2024年高考物理一轮考点复习 课时规范练38 光的折射、全反射

课时规范练38光的折射全反射

基础对点练

1.（对折射率的理解）下表是在20℃时,波长为589.3nm的光在几种介质中的折射率，根

据表中数据结合所学知识，下列判断正确的是（）

几种介质的折射率（7=589.3nm,?=20℃）

介质折射率介质折射率

金刚石2.42玻璃1.5-1.8

氯化钠1.54水1.33

二硫化碳1.63水晶1.55

酒精1.36空气1.00028

A.这种波长的光在玻璃中的速度大于在水中的速度

B.水晶对不同颜色的光的折射率都是1.55

C.这种波长的光从玻璃射入水中可能发生全反射

D.这种波长的光从水射入空气比从水晶射入空气更容易发生全反射

2.（折射定律的应用）如图所示，一束激光照射在横截面为正方形的透明玻璃柱上,光线与

横截面平行,则透过玻璃柱的光线可能是图中的（）

A.①B.②

C.③D.@

3.（光的折射）在一次讨论中老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的

单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现力在水下的像最深，。照亮水面的面积

比a的大,关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:①c光

的频率最大;②a光的传播速度最小;③。光的折射率最大;④。光的波长比光的短。根

据老师的假定，以上回答正确的是（）

A.①②B.①③

C.②④D.③④

4.（光的折射和全反射）（2023广东模拟）水下一点光源发出a、b两单色光,人在水面上往

下看，如图所示，水面中心I区域有a光、b光射出,II区域只有a光射出。下列判断正确

的是（）

A.a、b光从I区域某点倾斜射出时,a光的折射角小

B.在真空中,a光的波长小于b光的波长

C.水对a光的折射率大于对b光的折射率

D.水下b光不能射到图中H区域

5.（全反射）右图为一边长为a的立方体透明物质，在面的正中心有一点光源，可向

各个方向射出单色光，在ABCD面上有光射出的范围的面积为扣\不考虑光在其他面上

的反射），则这种透明物质对此单色光的折射率等于（）

A.V2B.2

C.3D.V3

6.（光的全反射）（2023广东佛山模拟）如图所示,一块半圆形透明材料，其横截面是半径为

R的半圆5AB为半圆的直径，。为圆心,材料的折射率〃=2,平行光垂直射向材料的下表面

（设真空中光速为C）o

⑴若光到达上表面后，都能从上表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？

（2）一束光在。点左侧与。点相距苧R处垂直于A3入射，此光从材料射出所用时间为多

少？

7.（光的折射和全反射）右图是一个水平横截面为圆形的平底玻璃缸,玻璃缸深度为2%,缸

底面圆心处有一单色点光源S,缸中装有某种液体,深度为h,0点为液面的圆心,OS垂直

于水平面。用面积为兀好的黑纸片覆盖在液面上，则液面上方恰好无光线射出。若在上

述黑纸片上，以。为圆心剪出一个面积为1后的圆孔,把余下的黑纸环仍放置在液面上原

来的位置，使所有出射光线都从缸口射出，则缸口的最小面积为多少?

素养综合练

8.（2022辽宁卷）完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不会上浮。如图所示，若气泡与

水球同心，在过球心。的平面内，用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是（）

A.此单色光从空气进入水球,频率一定变大

B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小

C.若光线1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射

D.若光线2在N处发生全反射，光线1在"处一定发生全反射

9.（2022山东卷）柱状光学器件横截面如图所示,。尸右侧是以。为圆心,半径为R的［圆，左

侧是直角梯形,AP长为RAC与C。夹角为45°AC中点为3。a、b两种频率的细激光

束，垂直A3面入射，器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向

不变，入射点从A向5移动过程中，能在面全反射后，从面出射的光是（不考虑三

次反射以后的光）（）

A.仅有a光

B.仅有b光

C.a、b光都可以

D.a、b光都不可以

10.如图甲所示，某种油量计是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成的，每个薄片的形状

如图乙所示，其底部为等腰直角三角形，薄片的长度不等。把这一油量计固定在油箱内，

通过观察窗口可以清晰看到油量计的上表面有一条明暗分界线，从而可知箱内剩余油的

多少。已知薄塑料片的折射率为〃，且小于油的折射率,当油箱中有半箱油时，油量计的上

表面()

A.左明右暗，且〃＞遮

B.左明右暗，且

C.左暗右明，且〃＞鱼

D.左暗右明，且〃

11.(2023广东潮州二模)如图所示，有一救生员面向泳池坐在池边的高凳上，他的眼睛到

地面的高度为H=1.8m,眼睛距离池边缘的水平距离为d=2.4m,当泳池注满水时,水的深

度为/?=1.8m,此时救生员可观察到池底离池边缘最近的点为A,水池边缘与A。之间的

范围为“视线盲区”。已知水的折射率为“W，光在真空中的速度为c=3xl()8m/s,求:

游泳池

(1)4点到池边缘的水平距离;

(2)光在水中传播的速度。

12.(2023广东中山期末)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化

而触发工作的，光从挡风玻璃内侧尸点射向外侧M点再折射到空气中,测得入射角为

a=30°,折射角为4=45°;光从尸点射向外侧N点,刚好发生全反射并被Q接收,已知挡

风玻璃的厚度为〃光在空气中的传播速度为c,求：

光源P接收器Q内侧

(1)该挡风玻璃的折射率；

(2)接收器Q到光源P的距离Lo

答案：

1.C解析从表中可得出在20℃时玻璃对光的折射率在1.5~1.8,水对光的折射率为

1.33,根据v一可知这种光在玻璃中的速度小于在水中的速度，故A错误;在20℃,水晶对

n

波长为589.3nm的光的折射率为1.55,故B错误;玻璃对光的折射率大于水对光的折射

率，则这种波长的光从玻璃射入水的过程,即从光密介质射向光疏介质，故可能发生全反

射，故C正确;根据折射率大者临界角小，水晶折射率大于水，因此更容易发生全反

sinC

射，故D错误。

2.C解析根据折射定律有〃=也解得，i>ri,所以折射光线向右偏折;根据折射定

sin

律有〃=也三,ri=2解得力=必所以出射光线与入射光线平行，光路图如图所示,C项正

sinr2

3.C解析频率最小的光，水对它的折射率最小，在水下的像最深，所以b的折射率最小，

频率最小，波长最大，传播速度最大,③错误，④正确;照亮水面的圆面积的半径R与临界角

C满足tanC=%又sinC=*c照亮水面的面积比a的大，则。的临界角大，水对c的折射率

小，所以a的折射率最大,a的频率最大,a的传播速度最小,①错误，②正确,C项正确。

4.A解析根据题述,b光发生全反射的临界角较小油sinC」,可知水对b光的折射率

n

较大，对a光的折射率较小,a、b光从I区域某点倾斜射出时,a光的折射角小,A项正确,C

项错误油折射率随光的频率的增大而增大可知,a光的频率较小，波长较长,B项错误;水

下b光能射到题图中n区域,由于在题图中n区域发生了全反射,b光不能射出水面,n区

域只有a光射出,D项错误。

5.B解析在ABCD面上有光射出的区域边缘单色光恰好发生全反射，入射角等于临界

角C,如图所示。

设在ABCD面上有光射出的圆形区域半径为「，则

兀弓2

解得r=ya

由几何知识可得tanC=-=在，则C=30°

a3

由sin。=工得n=—-=.1。=2,故A、C、D错误,B正确。

nsinCsin30

6.答案⑴H(2)鸣？

C

解析(1)光线发生全反射的临界角满足〃=熹

由此可知，其能从上表面射出的光线，入射角为C=30°

光路图如图1所示。

根据数学知识，入射光束在A3上的最大宽度为d=2Rsin30°=27?x|=7?o

(2)一束光在。点左侧与。点相距乎R处,垂直于A3从下方入射,在上表面的入射角为0,

则有sin0=———

R2

解得8=45°

图2

由于e>c,因此光在透明材料中发生全反射，光路图如图2所示。

根据数学知识，该束光在透明材料中的路程s=2x?R+&R=2V^R

该束光在透明材料中的光速为v=^=f

光从透明材料射出所用时间为/二=毕=竺竺

VC

2

7.答案匕券加

解析用面积为邑=兀层的黑纸片覆盖在液面上，液面上方恰好无光线射出，则从点光源S

发出的光线射到黑纸片的边缘处恰发生全反射，临界角为C,光路图如图甲所示。

甲

Si=71rl2=兀

由几何关系得

tanC--hr

由全反射知识有

sinC=n-

解得H=V2

剪出一个面积为S2=|T诙2圆孔后，设透光部分的半径为2射出光线的最大入射角为，，对

应的折射角为仇光路图如图乙所示。

1

-

3

由几何关系得tan,彳

根据折射定律有〃=蚪

缸口的最小半径为n=r2+/ztan0

2

缸口的最小面积为S3=7ir3

解得S3=亨彷2。

8.C解析光的频率是由光源决定的，与介质无关，频率不变，故A、B错误油题图可看出

光线1入射到水球的入射角小于光线2入射到水球的入射角，则光线1在水球外表面折

射后的折射角小于光线2在水球外表面折射后的折射角,设水球半径为R气泡半径为

八光线经过水球后的折射角为a、光线进入气泡的入射角为仇根据几何关系有

画竺竺=陋，可得出光线2进入气泡的入射角大于光线1进入气泡的入射角，故若光线

Rr

1在M处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射，故C正确,D错误。

9.A解析画出临界光路如图所示，从A点垂直于A3面入射的光,沿直线传播到。点，经

第一次反射沿半径方向直线传播出去。从3点垂直于A3面入射的光，经C。反射恰好

过P点。当全反射临界角为C=45°时,〃=」7=鱼=1.414,因为2光折射率大于1.414,

根据sinCa=工可得Ca<45°,能在面发生全反射。同理可得b光的全反射临界角

na

Cb>45。，不能在PM面发生全反射，选项B、C错误。当a光在面发生全反射时，设

在面的入射角为见在面的入射角为仇根据几何关系可得6=2a-45°,可得当

«<45°时,6<a,故当a光在面发生全反射时,存在从面出射的光，选项A正确,D

错误。

10.A解析在右侧，塑料薄片插入油中，由于油的折射率大于塑料的折射率，光线在塑料

和油的界面处发生折射进入油中，看起来是暗的;而在左侧塑料的折射率又大于空气的折

射率，光线在塑料和空气的界面处发生全反射，返回油量计的上端面并射出，故人看起来

是明亮的。所以是左明右暗。要使光线在塑料和空气的界面处发生全反射，临界角必须

满足C<45。，根据临界角公式sin解得〃=熹>/=但