4.2 光的全反射 分层作业 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册 【基础题】

4.2 光的全反射 分层作业 2026-2027学年高二物理人教版选择性必修第一册【基础题】 【A组基础通关】 一、光导纤维及其应用 1．（2025高二下·鹤山月考）光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面均发生全反射，下列说法正确的是（　　） A．内芯折射率小于外套的折射率 B．a光频率大于b光频率 C．在内芯介质中单色光a的传播速度比b小 D．入射角由逐渐增大时，a光全反射现象先消失 2．（2025高二下·咸宁期末）光导纤维是一种能够将光信号传输的纤维材料，它的用途非常广泛。如图所示，光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，这就是光导纤维导光的原理。关于光导纤维下列说法正确的是（　　） A．沿着光传播的方向，光线的折射率需逐渐减小 B．光纤外套的折射率小于光纤内芯的折射率 C．光纤的内芯以真空取代后，光讯号可增强 D．光线传播讯号无法沿着弯曲的管道前进 二、光的全反射 （多选）3．（2026·汕头模拟）如图所示，将一个空玻璃试管放在盛满水的透明水槽中，从水槽外侧可以观察到试管浸入水中的玻璃侧壁更亮一些。已知水的折射率约为1.33，玻璃的折射率约为1.5。下列说法正确的是（　　） A．光从水射向试管玻璃壁，折射光线往法线方向偏折 B．侧壁更亮一些是因为光从水射向玻璃侧壁时发生全反射 C．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，频率始终不变 D．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，传播速度始终不变 4．（2026高二下·韶关期末）在光学实验中，某一单色光从空气射向玻璃时的光路图如图，由此可知（　　） A．相对而言，空气是光密介质，玻璃是光疏介质 B．增大入射角，该色光在如图界面不可能发生全反射 C．该色光在空气中的频率大于在玻璃中的频率 D．该色光在空气中的传播速度等于在玻璃中的传播速度 5．（2026·合江模拟）如图所示为由某种透明介质制成的器件，其截面图为直角三角形，为直角，AB长度为l，现有一束细光从AB中点O垂直AB边射入该器件，该器件对这束细光的折射率为2，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光线垂直界面入射时的反射现象，下列说法正确的是（ ） A．没有光线从BC边射出 B．光线在AC边发生折射和反射现象 C．光线在介质中传播的时间为 D．光线在介质中传播的时间为 【B组拓展提升】 6．（2026高二下·青羊月考）水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（　　） A．水对a光的折射率大于对b光的折射率 B．在真空中，a光的速度大于b光的速度 C．在真空中，a光的波长大于b光的波长 D．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角较大 （多选）7．（2026·清远模拟）某同学用直角梯形玻璃砖和激光笔探究玻璃的光学特性。如图所示，激光从AO方向射向玻璃砖MN边的O点，经玻璃砖折射后从PQ边的O'点沿O'B方向射出玻璃砖，其中MN<MP。下列说法正确的是（　　） A．AO与O'B平行 B．该玻璃的折射率为 C．该玻璃砖的全反射临界角为45° D．逐渐增大激光的入射角，激光在MP面会发生全反射 8．（2026·广元模拟）如图所示，将两个全反射棱镜组合使用，是潜望镜内部结构之一。已知全反射棱镜的截面是等腰直角三角形，材料的折射率为1.5。真空中，一束单色光沿着水平方向入射，经过两块棱镜后沿着水平方向射出，光在棱镜中传播的总时间为t，真空中的光速为c。则（　　） A．光在棱镜中传播的路程为ct B．光从真空进入棱镜，波长不变 C．若棱镜截面是顶角为的直角三角形，其他条件不变，在第一个棱镜斜边不发生全反射 D．若棱镜材料的折射率减小为1.3，其他条件不变，在第一个棱镜斜边仍能发生全反射 （多选）9．（2026·唐山模拟）如图所示，为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆心，为中点。一束平行单色光垂直于射入透明材料，透明材料的折射率为2，光在真空中传播速度为，不考虑多次反射，则该单色光（　　） A．在透明材料中传播速度为 B．在透明材料中传播速度为 C．由之间入射会在上发生全反射 D．由之间入射会在上发生全反射 【C组综合拓展】 10．（2026·济宁模拟）如图所示为某学习小组自制的“液体折射率测量仪”装置，该装置由一端有转轴的主支架和两根与主支架垂直的分支架1和2组成。紧靠分支架1固定一激光笔，光线紧贴分支架1射出，一直角扇形量角盘固定在主支架和分支架1之间，在其圆心处用细线悬挂一重锤。分支架2上放置装有待测液体的透明容器，整个装置可绕转轴在竖直面内转动。 （1）打开激光笔开关，让激光垂直容器壁射入液体并在液面处出现如图所示的光路，缓慢转动装置，为了使射出液面的光线消失，主支架绕转轴的转动方向为　 　（选填“顺时针”或“逆时针”）； （2）当重锤线与主支架间的夹角为时，折射出液面的光线恰好消失，则待测液体对该激光的折射率为　 　； （3）容器壁厚度对该实验测量结果　 　影响（选填“有”或“无”）。 11．（2026·吉林模拟）如图所示，某玻璃砖的截面为半圆的一部分，O为圆弧的圆心，AD面与AB面垂直，圆弧的半径为R，，一束单色光斜射到AD边的中点，光线方向与AD面的夹角为30°，折射光线刚好照射到AB的中点，求： （1）玻璃砖对光的折射率； （2）试判断折射光线照射到AB面上时会不会发生全反射。 学科网（北京）股份有限公司 $ 4.2 光的全反射 分层作业 2026-2027学年高二物理人教版选择性必修第一册【基础题】 【A组基础通关】 一、光导纤维及其应用 1．（2025高二下·鹤山月考）光纤通信采用的光导纤维由内芯和外套组成，如图所示，一复色光以入射角射入光导纤维后分为a、b两束单色光，a、b两单色光在内芯和外套界面均发生全反射，下列说法正确的是（　　） A．内芯折射率小于外套的折射率 B．a光频率大于b光频率 C．在内芯介质中单色光a的传播速度比b小 D．入射角由逐渐增大时，a光全反射现象先消失 【答案】D 【解析】A．光在光在内芯和外套界面发生全反射，可知光从光密介质射入光疏介质，则内芯的折射率大于外套的折射率，故A错误； B．由图可知，a光射入光导纤维后的折射角大于b光，由折射定律可知光导纤维对a的折射率小于b光的折射率，则a光的频率小于b光频率，故B错误； C．根据公式，可以判断在内芯介质中单色光a的传播速度比b大，故C错误； D．根据，可知a光的临界角比b光的大，所以入射角由逐渐增大时，光全反射现象先消失，故D正确。 故答案为：D。 2．（2025高二下·咸宁期末）光导纤维是一种能够将光信号传输的纤维材料，它的用途非常广泛。如图所示，光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，这就是光导纤维导光的原理。关于光导纤维下列说法正确的是（　　） A．沿着光传播的方向，光线的折射率需逐渐减小 B．光纤外套的折射率小于光纤内芯的折射率 C．光纤的内芯以真空取代后，光讯号可增强 D．光线传播讯号无法沿着弯曲的管道前进 【答案】B 【解析】A．光导纤维内芯为均匀介质，折射率恒定不变，A错误； B．光在内芯与外套界面发生全反射，需满足：光从光密介质射向光疏介质，因此内芯折射率大于外套折射率，B正确； C．光纤的内芯以真空取代后，内芯向外套传播时不能发生全发射，光讯号不能传播，C错误； D．光线传播讯号在传播过程中发生全反射，可沿着弯曲的管道前进，D错误； 故答案为：B。 二、光的全反射 （多选）3．（2026·汕头模拟）如图所示，将一个空玻璃试管放在盛满水的透明水槽中，从水槽外侧可以观察到试管浸入水中的玻璃侧壁更亮一些。已知水的折射率约为1.33，玻璃的折射率约为1.5。下列说法正确的是（　　） A．光从水射向试管玻璃壁，折射光线往法线方向偏折 B．侧壁更亮一些是因为光从水射向玻璃侧壁时发生全反射 C．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，频率始终不变 D．光从水射向试管玻璃壁再射入试管内的空气，传播速度始终不变 【答案】A,C 【解析】A、水的折射率小于玻璃的折射率，光由水射入玻璃侧壁，属于从光疏介质进入光密介质，折射光线会向法线方向偏折，故 A 正确； B、全反射发生条件为光从光密介质射向光疏介质。光从水射向玻璃，是光疏到光密，不可能发生全反射；试管侧壁变亮是光由玻璃射向管内空气界面发生全反射，故 B 错误； C、光的频率由光源本身决定，光依次经过水、玻璃、空气，介质发生改变，但光的频率保持不变，故 C 正确； D、由介质中光速公式，不同介质折射率n各不相同，光在水、玻璃、空气中传播速度均不相同，故 D 错误； 故答案为：AC； 4．（2026高二下·韶关期末）在光学实验中，某一单色光从空气射向玻璃时的光路图如图，由此可知（　　） A．相对而言，空气是光密介质，玻璃是光疏介质 B．增大入射角，该色光在如图界面不可能发生全反射 C．该色光在空气中的频率大于在玻璃中的频率 D．该色光在空气中的传播速度等于在玻璃中的传播速度 【答案】B 【解析】A、光从空气射入玻璃，入射角大于折射角，空气是光疏介质，玻璃是光密介质，故A错误； B、全反射的条件是光从光密介质射向光疏介质，本题是光从空气（光疏）射入玻璃（光密），无论入射角多大，都不会发生全反射，故B正确； C、光的频率由光源决定，同一单色光在空气和玻璃中频率保持不变，故C错误； D、根据，玻璃折射率大于1，光在玻璃中传播速度小于空气中的光速，故D错误； 故答案为：B。 5．（2026·合江模拟）如图所示为由某种透明介质制成的器件，其截面图为直角三角形，为直角，AB长度为l，现有一束细光从AB中点O垂直AB边射入该器件，该器件对这束细光的折射率为2，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光线垂直界面入射时的反射现象，下列说法正确的是（ ） A．没有光线从BC边射出 B．光线在AC边发生折射和反射现象 C．光线在介质中传播的时间为 D．光线在介质中传播的时间为 【答案】C 【解析】AB．发生全反射的临界角满足 解得，画出光路图，如图所示 光在界面的入射角为，刚好发生全反射，有光线从边垂直射出，故AB错误； CD．由光路图可知，光线在介质中传播的路程为 其中，， 光线在介质中的传播速度为，可得光线在介质中传播的时间为，故C正确，D错误。 故答案为：C。 【B组拓展提升】 6．（2026高二下·青羊月考）水下一点光源，发出a、b两单色光。人在水面上方向下看，水面中心Ⅰ区域有a光、b光射出，Ⅱ区域只有a光射出，如图所示。下列判断正确的是（　　） A．水对a光的折射率大于对b光的折射率 B．在真空中，a光的速度大于b光的速度 C．在真空中，a光的波长大于b光的波长 D．a、b光从Ⅰ区域某点倾斜射出时，a光的折射角较大 【答案】C 【解析】A．II 区域只有 a 光射出，说明 b光先发生全反射，即 b光的全反射临界角更小，根据临界角公式可知，水对 b 光的折射率更大，对a光的折射率更小，故A错误； B．在真空中，所有色光的传播速度都等于光速c，二者速度相等，故B错误； C．a 光的折射率更小，说明a 光的频率更低，根据，真空中光速不变，频率越小则波长越长，因此真空中 a 光的波长大于b光的波长，故C正确； D．根据折射定律，其中角为Ⅱ区域中光线与法线的夹角，即光疏介质中的夹角；角为Ⅰ区域中光线与法线的夹角，即光密介质中的夹角。两束光在光密介质中的夹角相等，又b光的折射率较大，故b光的折射角大于a光的折射角，故D错误。 故选C。 （多选）7．（2026·清远模拟）某同学用直角梯形玻璃砖和激光笔探究玻璃的光学特性。如图所示，激光从AO方向射向玻璃砖MN边的O点，经玻璃砖折射后从PQ边的O'点沿O'B方向射出玻璃砖，其中MN<MP。下列说法正确的是（　　） A．AO与O'B平行 B．该玻璃的折射率为 C．该玻璃砖的全反射临界角为45° D．逐渐增大激光的入射角，激光在MP面会发生全反射 【答案】C,D 【解析】A、玻璃砖MN边与PQ边不平行，光线在MN面折射后，在玻璃内的传播方向与PQ的夹角不等于入射光线AO与MN法线的夹角，出射光线OB和入射光线AO不平行，故A错误； B、由图可知入射角，折射角，根据折射定律，并非，故B错误； C、全反射临界角满足，代入得，解得临界角，故C正确； D、增大激光入射角，折射光线在PQ面的入射点向P点移动，随后光线射到MP面上；已知，光线到达MP面时入射角大于，超过全反射临界角，会发生全反射，故D正确； 故答案为：CD。 8．（2026·广元模拟）如图所示，将两个全反射棱镜组合使用，是潜望镜内部结构之一。已知全反射棱镜的截面是等腰直角三角形，材料的折射率为1.5。真空中，一束单色光沿着水平方向入射，经过两块棱镜后沿着水平方向射出，光在棱镜中传播的总时间为t，真空中的光速为c。则（　　） A．光在棱镜中传播的路程为ct B．光从真空进入棱镜，波长不变 C．若棱镜截面是顶角为的直角三角形，其他条件不变，在第一个棱镜斜边不发生全反射 D．若棱镜材料的折射率减小为1.3，其他条件不变，在第一个棱镜斜边仍能发生全反射 【答案】C 【解析】A．光在棱镜中的传播速度满足，代入题干数据解得 光在棱镜中传播的路程为，故A错误； B．光从真空进入棱镜，频率不变，传播速度减小，由可知，光的波长会减小，故B错误； C．全反射临界角满足​，时， 若顶角为，光线在斜边的入射角等于，小于全反射临界角，因此不会发生全反射，故C正确； D：若折射率，则，而等腰直角三角形中斜边入射角为，小于临界角，不会发生全反射，故错误； 故答案选C 。 （多选）9．（2026·唐山模拟）如图所示，为一透明材料做成的柱形光学元件的横截面，为一半径为的圆弧，为圆心，为中点。一束平行单色光垂直于射入透明材料，透明材料的折射率为2，光在真空中传播速度为，不考虑多次反射，则该单色光（　　） A．在透明材料中传播速度为 B．在透明材料中传播速度为 C．由之间入射会在上发生全反射 D．由之间入射会在上发生全反射 【答案】A,C 【解析】AB．由得在透明材料中传播速度为，故A正确，B错误； CD．由光路图和几何关系知从点P垂直于入射时，在上的入射角为 由之间入射在上入射角大于；由之间入射在上入射角小于 又，解得，故由之间入射会在上发生全反射， 故C正确，D错误。 故答案为：AC。 【C组综合拓展】 10．（2026·济宁模拟）如图所示为某学习小组自制的“液体折射率测量仪”装置，该装置由一端有转轴的主支架和两根与主支架垂直的分支架1和2组成。紧靠分支架1固定一激光笔，光线紧贴分支架1射出，一直角扇形量角盘固定在主支架和分支架1之间，在其圆心处用细线悬挂一重锤。分支架2上放置装有待测液体的透明容器，整个装置可绕转轴在竖直面内转动。 （1）打开激光笔开关，让激光垂直容器壁射入液体并在液面处出现如图所示的光路，缓慢转动装置，为了使射出液面的光线消失，主支架绕转轴的转动方向为　 　（选填“顺时针”或“逆时针”）； （2）当重锤线与主支架间的夹角为时，折射出液面的光线恰好消失，则待测液体对该激光的折射率为　 　； （3）容器壁厚度对该实验测量结果　 　影响（选填“有”或“无”）。 【答案】（1）顺时针 （2）1.25 （3）无 【解析】（1）激光笔固定在分支架1上，缓慢转动装置，要使光线在液面的入射角逐渐增大至全反射的临界角，需将主支架顺时针转动，即减小，光线在液面处的入射角增大，则折射角增大； 故答案为：顺时针 （2）根据几何关系可知全反射的临界角， 故答案为：1.25 （3）由于激光垂直容器壁射入液体，可知激光在容器中传播方向不变，若容器壁稍增厚，则激光在液面处的入射角仍等于，即入射角不变。 故答案为：无 11．（2026·吉林模拟）如图所示，某玻璃砖的截面为半圆的一部分，O为圆弧的圆心，AD面与AB面垂直，圆弧的半径为R，，一束单色光斜射到AD边的中点，光线方向与AD面的夹角为30°，折射光线刚好照射到AB的中点，求： （1）玻璃砖对光的折射率； （2）试判断折射光线照射到AB面上时会不会发生全反射。 【答案】解：（1）解：光路图如图所示 设光线与AD面的交点为O1，法线为EF，光线与AB面的交点为O2，法线为MN， 由几何关系可得， 由折射定律可得 （2）解：设光在AB面上发生全反射的临界角为C，则 由几何关系可得 所以光线照射到AB面上时会发生全反射。 学科网（北京）股份有限公司 $