第39讲 光的折射 全反射（专项训练）（全国通用）2027年高考物理一轮复习讲练测

**基本信息** 以玻璃砖几何形态为线索，从平面到立体递进训练光的折射与全反射，注重科学思维与模型建构 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础演练|4题型16题|多边形/圆形/组合体/三维玻璃砖，覆盖折射定律、全反射条件应用|从平面几何到三维空间，由单一玻璃砖到组合体，逐步深化折射与全反射规律的模型建构| |重难·创新|3题|结合头盔/水晶灯/雨量传感器等现实场景，考查复杂光路分析|联系实际应用，强化科学探究与问题解决能力| |真题·实战|2题|高考真题聚焦双折射/光纤检测，突出高频考点|对接高考命题趋势，巩固物理观念与科学论证能力|

第39讲 光的折射 全反射 目录 模拟·基础演练 1 题型01 光在多边形玻璃砖中的折射和全发射 1 题型02 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射 3 题型03 光在几何组合体玻璃砖中的折射和全反射 5 题型04 光的三维立体空间玻璃砖中的折射和全反射 6 重难·创新演练 8 真题·实战演练 10 模拟·基础演练 考查重点：光的折射定律、全反射 ⏳题型01 光在多边形玻璃砖中的折射和全发射 1．（2026·甘肃张掖·一模）如图所示，两细束不同颜色的平行光a、b射向厚度为d的矩形玻璃砖（置于空气中）的下表面且平行光与下表面的夹角为，设玻璃砖足够长，发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出。已知玻璃砖对a的折射率为，玻璃砖对b的折射率为，则（    ） A．平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是 B．平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是 C．玻璃砖的上表面只有一束光线射出，说明a光在上表面发生了全反射 D．玻璃砖的上表面只有一束光线射出，说明b光在上表面发生了全反射 2．（2026·安徽·模拟预测）2026年央视春晚安徽合肥分会场“皖美之瞳”灯光秀惊艳亮相。某同学观看晚会后，设计了一个光学实验研究光的折射现象，如图所示，ABC为等腰直角三棱镜，斜面AB面长度为L，P为AC边的中点，BC面镀银构成反射面，激光笔发出的蓝光从P点以入射角射入三棱镜，经折射照射在BC边的中点，反射后从AB面射出。已知光在真空中传播速度为c，下列说法正确的是（     ） A．三棱镜对蓝光的折射率为 B．蓝光在三棱镜中传播经历的时间为 C．若AC面入射角变为，则蓝光可能会在AB面发生全反射 D．若仅将蓝光变成红光，则红光可能会在AB面发生全反射 3．（2026·河南郑州·模拟预测）图1为某实心水晶奖杯，其简化图如图2所示，有一束单色光从奖杯的上表面M点以入射角射入奖杯，光线进入奖杯后到达右侧面，且在右侧面上的N点恰好发生全反射。已知奖杯的截面可视为等腰梯形，图中，，，则该奖杯的折射率为（     ） A． B． C． D． 4．（25-26高三上·安徽阜阳·期末）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，棱镜的横截面是底角为的等腰梯形。一束与平行的光线从边的中点射入棱镜，已知棱镜材料的折射率，下列说法正确的是（　　） A．光线进入棱镜后频率变小 B．若光线经边一次反射后从边射出，出射光线与边平行 C．若光线经边一次反射后从边射出，入射光线向上平移，则出射光线也向上平移 D．若棱镜材料折射率为，光线射到边的位置向右移动 ⏳题型02 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射 5．（2026·广东广州·三模）如图所示，一个均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为r的圆。一单色细光束平行直径PQ从A点射入球内，折射光线AQ与PQ夹角为30°。已知光在真空中的传播速度为c，则（     ） A．水晶球的折射率为 B．光在水晶球中的传播速度为 C．光在水晶球中的传播时间为 D．光在水晶球中发生全反射的临界角为30° 6．（2025·江西赣州·模拟预测）小李同学想知道为什么水中的气泡显得额外的亮，他认为是部分光线在气泡表面发生了全反射。于是他找来了一个光学长方体模具来分析，其横截面如图所示，中心部分是空的半径为R的圆形，外边界是正方形，圆心O也是正方形的中心，C是圆周上的一个点，B是正方形的一个中点，已知，一束单色光AB从B点射入介质，入射角为60°，折射光线为BC，折射光线在C点恰好发生全反射，下列说法正确的是（　　） A．介质对此单色光的折射率为 B．正方形的边长为 C．减小从B点入射光线的入射角，则折射光线仍会在圆周上发生全反射 D．换用波长更长的单色光仍沿着AB入射，折射光线也可能在圆周上发生全反射 7．（2026·甘肃张掖·三模）如图所示，半圆是半径为的半球形玻璃砖的截面，为圆心，为水平直径，一束单色光斜射到边上的点，点到点距离为，入射角，折射光线刚好射到半圆的最低点。现保持入射光的方向不变，将入射点在边上水平移动，当折射光线第一次到达圆弧面上时，有两点刚好发生全反射，则这两点间圆弧的长度为（　　） A． B． C． D． 8．（2026·陕西榆林·三模）如图MPN是半径为r的玻璃圆柱的横截面，一束红光从M点射入，经折射后从P点射出玻璃圆柱，在M点的折射角为，在P点的折射光线与MN方向的夹角为，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．玻璃圆柱对红光的折射率为 B．红光在M点的入射角为 C．红光在玻璃圆柱中传播的时间为 D．换成绿光沿原光路射入玻璃圆柱，绿光在玻璃圆柱中的传播时间比红光短 ⏳题型03 光在几何组合体玻璃砖中的折射和全反射 9．（2026·四川内江·三模）如图甲所示，可利用光学原理实现“变脸”效果。用透明有机玻璃制成的长方体，被两块有机玻璃隔成两个等腰直角三角形槽，槽内装满折射率与有机玻璃相同（均为1.5）的透明液体；槽上面内侧贴有“红脸”图案，右面内侧贴有“蓝脸”图案，平面镜平行于隔离玻璃板放置，如图乙所示。下列说法中正确的是（    ） A．两隔板间只有空气时，观察者在平面镜中看到的是“红脸” B．两隔板间只有空气时，观察者在平面镜中看到的是“蓝脸” C．向两隔板间缓慢注入透明液体至装满的过程中，观察者将在平面镜中看到“蓝脸”变成“红脸” D．两隔板间装满透明液体，现将两隔板间的透明液体缓慢抽完的过程中，观察者将在平面镜中看到“红脸”变成“蓝脸” 10．（2026·山东泰安·模拟预测）激光雷达（LiDAR）是自动驾驶技术的核心传感器，其光学系统常由棱镜和透镜组合构成。简化图如图所示，等腰直角三角形ABC为三棱镜的横截面，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心，O′O为半球形玻璃砖的对称轴。间距为R的两激光束从空气中由左侧垂直AB边射入棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，反射光线关于轴线O′O对称，最后会聚于玻璃砖另一侧探测点P。半球形玻璃砖的折射率为，光在真空中的传播速度为c，不考虑光的多次反射。 (1)要使光线不能从三棱镜的AC边射出，求三棱镜折射率的最小值； (2)求激光从开始进入半球形玻璃砖到会聚到P点的时间。 11．（2026·陕西榆林·模拟预测）如图所示，材料相同的半圆形玻璃砖与矩形玻璃砖相对放置，半圆形玻璃砖的半径及矩形玻璃砖的厚度均为，半圆形玻璃砖的直径面与矩形玻璃砖左侧面平行且相距。一束单色光平行中心轴由点射入，入射光线与中心轴间距为，玻璃对单色光的折射率，不考虑光在玻璃砖中的多次反射，真空中光速为。求： (1)单色光从半圆形玻璃砖射出时的折射角； (2)单色光从点入射到从矩形玻璃砖右侧面射出所用的时间。 12．（2026·山西忻州·模拟预测）扇形玻璃砖和直角三角形玻璃砖平铺在水平桌面上，其俯视图如图所示，其中扇形的半径为，圆心角为，三角形中，、的连线垂直于边，。一束激光以的入射角射向边上的点，光线从边射出后垂直于射入扇形玻璃砖。已知两玻璃砖对该光的折射率相等，长为，光在空气中的传播速度为。 (1)求两玻璃砖对该光的折射率。 (2)设光线由点射出扇形玻璃砖，请作出光线从点传播至点的光路图，并求出光线在扇形玻璃砖中传播所用的时间。 ⏳题型04 光的三维立体空间玻璃砖中的折射和全反射 13．（2026·重庆大足·模拟预测）如图所示，一个边长为等边三角形的发光元件，平放在半径为的透明半球上面，其圆心与三角形的中心重合，是半球的顶点。已知光在真空中的速度大小为，不考虑反射，则下列说法正确的是（　　） A．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 B．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 C．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最长时间 D．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最短时间 14．（2026·湖南长沙·三模）（多选）如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与成角射入，对射出的折射光线的强度随角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是由这种材料制成的透明体，左侧是半径为R的半圆柱体，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束该单色光从左侧A'点沿半径方向，且与长方体的长边成37°角射入透明体。已知光在真空中的传播速度为c，以下说法正确的是（     ） A．该透明材料的临界角是37° B．该透明材料的临界角是53° C．该透明材料的折射率为 D．光线在透明长方体中运动的总时间为 15．（2025·甘肃甘南·模拟预测）（多选）如图所示，直三棱柱玻璃体的顶面和底面均为直角三角形，且、，侧面是边长为的正方形．在侧面正中心处放置点光源，光线从侧面正中心处射出介质时的折射角为．只考虑第一次折射的情况，下列说法正确的是（    ） A．光线在侧面正中心处的入射角为 B．玻璃体对光的折射率为 C．光在侧面上发光区域的面积为 D．光在侧面上发光区域的面积为 16．（2026·湖北襄阳·二模）如图是截面为扇形的玻璃砖，扇形截面所对的圆心角为60°，平面ABCD经过特殊处理，可以将射到上面的光线全部吸收。与平面AED平行的平行光线照射在整个AEFB平面上，入射角为45°，这些光线只有一部分能从弧面CDEF射出，已知玻璃对该光的折射率为，光在真空中的传播速度为c，，求： (1)能够从弧面CDEF射出的单束光线在玻璃砖中传播的最短时间 (2)弧面CDEF上有光线射出部分的面积占它总面积的百分比 重难·创新演练 设题创新:结合现实型头盔(T17);水晶灯(T18);汽车的雨量传感器(T19)考查光的折射、全反射。 17．（2026·山西吕梁·三模）某增强现实型头盔可将计算机生成的实时虚拟影像与现实场景影像进行无缝融合，其光学系统设计如图所示。虚拟影像光线由微型显示器发出，先由面入射到棱镜2，接着由面反射后经过面、面进入棱镜1，在面发生全反射后又经过面（面镀有半反半透膜）的反射，再次通过面进入人眼。现实场景光则依次通过、、面进入人眼。关于该光学系统，下列说法正确的是（　　） A．为使现实场景光通过面时不发生偏折，棱镜3材料的折射率必须小于棱镜1材料的折射率 B．在面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的干涉原理 C．经棱镜的多次折射与反射，微型显示器发出的光能量会减弱，其本质是光子的频率降低 D．若选用折射率的材料制作棱镜1，光线在面的入射角大于30°一定可以满足全反射要求 18．（2026·河南·三模）（多选）很多场所新装修时会安装如图甲所示的水晶灯，水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。某种吊坠的截面图如图乙所示，的长度与相等，，。一束单色光从边上距点处的点以入射角射入吊坠，经界面折射后恰好直接射到上距点处的点（图中没有画出），下列说法正确的是（　　） A．该材料折射率为 B．该材料折射率为 C．该束光在点会发生全反射 D．该束光在点不会发生全反射 19．（2026·浙江·二模）（多选）汽车的雨量传感器是自动控制雨刮器工作的核心部件。其简化结构如图所示，传感器光学元件ABNMPQ紧贴在前挡风玻璃内表面，AN、BQ边与挡风玻璃垂直，若挡风玻璃外表面干燥时，a处的红外发射管发出一细束垂直MN的红外线，从AN的中点射向挡风玻璃，红外线恰好在挡风玻璃的外表面发生全反射后射向BQ中点，最终被红外接收管接收；若挡风玻璃外表面有雨水时，入射到挡风玻璃的红外线不能发生全反射，导致接收管接收的红外线变弱，从而实现自动控制雨刮的转动。若光学元件与前挡风玻璃的折射率均为1.5，则（    ） A．前挡风玻璃的厚度d为0.8cm B．红外线接收管的位置可以在b点或c点 C．红外线在光学元件、前挡风玻璃的界面一定发生了3次全反射 D．若保持红外线入射方向不变，只将红外线发射管的位置沿垂直挡风玻璃方向略上移，则接收管的位置也应略上移才能接收红外线 真题·实战演练 高频考点：光的折射定律和全反射 20．（2026·浙江·高考真题）（多选）光射入方解石晶体发生双折射，产生寻常光（光）和非常光（光）。现将一方解石晶体沿特定方向切割成相同的两块，把切割面磨成平整的光学面、用均匀等厚的薄透明树脂胶粘合在一起，形成晶体—树脂胶—晶体AC界面，制作成如图所示的光学器件ABCD（俯视图），其中，BC和AD面涂黑吸收光线。已知黄光在树脂胶中折射率；在方解石晶体中，光折射率，光折射率。一束黄光以入射角从AB面射入该器件，折射光均能到达AC面。下列说法正确的是（     ）（光从折射率为的介质射入折射率为的介质，入射角为，折射角为，有） A．光和光的光子能量不相等 B．图中光线1是光，光线2是光 C．从CD面不可能射出平行的两束光 D．当时，只有一束光从CD面射出 21．（2026·广东·高考真题）（多选）图中底端为锥形且顶角为的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有（     ） A．此光纤对该单色光的折射率为 B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的 C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强 D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第39讲 光的折射 全反射 目录 模拟·基础演练 1 题型01 光在多边形玻璃砖中的折射和全发射 1 题型02 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射 5 题型03 光在几何组合体玻璃砖中的折射和全反射 8 题型04 光的三维立体空间玻璃砖中的折射和全反射 13 重难·创新演练 17 真题·实战演练 20 模拟·基础演练 考查重点：光的折射定律、全反射 ⏳题型01 光在多边形玻璃砖中的折射和全发射 1．（2026·甘肃张掖·一模）如图所示，两细束不同颜色的平行光a、b射向厚度为d的矩形玻璃砖（置于空气中）的下表面且平行光与下表面的夹角为，设玻璃砖足够长，发现玻璃砖的上表面只有一束光线射出。已知玻璃砖对a的折射率为，玻璃砖对b的折射率为，则（    ） A．平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是 B．平行光a、b在玻璃砖下表面射入点间的距离是 C．玻璃砖的上表面只有一束光线射出，说明a光在上表面发生了全反射 D．玻璃砖的上表面只有一束光线射出，说明b光在上表面发生了全反射 【答案】A 【详解】AB．光线从空气射向玻璃砖下表面，入射角 ，根据折射定律 有 光线在玻璃砖内传播到达上表面，水平方向移动的距离为 因为 所以水平位移 只有一束光线射出，说明两束光在上表面的出射点重合； 要使出射点重合，光线在玻璃砖内的水平位移必须比光线大，即 两束光在下表面射入点间的距离应等于两束光水平位移之差， 故A正确，B错误； CD．光线通过平行玻璃砖时，上表面的入射角等于下表面的折射角。由于光从空气射入玻璃，折射角必然小于临界角，所以光线在上表面不可能发生全反射，一定能射出，故CD错误。 故选A。 2．（2026·安徽·模拟预测）2026年央视春晚安徽合肥分会场“皖美之瞳”灯光秀惊艳亮相。某同学观看晚会后，设计了一个光学实验研究光的折射现象，如图所示，ABC为等腰直角三棱镜，斜面AB面长度为L，P为AC边的中点，BC面镀银构成反射面，激光笔发出的蓝光从P点以入射角射入三棱镜，经折射照射在BC边的中点，反射后从AB面射出。已知光在真空中传播速度为c，下列说法正确的是（     ） A．三棱镜对蓝光的折射率为 B．蓝光在三棱镜中传播经历的时间为 C．若AC面入射角变为，则蓝光可能会在AB面发生全反射 D．若仅将蓝光变成红光，则红光可能会在AB面发生全反射 【答案】B 【详解】A．光路如图 几何关系可知，光在P点的折射角为则折射率，故A错误； B．光在三棱镜中传播距离因为蓝光在三棱镜中传播经历的时间联立解得，故B正确； C．若AC面入射角变为，则蓝光在AB面的入射角为，因为 可知蓝光不可能会在AB面发生全反射，故C错误； D．红光折射率比蓝光的小，根据可知，红光发生全反射的临界角比蓝光的大，因此红光不可能会在AB面发生全反射，故D错误。故选B。 3．（2026·河南郑州·模拟预测）图1为某实心水晶奖杯，其简化图如图2所示，有一束单色光从奖杯的上表面M点以入射角射入奖杯，光线进入奖杯后到达右侧面，且在右侧面上的N点恰好发生全反射。已知奖杯的截面可视为等腰梯形，图中，，，则该奖杯的折射率为（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】如图所示，设光进入玻璃砖后的折射角为，临界角为C，由几何关系可得 由折射定律可知，临界角，联立解得，化简可得 解得， 故选A。 4．（25-26高三上·安徽阜阳·期末）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，棱镜的横截面是底角为的等腰梯形。一束与平行的光线从边的中点射入棱镜，已知棱镜材料的折射率，下列说法正确的是（　　） A．光线进入棱镜后频率变小 B．若光线经边一次反射后从边射出，出射光线与边平行 C．若光线经边一次反射后从边射出，入射光线向上平移，则出射光线也向上平移 D．若棱镜材料折射率为，光线射到边的位置向右移动 【答案】B 【详解】A．光的频率由光源决定，与介质无关，因此光线进入棱镜后频率不变，故A错误； B．由题可知，光发生全反射的临界角为解得光线从AB边射入时的入射角 根据光的折射规律可得解得其折射角经BC边全反射后，从CD边射出，由几何关系和光的折射规律可知，出射光线与BC边平行，故B正确； C．若入射光线向上平移，作出光的折射光路图如图所示 结合上述分析及光路的对称翻转可知，从CD边出射的位置会向下平移，故C错误； D．若棱镜材料折射率为，光线在AB边的折射角减小，传播方向更靠近法线，因此射到BC边的位置会向左移动，故D错误。故选B。 ⏳题型02 光在圆形玻璃砖中的折射和全反射 5．（2026·广东广州·三模）如图所示，一个均匀的透明水晶球，过球心的截面是半径为r的圆。一单色细光束平行直径PQ从A点射入球内，折射光线AQ与PQ夹角为30°。已知光在真空中的传播速度为c，则（     ） A．水晶球的折射率为 B．光在水晶球中的传播速度为 C．光在水晶球中的传播时间为 D．光在水晶球中发生全反射的临界角为30° 【答案】B 【详解】A．连接OA，由几何关系可知为等腰三角形，折射角，由于入射光线平行于直径PQ，根据几何关系可知，入射角，根据折射定律有 代入数据解得，故A错误； B．根据光在介质中的传播速度与折射率的关系有 解得，故B正确； C．由几何关系可知，光在水晶球中传播的距离为 解得 光在水晶球中的传播时间为 解得，故C错误； D．设光在水晶球中发生全反射的临界角为，则有 解得 因为，可知临界角不为，故D错误。故选B。 6．（2025·江西赣州·模拟预测）小李同学想知道为什么水中的气泡显得额外的亮，他认为是部分光线在气泡表面发生了全反射。于是他找来了一个光学长方体模具来分析，其横截面如图所示，中心部分是空的半径为R的圆形，外边界是正方形，圆心O也是正方形的中心，C是圆周上的一个点，B是正方形的一个中点，已知，一束单色光AB从B点射入介质，入射角为60°，折射光线为BC，折射光线在C点恰好发生全反射，下列说法正确的是（　　） A．介质对此单色光的折射率为 B．正方形的边长为 C．减小从B点入射光线的入射角，则折射光线仍会在圆周上发生全反射 D．换用波长更长的单色光仍沿着AB入射，折射光线也可能在圆周上发生全反射 【答案】D 【详解】A．根据题意，光在C点恰好发生全反射，则介质对此单色光的折射率为，A错误； B．对B点发生的折射，设∠OBC为，根据折射定律可知 ，所以 设正方形的边长为，由正弦定理有 解得，B错误； C．减小从B入射光线的入射角，折射光线射向圆周时入射角也会减小，因此不会发生全反射，C错误； D．换用波长更长的单色光虽然对应的光的折射率减小，发生全反射的临界角增大，但是B处出射的折射光线的折射角也会增大，因此从圆周上入射的光线的入射角也会增大，因此也有可能发生全反射，D正确。 故选D。 7．（2026·甘肃张掖·三模）如图所示，半圆是半径为的半球形玻璃砖的截面，为圆心，为水平直径，一束单色光斜射到边上的点，点到点距离为，入射角，折射光线刚好射到半圆的最低点。现保持入射光的方向不变，将入射点在边上水平移动，当折射光线第一次到达圆弧面上时，有两点刚好发生全反射，则这两点间圆弧的长度为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】设折射角为，在△DOB中，，，则 即根据折射定律代入已知条件可得根据解得临界角C=45° 设O点右侧射到圆弧面上E点的光恰好发生全反射，O点左侧射到圆弧面上F点的光恰好发生全反射，光路如图所示 由几何关系可知，图中，，故EF圆弧长度 故选B。 8．（2026·陕西榆林·三模）如图MPN是半径为r的玻璃圆柱的横截面，一束红光从M点射入，经折射后从P点射出玻璃圆柱，在M点的折射角为，在P点的折射光线与MN方向的夹角为，光在真空中的传播速度为c，下列说法正确的是（　　） A．玻璃圆柱对红光的折射率为 B．红光在M点的入射角为 C．红光在玻璃圆柱中传播的时间为 D．换成绿光沿原光路射入玻璃圆柱，绿光在玻璃圆柱中的传播时间比红光短 【答案】C 【详解】A．为等腰三角形， 圆心角，可得点法线与水平的夹角为。 结合出射光线与夹角为，可得点出射折射角（空气中折射光线与法线的夹角）为入射角，根据折射定律解得折射率为，故A错误； B．对点入射，由折射定律得入射角故B错误； C．由余弦定理，长度为即红光在玻璃中速度 传播时间故C正确； D．绿光折射率大于红光，，光在玻璃中速度更小；结合时间推导可得 越大，传播时间越长，因此绿光传播时间比红光更长，故D错误。故选C。 ⏳题型03 光在几何组合体玻璃砖中的折射和全反射 9．（2026·四川内江·三模）如图甲所示，可利用光学原理实现“变脸”效果。用透明有机玻璃制成的长方体，被两块有机玻璃隔成两个等腰直角三角形槽，槽内装满折射率与有机玻璃相同（均为1.5）的透明液体；槽上面内侧贴有“红脸”图案，右面内侧贴有“蓝脸”图案，平面镜平行于隔离玻璃板放置，如图乙所示。下列说法中正确的是（    ） A．两隔板间只有空气时，观察者在平面镜中看到的是“红脸” B．两隔板间只有空气时，观察者在平面镜中看到的是“蓝脸” C．向两隔板间缓慢注入透明液体至装满的过程中，观察者将在平面镜中看到“蓝脸”变成“红脸” D．两隔板间装满透明液体，现将两隔板间的透明液体缓慢抽完的过程中，观察者将在平面镜中看到“红脸”变成“蓝脸” 【答案】A 【详解】AB．两隔离玻璃板之间只有空气时，光线从折射率的液体射向空气，入射角为。临界角 满足 因为 所以入射角大于临界角，发生全反射。光路图如图1所示，观察者在平面镜上看到的是“红脸”，故A正确，B错误； CD．两隔离玻璃板之间充满透明液体A时，由于透明液体A的折射率与有机玻璃的折射率相同，所以光路图如图2所示，向两隔离玻璃板之间缓慢注入透明液体A直至装满的过程，观察者将在平面镜上看到“红脸”换成“蓝脸”。将两隔离玻璃板之间的透明液体A缓慢抽出直至抽完的过程，观察者将在平面镜上看到“蓝脸”换成“红脸”。故CD错误。 故选A。 10．（2026·山东泰安·模拟预测）激光雷达（LiDAR）是自动驾驶技术的核心传感器，其光学系统常由棱镜和透镜组合构成。简化图如图所示，等腰直角三角形ABC为三棱镜的横截面，半球形玻璃砖的半径为R，O为球心，O′O为半球形玻璃砖的对称轴。间距为R的两激光束从空气中由左侧垂直AB边射入棱镜，经AC边反射后进入半球形玻璃砖，反射光线关于轴线O′O对称，最后会聚于玻璃砖另一侧探测点P。半球形玻璃砖的折射率为，光在真空中的传播速度为c，不考虑光的多次反射。 (1)要使光线不能从三棱镜的AC边射出，求三棱镜折射率的最小值； (2)求激光从开始进入半球形玻璃砖到会聚到P点的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）依题意，可知光射到三棱镜AC边的入射角为，由可得 所以三棱镜的折射率至少为 （2）如图所示，光在半球形玻璃砖内传播过程，设由D点进入，由球形玻璃砖下端点E点射出，由两条光束会聚到P点，光束的间距为,可知，由折射定律得 得θ2＝60°，由几何关系得 光在玻璃砖中的传播速度光在玻璃砖中的传播时间光射出玻璃砖后的传播时间 所以总时间 11．（2026·陕西榆林·模拟预测）如图所示，材料相同的半圆形玻璃砖与矩形玻璃砖相对放置，半圆形玻璃砖的半径及矩形玻璃砖的厚度均为，半圆形玻璃砖的直径面与矩形玻璃砖左侧面平行且相距。一束单色光平行中心轴由点射入，入射光线与中心轴间距为，玻璃对单色光的折射率，不考虑光在玻璃砖中的多次反射，真空中光速为。求： (1)单色光从半圆形玻璃砖射出时的折射角； (2)单色光从点入射到从矩形玻璃砖右侧面射出所用的时间。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）作出光路图如下图所示： 根据几何关系可知折射率解得根据几何关系由解得单色光从半圆形玻璃砖射出时的折射角 （2）由几何关系又解得由几何关系可知，，光在玻璃中传播速度光在玻璃中传播时间光在空气中传播时间总时间。 12．（2026·山西忻州·模拟预测）扇形玻璃砖和直角三角形玻璃砖平铺在水平桌面上，其俯视图如图所示，其中扇形的半径为，圆心角为，三角形中，、的连线垂直于边，。一束激光以的入射角射向边上的点，光线从边射出后垂直于射入扇形玻璃砖。已知两玻璃砖对该光的折射率相等，长为，光在空气中的传播速度为。 (1)求两玻璃砖对该光的折射率。 (2)设光线由点射出扇形玻璃砖，请作出光线从点传播至点的光路图，并求出光线在扇形玻璃砖中传播所用的时间。 【答案】(1) (2) ， 【详解】（1）设光在AC面的折射角为，由题意为直角三角形，，因此AC与水平方向夹角为 光线从边射出后垂直于射入扇形玻璃砖，则光线垂直BC出射，故玻璃内折射光线沿竖直方向，可得折射角根据折射定律 代入入射角得 （2）由AP长度 ，结合几何关系，M点（入射点）到圆心O的距离 代入计算则 光线竖直向上传播到圆弧面N点，ON为半径，入射角 玻璃的全反射临界角满足，因此，发生全反射。 光路图如图所示，最终刚好垂直OE射出。 由几何关系反射后，从N到L的长度为，从L到出射点Q的长度为，总路程光在玻璃中速度因此传播时间 ⏳题型04 光的三维立体空间玻璃砖中的折射和全反射 13．（2026·重庆大足·模拟预测）如图所示，一个边长为等边三角形的发光元件，平放在半径为的透明半球上面，其圆心与三角形的中心重合，是半球的顶点。已知光在真空中的速度大小为，不考虑反射，则下列说法正确的是（　　） A．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 B．若所有光都能够从球面射出去，则半球的折射率 C．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最长时间 D．若半球的折射率为，从三角形发光元件发出的光到达半球形顶点的最短时间 【答案】A 【详解】AB．在相同情况下，三角形光源顶点处发出的光比光源其它部分发出的光到达界面时的入射角都大。因此只要顶点处发出的光能折射出去，其它部分发出的光一定能折射出去。如图所示 在界面处的临界角C满足 根据正弦定理有 当α等于90°时θ 最大，且最大值满足 当θm = C时恰好在界面发生全反射，联立解得 故要使光都能从球面射出去，折射率应满足，故A正确,B错误； C．根据几何关系，可知从三角形某一顶点到半球顶点A的距离最大，时间最长。设三角形某一顶点到圆心的距离为x，到顶点A的距离为s，如图所示 根据几何关系有又则最长的时间为 联立解得光线从到顶点A的最长时间，故C错误； D．根据几何关系可知，从边的中点射到A点的光传播时间最短，传播距离 则最长的时间为，故D错误。故选A。 14．（2026·湖南长沙·三模）（多选）如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束单色细光束由真空沿着径向与成角射入，对射出的折射光线的强度随角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示。图丙是由这种材料制成的透明体，左侧是半径为R的半圆柱体，右侧是长为8R、高为2R的长方体，一束该单色光从左侧A'点沿半径方向，且与长方体的长边成37°角射入透明体。已知光在真空中的传播速度为c，以下说法正确的是（     ） A．该透明材料的临界角是37° B．该透明材料的临界角是53° C．该透明材料的折射率为 D．光线在透明长方体中运动的总时间为 【答案】BCD 【详解】A．设光线在平面AB处的入射角为，图中是入射光线与界面AB的夹角，因此有 由图乙可知，当时开始出现折射光线，此时入射角恰好等于临界角，解得，故A错误； B．由图乙可知，当时无折射光线，说明此时发生全反射；当时折射光线开始出现，对应的入射角为临界角，根据几何关系有解得，故B正确； C．光线由该透明材料射向真空，发生全反射的临界条件为解得 代入以及，解得，故C正确； D．光线沿半圆柱体的半径方向入射，在曲面处入射角为，传播方向不变。进入长方体后，光线与长边的夹角为，在上下表面反射后该夹角保持不变。将反射光路展开，设光线在长方体内运动的总路程为，其水平方向的总位移为8R，根据几何关系有解得光在该材料中的传播速度为解得光线在长方体中运动的总时间为解得，故D正确。故选BCD。 15．（2025·甘肃甘南·模拟预测）（多选）如图所示，直三棱柱玻璃体的顶面和底面均为直角三角形，且、，侧面是边长为的正方形．在侧面正中心处放置点光源，光线从侧面正中心处射出介质时的折射角为．只考虑第一次折射的情况，下列说法正确的是（    ） A．光线在侧面正中心处的入射角为 B．玻璃体对光的折射率为 C．光在侧面上发光区域的面积为 D．光在侧面上发光区域的面积为 【答案】BC 【详解】AB．光线从侧面正中心处射出介质时的折射角，由几何关系知入射角 根据折射定律有，故A错误，B正确； CD．设光从玻璃体射出时发生全反射的临界角为，则 解得 作出光射到侧面上的光路图如图所示 则有 发光区域半径 发光区域面积，故C正确，D错误。 故选BC。 16．（2026·湖北襄阳·二模）如图是截面为扇形的玻璃砖，扇形截面所对的圆心角为60°，平面ABCD经过特殊处理，可以将射到上面的光线全部吸收。与平面AED平行的平行光线照射在整个AEFB平面上，入射角为45°，这些光线只有一部分能从弧面CDEF射出，已知玻璃对该光的折射率为，光在真空中的传播速度为c，，求： (1)能够从弧面CDEF射出的单束光线在玻璃砖中传播的最短时间 (2)弧面CDEF上有光线射出部分的面积占它总面积的百分比 【答案】(1) (2)75% 【详解】（1）设在弧DE上发生全反射的临界光线在AE上的折射角为，光在AE上的入射角为，光在介质中的临界角为C，设最短距离为s，最短时间为t 由折射定律有，又 设该光线在弧DE上入射点位置的法线OP与AE间的夹角为，由几何关系有 解得 由正弦定理得 且， 联立上述式子得 （2）弧面CDEF上有光线射出部分的面积占它总面积的百分比等于有光射出区域对应圆心角占截面所对圆心角的百分比，故 重难·创新演练 设题创新:结合现实型头盔(T17);水晶灯(T18);汽车的雨量传感器(T19)考查光的折射、全反射。 17．（2026·山西吕梁·三模）某增强现实型头盔可将计算机生成的实时虚拟影像与现实场景影像进行无缝融合，其光学系统设计如图所示。虚拟影像光线由微型显示器发出，先由面入射到棱镜2，接着由面反射后经过面、面进入棱镜1，在面发生全反射后又经过面（面镀有半反半透膜）的反射，再次通过面进入人眼。现实场景光则依次通过、、面进入人眼。关于该光学系统，下列说法正确的是（　　） A．为使现实场景光通过面时不发生偏折，棱镜3材料的折射率必须小于棱镜1材料的折射率 B．在面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的干涉原理 C．经棱镜的多次折射与反射，微型显示器发出的光能量会减弱，其本质是光子的频率降低 D．若选用折射率的材料制作棱镜1，光线在面的入射角大于30°一定可以满足全反射要求 【答案】B 【详解】A．为使现实场景光进出光学系统前后不发生偏折，即现实场景在棱镜3与棱镜1中沿直线传播，可知棱镜3材料的折射率必须等于棱镜1材料的折射率，故A错误； B．在面的外表面镀一层增透膜可使人眼看到的景象更加明亮，是利用了光的干涉原理，故B正确； C．经棱镜的多次折射与反射，微型显示器发出的光能量会减弱，其本质是有一部分光在界面上发生了反射，光子的频率不变，故C错误； D．在面发生全反射，根据折射率与临界角的关系有解得 即由于可知若选用折射率的材料制作棱镜1，光线在面的入射角大于30°不可以满足全反射要求，故D错误。故选B。 18．（2026·河南·三模）（多选）很多场所新装修时会安装如图甲所示的水晶灯，水晶灯下方的吊坠可以提高灯体的稳定性，其多面棱角的形状使光线在内部多次反射，减少眩光。某种吊坠的截面图如图乙所示，的长度与相等，，。一束单色光从边上距点处的点以入射角射入吊坠，经界面折射后恰好直接射到上距点处的点（图中没有画出），下列说法正确的是（　　） A．该材料折射率为 B．该材料折射率为 C．该束光在点会发生全反射 D．该束光在点不会发生全反射 【答案】BC 【详解】AB．一束单色光从边上距点处的点以入射角射入吊坠，经界面折射后恰好直接射到上距点处的点，根据几何关系可知折射角正切值 所以折射角为30°，折射率，故A错误，B正确； CD．该材料的全反射临界角满足 根据几何关系可知，光线在点的入射角 因为， 即，所以，光线在点发生全反射。故C正确，D错误。 故选BC。 19．（2026·浙江·二模）（多选）汽车的雨量传感器是自动控制雨刮器工作的核心部件。其简化结构如图所示，传感器光学元件ABNMPQ紧贴在前挡风玻璃内表面，AN、BQ边与挡风玻璃垂直，若挡风玻璃外表面干燥时，a处的红外发射管发出一细束垂直MN的红外线，从AN的中点射向挡风玻璃，红外线恰好在挡风玻璃的外表面发生全反射后射向BQ中点，最终被红外接收管接收；若挡风玻璃外表面有雨水时，入射到挡风玻璃的红外线不能发生全反射，导致接收管接收的红外线变弱，从而实现自动控制雨刮的转动。若光学元件与前挡风玻璃的折射率均为1.5，则（    ） A．前挡风玻璃的厚度d为0.8cm B．红外线接收管的位置可以在b点或c点 C．红外线在光学元件、前挡风玻璃的界面一定发生了3次全反射 D．若保持红外线入射方向不变，只将红外线发射管的位置沿垂直挡风玻璃方向略上移，则接收管的位置也应略上移才能接收红外线 【答案】AC 【详解】A．恰好在挡风玻璃的外表面发生全反射，解得，A正确； BC．恰好在挡风玻璃发生全反射，在AN、BQ边也一定发生全反射，B错误，C正确； D．由对称性，接收管应略下移才能接收红外线，D错误。故选AC。 真题·实战演练 高频考点：光的折射定律和全反射 20．（2026·浙江·高考真题）（多选）光射入方解石晶体发生双折射，产生寻常光（光）和非常光（光）。现将一方解石晶体沿特定方向切割成相同的两块，把切割面磨成平整的光学面、用均匀等厚的薄透明树脂胶粘合在一起，形成晶体—树脂胶—晶体AC界面，制作成如图所示的光学器件ABCD（俯视图），其中，BC和AD面涂黑吸收光线。已知黄光在树脂胶中折射率；在方解石晶体中，光折射率，光折射率。一束黄光以入射角从AB面射入该器件，折射光均能到达AC面。下列说法正确的是（     ）（光从折射率为的介质射入折射率为的介质，入射角为，折射角为，有） A．光和光的光子能量不相等 B．图中光线1是光，光线2是光 C．从CD面不可能射出平行的两束光 D．当时，只有一束光从CD面射出 【答案】BD 【详解】A．o光和e光是同一束黄光分解得到的，二者频率相同，光子能量，因此光子能量相等，故A错误； B．在左侧方解石中，o光折射率大于e光折射率，根据折射定律，相同入射角下，折射率越大折射角越小，因此光线1是e光，光线2是o光，故B正确； C． 两束光穿过树脂胶进入右侧方解石后，传播方向均平行于原入射树脂胶方向，最终从CD面出射进入空气时，可以得到两束平行的出射光（也可看作通过两个平行玻璃砖模型），故C错误； D．e光从方解石射入树脂胶是从光疏介质进入光密介质，不会发生全反射，一定能穿过树脂胶；而o光从方解石射入树脂胶是光密到光疏，存在全反射临界角。 入射光从空气以入射角射入AB面，设进入左方解石后，o光的折射角为，根据折射关系： 整理得： 由于，AB面的法线与AC面恰好平行，因此o光入射到AC界面时，光线与AC面法线的夹角满足几何关系： o光从方解石射入树脂胶，发生全反射的临界角满足全反射条件： 要让o光发生全反射，需要入射角 整理得到： o光在AC面发生全反射，被涂黑的面吸收，最终只有e光从CD面射出，故D正确。 故选 BD。 21．（2026·广东·高考真题）（多选）图中底端为锥形且顶角为的直光纤，可用于检测流动液体中的空气泡，某单色光从光纤顶端左部入射，平行于轴线方向传播，探测器在光纤顶端右部探测锥面反射光的光强，已知锥面外为空气时，该单色光在锥面恰好发生全反射，空气折射率取1，被测液体折射率大于此光纤折射率。下列说法正确的有（     ） A．此光纤对该单色光的折射率为 B．该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的 C．锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变强 D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明检测到气泡 【答案】AD 【详解】A．画出光路图如图所示 根据几何关系可知，该单色光在锥面发生全反射的临界角 根据临界角公式 可得此光纤对该单色光的折射率为，故A正确； B．根据 可得该单色光在此光纤中的传播速度为 可知该单色光在此光纤中的传播速度是真空中光速的，故B错误； C．光从折射率大的介质到折射率小的介质中，才可能发生全反射，被测液体折射率大于此光纤折射率，则锥面浸入液体部分，光不会发生全反射，即锥面浸入液体过程中，探测到的光强相对于浸入液体前变弱，故C错误； D．锥面完全浸入液体后，若探测到的光强在变强，说明光在某些地方发生了全反射，发生全反射的地方即有空气，说明检测到气泡，故D正确。 故选AD。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 第39讲光的折射全反射 模拟•基础演练 1.【答案】A 2.【答案】B 3.【答案】A 4.【答案】B 5.【答案】B 6.【答案】D 7.【答案】B 8.【答案】C 9.【答案】A 10.【答案】0)2 22c 13R 11.【答案】(0)60 23c 12.【答案】(1) (20 n=v3 1=2V3R 13.【答案】A 14.【答案】BCD 15.【答案】BC 重难·创新演练 17.【答案】B 18.【答案】BC 19.【答案】AC 112 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 真题，实战演练 20.【答案】BD 21.【答案】AD 212