示，由sin C==可得tan C=，根据几何关系可得r=htan C=h，则一个点发出的光在水面上能看到半径r=h的圆， 对于半圆形线光源在水面上的发光区域，可看作是圆的圆心沿半圆弧移动时圆扫过的区域，如图所示，可得，当r＜R，即h＜R时，水面上的发光区域会呈现类似乙图所示的“月牙”形状，当r≥R，即h≥R时，水面上的发光区域恰会呈现类似丙图所示的“爱心”形状，选项A、C正确，选项B错误；结合上述分析可知，h越大，水面上发光区域的面积越大，选项D错误。 4.（1）60°　60°　（2）n≥ 解析：（1）光路图如图所示，∠A两边与θ的两边相互垂直，所以∠A=θ=60° 由几何关系可知∠B=i，2i＋θ=180° 因此∠B=60°。 （2）设临界角为C，有sin C= 光线要在BC面发生全反射，应满足的条件i≥C， 即sin 60°≥ 所以折射率n≥。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $