第4章 第3节 光的全反射&第4节 光导纤维及其应用(作业本)-（配套课件）【顶尖课课练】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦光的全反射及光导纤维应用，通过天宫课堂水球实验等实例导入，从光的折射规律过渡到全反射条件，构建“条件-现象-应用”的学习支架，帮助学生衔接前后知识脉络。 其亮点是以限时训练为载体，融合科学思维与科学态度，基础题如全反射条件判断强化物理观念，提升题如光纤折射率计算培养科学推理能力，结合光导纤维等科技应用实例，助力学生深化理解，教师可依托此资料高效开展教学。

作业本 第4章 光的折射和全反射 第3节 光的全反射 第4节 光导纤维及其应用 《顶尖课课练·物理（选择性必修 第一册）（鲁科版）》配套课件 1 （限时30分钟） ◆夯实基础 1.光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是( ) B A. 光从玻璃射到分界面上，入射角足够小 B. 光从玻璃射到分界面上，入射角足够大 C. 光从空气射到分界面上，入射角足够小 D. 光从空气射到分界面上，入射角足够大 解析 发生全反射的条件：光由光密介质射入光疏介质，入射角大于等 于临界角，B正确。 2 2.下列关于光纤的说法中，正确的是( ) C A. 光纤是由高级金属制成的，所以它比普通电线容量大 B. 光纤是非常细的特制玻璃丝，但导电性能特别好，所以它比普通电 线衰减小 C. 光纤是非常细的特制玻璃丝，由内芯和外层透明介质两层组成，光 纤是利用全反射原理来实现光的传导的 D. 在实际应用中，光纤必须呈笔直状态，因为弯曲的光纤是不能传导 光的 3 解析 光导纤维的作用是传导光，它是直径为几微米到几十微米之间的 特制玻璃丝，且由内芯和外层透明介质两层组成，内芯的折射率比外层 透明介质的大。载有声音、图像及各种数字信号的激光传播时，在内芯 和外层透明介质的界面上发生全反射，光纤具有容量大、衰减小、抗干 扰性强等特点。在实际应用中，光纤是可以弯曲的。所以，选项C正确。 4 3.如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学 实验，在失重环境下，往大水球中央注入空气，形 成了一个空气泡，气泡看起来很明亮，其主要原因 是( ) C A. 气泡表面有折射没有全反射 B. 光射入气泡衍射形成“亮斑” C. 气泡表面有折射和全反射 D. 光射入气泡干涉形成“亮斑” 解析 当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入射角大于或等 于临界角，发生了全反射现象；还有一部分光折射到内壁然后再折射出 去，所以水中的空气泡看起来比较亮，故C正确。 5 4.光线由某种介质射向与空气的分界面，当入射角大于 时折射光线 消失，由此可断定这种介质的折射率是( ) B A. B. C. D. 解析 入射角大于 时折射光线消失，即这种介质的临界角 ， 所以 ，故B正确。 6 5.如图所示，光液面传感器有一个像试管模样的玻璃管，中央插一块两 面反光的玻璃板，入射光线在玻璃管内壁与反光板之间来回发生反射， 进入玻璃管底部，然后在另一侧反射而出（与光纤原理相同）。当透明 液体的折射率大于管壁玻璃的折射率时，就可以通过光液面传感器监测 出射光的强弱来判定玻璃管是否被液体包住了，从而了解液面的高度。 下列说法正确的是( ) C A. 玻璃管被液体包住之后，出射光强度增强 B. 玻璃管被液体包住之后，出射光消失 C. 玻璃管被液体包住之后，出射光强度减弱 D. 玻璃管被液体包住之后，出射光强度不变 7 解析 玻璃管被液体包住之前，由于玻璃管之外是 光疏介质空气，光线发生全反射，没有光线从玻璃 管壁射出。当玻璃管被透明液体包住之后，如果液 体的折射率大于玻璃的折射率，光线不再发生全反 射，有一部分光线透过玻璃管壁进入液体，反射光的强度会减弱，故C 项正确。 8 6.一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖， 点为该玻璃砖截面的圆心，下 列能正确描述其光路的是( ) A A. B. C. D. 解析 光从空气进入玻璃，在分界面上会发生折射，且折射角小于入射 角，故B、D错误；光从玻璃进入空气折射角应大于入射角，所以C错误； 若满足入射角大于等于临界角的情况，则会发生全反射，故A正确。 9 7.（多选）如图所示， 是两面平行的透明玻璃 砖，面和 面是玻璃和空气的分界面，分别设为界 面Ⅰ和界面Ⅱ。光线从界面Ⅰ射入玻璃砖，再从界面Ⅱ射 CD A. 只要入射角足够大，光线在界面Ⅰ上可能发生全反射现象 B. 只要入射角足够大，光线在界面Ⅱ上可能发生全反射现象 C. 不管入射角多大，光线在界面Ⅰ上都不可能发生全反射现象 D. 不管入射角多大，光线在界面Ⅱ上都不可能发生全反射现象 出，回到空气中，若改变光到达界面Ⅰ时的入射角，则 ( ) 10 解析 在界面Ⅰ光由空气进入玻璃砖，是由光疏介质进入光密介质，不管 入射角多大，都不能发生全反射现象，则选项C正确；在界面Ⅱ光由玻 璃进入空气，是由光密介质进入光疏介质，但是，由于界面Ⅰ和界面Ⅱ 平行，光由界面Ⅰ进入玻璃后再到达界面Ⅱ，在界面Ⅱ上的入射角等于在 界面Ⅰ上的折射角，入射角总是小于临界角，因此也不会发生全反射现 象，选项D正确。 11 8.光线从折射率为的介质中射向空气，如果入射角为 ，如图所示 光路可能的是 ( ) C A. B. C. D. 解析 根据可求出临界角为 ，由于入射角大于临界角，则 必定发生全反射，因此只有反射光线而无折射光线。 12 9.若一束光从某介质进入真空，方向如图所示，则下列判断中正确的是 ( ) B A. 该介质的折射率是 B. 该介质的折射率是 C. 该介质相对真空发生全反射的临界角是 D. 光线按如图所示的方向入射，无论怎样改变入射 方向，都不可能发生全反射现象 13 解析 由题意知，入射角 ，折射角 ， 由折射定律可得 ，A项错误，B 项正确；发生全反射的临界角为， ， ，， ，C项错误；光线按 如图所示的方向入射，当入射角大于等于临界角时，就会发生全反射现 象，D项错误。 14 ◆提升能力 10.光导纤维是利用光的全反射来传输光信号的。如图 所示，一光导纤维内芯折射率为，外层折射率为 ， 一束光信号与界面夹角 由内芯射向外层，要在界面 发生全反射，必须满足的条件是( ) A A. ， 小于某一值 B. ， 大于某一值 C. ， 大于某一值 D. ， 小于某一值 15 解析 要使光信号在内芯与外层的界面上发生全反射， 必须让内芯折射率大于外层折射率 ，同时入射角 须大于某一值，故 应小于某一值，故A正确。 11.（多选）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面 的单色光从 空气射向点，并偏折到点，已知入射方向与边 的夹角为 ，、分别为边、 的中点，则( ) AC A. 该棱镜的折射率为 B. 光在 点发生全反射 C. 光从空气进入棱镜，波长变小 D. 从点出射的光束与入射到 点的光束平行 17 解析 在点作出法线可知入射角为 ，折射角为 ，由 得 折射率为，A正确；由光路的可逆性可知，在 边上的入射角小于 临界角，不会发生全反射，B错误；由 ，可知C正确；由几何 关系知，在点入射角为 ，折射角为 ，出射光束不会与入射到 点的光束平行，故D错误。 18 12.如图所示，一束白光从顶角为 的棱镜的一个侧面 以较大的入射角入射，经过三棱镜后，在屏 上可 得到彩色光带，当入射角逐渐减小到零的过程中，若 屏上的彩色光带先后全部消失，则( ) B A. 红光最先消失，紫光最后消失 B. 紫光最先消失，红光最后消失 C. 紫光最先消失，黄光最后消失 D. 红光最先消失，黄光最后消失 19 解析 依题意作出白光通过三棱镜的光路如图所示。可看 出紫光的偏折最大，由全反射的临界角公式 ，知 紫光的临界角最小，所以紫光一定首先在 面上发生全反 射而从光屏上消失，后面依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，选项B正确。 20 13.是半径为的圆弧形光屏，则是半径为 的圆弧形轨道，它们的圆心均为，直线 是它们 的直径。在光屏和轨道之间安装半圆形玻璃砖，玻璃 砖的平直面与直径重合，如图所示。在轨道 上安装光源 ，从光源射出的光线沿着半圆形玻璃砖 的半径射到它平直面上的中点，在轨道上移动光源 可以改变入射光 线与之间的夹角 。现有两块尺寸相同，折射率不同的玻璃砖， 在保持 角相同时，分别安装甲、乙玻璃砖，折射光线分别射至光屏 上点和 点，则下列说法中正确的是( ) 21 A. 甲玻璃砖的折射率小于乙玻璃砖的折射率 B. 光在段的传播速度小于光在 段的传播速度 C. 光线沿 的传播时间大于光线沿 的传播时间 D. 移动光源逐渐增大 角，则折射光线将会从光屏 上消失 √ 22 解析 各种光在真空（空气）中传播速度均相同，B错 误；在保持 角相同时，分别安装甲、乙玻璃砖，折 射光线分别射至光屏上点和点，可以看出 的偏折 程度较大，即甲玻璃砖的折射率较大，则光在甲玻璃 中的传播速度 较小，则在甲玻璃砖中的传播时间 较长，故A错误，C正确；移动光源逐渐增大 角， 入射角减小，不会发生全反射，则折射光线不会从光 屏上消失，D错误。 14.如图所示，一条长度为的光导纤维用折射率为 的材 料制成，一束激光束由其左端的中心点以 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。问： （1）该激光在光导纤维中的速度 是多大？ 答案 解析 由得 。 24 （2）该激光在光导纤维中传输所经历的时间 是多少？ 答案 解析 设激光进入光导纤维时折射角为 ，由折射定律 得 ，则激光在光纤中传播的路程 ， 所以传输的时间 。 25 15.一足够大的水池内盛有某种透明液体，液体的深 度为，在水池的底部放一点光源 ，其中一条光线 以 入射角射到液体与空气的界面上，它的反射 光线与折射光线的夹角为 ，如图所示。求： （1）液体的折射率； 答案 解析 由题意知入射角 ，折射角 ， 。 26 （2）液体表面亮斑的面积。 答案 解析 若发生全反射，入射角应满足 ， ， 亮斑半径，亮斑面积 。 27 $