2025版高考物理考點題型歸納總結(jié)（含答案）考點72　光的折射　全反射

第十四章光學(xué)考點72光的折射全反射強基固本對點練知識點1折射定律折射率1．(多選)若某一介質(zhì)的折射率較大，那么()A．光由空氣射入該介質(zhì)時折射角較大B．光由空氣射入該介質(zhì)時折射角較小C．光在該介質(zhì)中的速度較大D．光在該介質(zhì)中的速度較小2．[2023·江蘇卷]地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，太陽光斜射向地面的過程中會發(fā)生彎曲．下列光路圖中能描述該現(xiàn)象的是()eq\o(\s\up7(),\s\do5(A))eq\o(\s\up7(),\s\do5(B))eq\o(\s\up7(),\s\do5(C))eq\o(\s\up7(),\s\do5(D))3.如圖所示為圓柱形透明介質(zhì)的截面，圓的半徑為R，S為過圓心O的水平線上的一個光源，S到O的距離為eq\r(3)R.從S點射出一束單色光，照射到圓面上的A點，折射光線從圓面上的B點射出，出射光線恰好與SO平行，光束SA與SO的夾角θ＝30°，則透明介質(zhì)對該單色光的折射率為()A．eq\f(\r(6),2)B．eq\f(2\r(6),3)C．eq\r(2)D．eq\r(3)4.如圖所示為某容器的截面，容器的高度和底邊的長度都為L，截面右上方某處固定一能發(fā)射單色光的點光源S.開始時容器內(nèi)為真空，容器底部形成陰影，陰影的左邊緣恰好在容器內(nèi)左下角M點．現(xiàn)將容器內(nèi)裝滿某種液體，容器底部陰影長度變?yōu)閑q\f(\r(3),3)L，不考慮光的反射．(1)求液體對該單色光的折射率；(2)已知光在真空中的傳播速度為c，求裝滿液體后容器內(nèi)最右側(cè)的光線在液體中傳播到容器底部所用的時間．知識點2全反射5．(多選)如圖所示，一束光從空氣中射向折射率為n＝eq\r(2)的某種玻璃的表面，θ1表示入射角，則下列說法中正確的是()A．當θ1＞45°時會發(fā)生全反射現(xiàn)象B．只有當θ1＝90°時才會發(fā)生全反射C．無論入射角θ1是多大，折射角θ2都不會超過45°D．欲使折射角θ2＝30°，應(yīng)以θ1＝45°的角度入射6.如圖，長方體玻璃磚的橫截面為矩形MNPQ，MN＝2NP，其折射率為eq\r(2).一束單色光在紙面內(nèi)以α＝45°的入射角從空氣射向MQ邊的中點O，則該束單色光()A．在MQ邊的折射角為60°B．在MN邊的入射角為45°C．不能從MN邊射出D．不能從NP邊射出7．(多選)如圖所示，清澈的湖面下S處有一條小魚，S到水面的距離h＝3m，已知水的折射率為eq\f(4,3)(當θ很小時，sinθ≈tanθ)，則()A.在魚正上方的水面上看到魚的位置距水面的距離為2.25mB．在魚正上方的水面上看到魚的位置距水面的距離為2.50mC．在湖面上能看到魚的水域圓的半徑為eq\f(9\r(7),7)mD．在湖面上能看到魚的水域圓的半徑為eq\f(7\r(7),7)m8．如圖所示，兩條距離為D的平行光線，以入射角θ從空氣射入平靜水面，反射光線與折射光線垂直，求：(1)水的折射率n；(2)兩條折射光線之間的距離d.知識點3光的折射和全反射的綜合應(yīng)用9．如圖所示，一截面為邊長6cm的正方形薄玻璃磚ABCD靜置在水平桌面上(俯視圖)，一束單色光從BD邊中點平行于桌面入射，入射角為53°，折射后打在A點右側(cè)2cm處的E點，已知光在真空中傳播速度為c，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，則()A.從E點出射光線與BD邊的入射光線平行B．此玻璃磚對該單色光的折射率為eq\f(4,3)C．圖中單色光在玻璃磚中傳播速度為eq\f(4,3)cD．最終射出玻璃磚的光線折射角為37°10．如圖所示，在真空中有一折射率n＝eq\r(3)的直角棱鏡ABC，∠A＝60°，AC的長度為d，真空中的光速為c.平行于BC的單色光從AB介面射入棱鏡，求：(1)光經(jīng)AB界面折射后折射光線與AB界面的夾角；(2)光通過棱鏡的最長時間．(不討論光在棱鏡中多次反射的情況)培優(yōu)提能模擬練11．[2024·廣西北海市一模]如圖所示，一束復(fù)色光從空氣射到一塊長方體玻璃磚上表面后分成兩束單色光a、b，光束a與玻璃磚上表面的夾角為α，光束b與玻璃磚上表面的夾角為β.光束a與光束b在玻璃磚中傳播速度的比值為()A．eq\f(sinα,sinβ)B．eq\f(cosα,cosβ)C．eq\f(sinβ,sinα)D．eq\f(cosβ,cosα)12.[2024·江蘇省南通市如皋市教學(xué)質(zhì)量調(diào)研]如圖所示，半圓形玻璃磚的圓心為O，半徑為R，O、P兩點間的距離為eq\f(\r(3),3)R.一束單色光從P點以45°角射入玻璃磚，出射光線和入射光線平行，則玻璃磚的折射率為()A．eq\r(2)B．2C．eq\r(3)D．313．[2024·浙江省嘉興市期末考試]如圖所示，ABCD是底角為45°的等腰梯形的棱鏡截面圖，與底邊BC平行的兩束單色光a、b(間距可調(diào))從AB邊射入后經(jīng)BC邊反射直接從CD邊射出．已知棱鏡對a、b兩束光的折射率滿足na＞nb＞eq\r(2)，下列說法正確的是()A．調(diào)整a、b光的入射位置，可能從BC邊射出B．a(chǎn)、b兩束光不可能從CD邊同一位置射出C．a(chǎn)光從CD邊射出位置一定離底邊BC更近D．a(chǎn)光從AB邊射入到CD邊射出時間一定更長14.[2024·河北省邯鄲市九校聯(lián)考]如圖所示，水面上漂浮一半徑為R＝0.25m的圓形荷葉，O點為荷葉的圓心，一只小蝌蚪從距水面h＝eq\f(\r(7),24)m的A點以速度v＝0.05m/s向下運動，A點在O點的正下方，已知水的折射率為eq\f(4,3)，則在小蝌蚪向下運動過程中，在水面之上看不到小蝌蚪的時間為()A．eq\f(5\r(7),2)sB．eq\f(5\r(7),6)sC．eq\f(5\r(7),3)sD．eq\f(5\r(7),4)s15.[2024·廣西南寧市、玉林市摸底考試]如圖所示，一透明材料制成的圓柱形棒，長度為6m.一束光線從圓柱形棒的一個底面中心垂直射入，經(jīng)2.5×10－8s由另一底面圓心射出．保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，使其在材料內(nèi)部恰好發(fā)生全反射，(光在真空中的速度為3×108m/s)則光通過透明材料的時間為()A．2.5×10－8sB．3.3×10－8sC．3.125×10－8sD．4.95×10－8s16．[2024·河北省邯鄲市九校聯(lián)考]宇航員王亞平在太空實驗授課中，進行了水球光學(xué)實驗．某同學(xué)在觀看太空水球光學(xué)實驗后，找到一塊橫截面為環(huán)形、折射率為n＝eq\r(2)的玻璃磚模擬光的傳播，如圖所示，玻璃磚的內(nèi)徑為R、外徑為2R.一束單色光在截面上的A點以入射角i射入玻璃磚，恰好在玻璃磚內(nèi)壁的B點發(fā)生全反射(圖中B點未畫出)，光在真空中傳播的速度為c，求：(1)入射角i的正弦sini；(2)該單色光從A點傳播到B點所用時間(結(jié)果可以帶根號).17．[2024·遼寧省沈陽市實驗中學(xué)適應(yīng)性測試]如圖所示，一玻璃磚的截面由半圓和等腰直角三角形ABC組成，O點為圓心，半圓的直徑BC長為2R，半圓上的D點到BC的距離為eq\f(\r(3),2)R.一束光射到D點，入射角為60°，折射光線與AC平行．已知光在真空中的傳播速度為c.求：(1)玻璃磚的折射率n；(2)光在玻璃磚中的傳播時間t.

考點72光的折射全反射1．答案：BD解析：由eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n，且n＞1，可得sinθ2＝eq\f(1,n)sinθ1，A錯誤，B正確；又因為n＝eq\f(c,v)，得v＝eq\f(1,n)c，C錯誤，D正確．2．答案：A解析：根據(jù)折射定律n上sinθ上＝n下sinθ下由于地球表面附近空氣的折射率隨高度降低而增大，則n下>n上，則θ下逐漸減小，畫出光路圖如下則從高到低θ下逐漸減小，則光線應(yīng)逐漸趨于豎直方向．故選A.3．答案：A解析：過A點和B點分別做法線，如圖所示在△ASO中，由正弦定理可得eq\f(R,sinθ)＝eq\f(\r(3)R,sin∠SAO)，解得∠SAO＝120°，i＝60°，因此可知∠SOA＝30°，而根據(jù)幾何關(guān)系可知∠OAB＝∠OBA，而由折射定律有eq\f(sini,sin∠OAB)＝eq\f(sinr,sin∠OBA)，解得r＝60°，而∠SOA＋∠AOB＋r＝180°，得∠AOB＝90°，∠OAB＝∠OBA＝45°，由此可知，n＝eq\f(sini,sin∠OAB)＝eq\f(sin60°,sin45°)＝eq\f(\r(6),2)，A正確．4．答案：(1)eq\r(2)(2)eq\f(2\r(6)L,3c)解析：(1)如圖所示設(shè)入射角為i，折射角為r，根據(jù)幾何關(guān)系可得tani＝eq\f(L,L)＝1，tanr＝eq\f(\f(\r(3),3)L,L)＝eq\f(\r(3),3)可得i＝45°，r＝30°液體對該單色光的折射率為n＝eq\f(sin45°,sin30°)＝eq\r(2).(2)根據(jù)折射率公式可知，光在介質(zhì)中的傳播速度為n＝eq\f(c,v)解得v＝eq\f(c,n)＝eq\f(\r(2),2)c根據(jù)幾何關(guān)系可得，裝滿液體后容器內(nèi)最右側(cè)的光線在液體中傳播到容器底部所用的時間為t＝eq\f(\f(2\r(3),3)L,\f(\r(2),2)c)＝eq\f(2\r(6)L,3c).5．答案：CD解析：發(fā)生全反射現(xiàn)象的條件是：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，且入射角大于臨界角，所以A、B均錯誤；由折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\r(2)可知，當入射角最大為90°時，折射角θ2＝45°，C正確；由折射率n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，D正確．6．答案：C解析：光線從O點入射，設(shè)折射角為β，由折射定律有sinα＝nsinβ，解得β＝30°，即該束單色光在MQ邊的折射角為30°，A錯誤；設(shè)邊長NP＝l，則MN＝2l，作出光路圖如圖所示．由幾何關(guān)系可知光在MN邊的入射角為60°，B錯誤；設(shè)光在玻璃磚與空氣界面發(fā)生全反射的臨界角為C，有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(\r(2),2)，即C＝45°，而光在MN邊的入射角大于45°，所以光在MN邊發(fā)生全反射，不能從MN邊射出，C正確；根據(jù)幾何關(guān)系可知光在A點發(fā)生全反射后到達NP邊的B點時的入射角為30°，小于全反射臨界角，所以光在B點折射出玻璃磚，D錯誤．7．答案：AC解析：光路如圖，則n＝eq\f(sini,sinr)sini≈tani＝eq\f(d,h′)，sinr＝tanr＝eq\f(d,h)則h′＝eq\f(h,n)＝eq\f(3,\f(4,3))m＝2.25m，A正確，B錯誤；因sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)則tanC＝eq\f(3,\r(7))，在水面上能看到魚的水域圓半徑R＝htanC＝eq\f(3h,\r(7))＝eq\f(9\r(7),7)m，故C正確，D錯誤．8．答案：(1)tanθ(2)Dtanθ解析：(1)設(shè)折射角為r，根據(jù)幾何關(guān)系可得r＝90°－θ根據(jù)折射定律可得n＝eq\f(sinθ,sinr)聯(lián)立可得n＝tanθ.(2)如圖所示．根據(jù)幾何關(guān)系可得d＝eq\f(D,sin（90°－θ）)sinθ＝Dtanθ.9．答案：B解析：根據(jù)題意，畫單色光光路圖如圖：根據(jù)幾何關(guān)系tanθ＝eq\f(\f(1,2)BD,BE)＝eq\f(3,4)，故θ＝37°，根據(jù)折射定律n＝eq\f(sin53°,sinθ)，解得n＝eq\f(4,3)，B正確；根據(jù)傳播速度與折射率關(guān)系v＝eq\f(c,n)，解得v＝eq\f(3,4)c，C錯誤；根據(jù)幾何關(guān)系有α＝53°，根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)＜sinα＝0.8，光射到E點時發(fā)生全反射，沒有光線射出，A錯誤；光線射到AC面時，入射角為37°，根據(jù)幾何關(guān)系，所以折射角為53°，D錯誤．10．答案：(1)60°(2)eq\f(2\r(3)d,c)解析：(1)由幾何關(guān)系可知入射光線在AB界面的入射角為i＝60°由折射定律有n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3)解得r＝30°故折射光線與AB界面的夾角θ＝90°－r＝60°(2)若光線直接從AC界面射出，光路如圖所示，可知從C點射出時路程最長，此時s1＝d由sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(1,\r(3))可知，光線經(jīng)BC面全反射后從AC界面射出，光路如圖所示，設(shè)BD距離為x由幾何關(guān)系可得ED＝eq\f(\f(x,2),cos30°)，DF＝eq\f(dtan60°－x,cos30°)，s2＝ED＋DF聯(lián)立以上三式可得s2＝2d－eq\f(\r(3)x,3)可知當x＝0時，s2＝2d.故最長路程為2d，又因為v＝eq\f(c,n)，t＝eq\f(2d,v)代入數(shù)據(jù)可得t＝eq\f(2\r(3)d,c).11．答案：B解析：設(shè)兩束單色光的入射角為θ，對單色光a，由折射定律得na＝eq\f(sinθ,cosα)，光束a在玻璃磚中傳播速度為va＝eq\f(c,na)，對單色光b，由折射定律得nb＝eq\f(sinθ,cosβ)，光束b在玻璃磚中傳播速度為vb＝eq\f(c,nb)，所以光束a與光束b在玻璃磚中傳播速度的比值eq\f(va,vb)＝eq\f(nb,na)＝eq\f(cosα,cosβ)，B正確．12．答案：A解析：單色光從P點以45°角射入玻璃磚，出射光線和入射光線平行，則有折射光線與垂直O(jiān)P的夾角相等，則光線在玻璃磚中的光路圖如圖所示，由折射定律可得n＝eq\f(sinθ,sinα)，由幾何關(guān)系可知sinα＝eq\f(OP,\r(OP2＋R2))＝eq\f(1,2)，聯(lián)立解得n＝eq\r(2)，A正確，B、C、D錯誤．13．答案：D解析：光路如圖所示根據(jù)折射定律有n＝eq\f(sin45°,sinr)，解得r＜30°，根據(jù)幾何知識可知，兩條光在BC面的入射角為i＞75°，根據(jù)sinC＝eq\f(1,n)，解得C＜45°，所以調(diào)整a、b光的入射位置，光在BC面發(fā)生全反射，不可能從BC邊射出，A錯誤；由于α<β，可知a光束進入棱鏡時偏折較大，a、b光束的間距可調(diào)，故a光束上移，b光束下移，a、b光束就有可能從CD同一位置射出，B錯誤；由圖可知a光束從CD邊射出可能離底邊BC更遠，C錯誤；根據(jù)圖中a光束的光路圖，根據(jù)正弦定理有eq\f(EF,sin45°)＝eq\f(BE,sin（90°＋α）)＝eq\f(BE,cosα)，解得EF＝eq\f(sin45°,cosα)BE，同理可得EG＝eq\f(sin45°,cosα)CE，a光在玻璃中的路程為sa＝EF＋EG＝eq\f(sin45°,cosα)(CE＋BE)＝eq\f(sin45°,cosα)BE＝eq\f(1,\r(2)cosα)BE，a光在玻璃中的速度為va＝eq\f(c,na)＝eq\f(c,\f(sin45°,sinα))＝eq\r(2)csinα，a光在玻璃中的運動時間為ta＝eq\f(sa,va)＝eq\f(BE,csin2α)，同理可得tb＝eq\f(sb,vb)＝eq\f(BE,csin2β)，由于na＝eq\f(sin45°,sinα)＞nb＝eq\f(sin45°,sinβ)＞eq\r(2)可知sinα＜sinβ＜eq\f(1,2)，則α＜β＜30°，2α＜2β＜60°，則有sin2α＜sin2β，可知ta＞tb，D正確．14．答案：B解析：由全反射角公式和幾何關(guān)系，有sinC＝eq\f(1,n)＝eq\f(3,4)，tanC＝eq\f(3,\r(7))，在小蝌蚪豎直向下運動過程中，如圖所示，小蝌蚪從A點到B點過程中，在水面之上看不到小蝌蚪，有AB＝eq\f(R,tanC)－h(huán)＝eq\f(\r(7),24)m，則在水面之上看不到小蝌蚪的時間為t＝eq\f(AB,v)＝eq\f(5\r(7),6)s，B正確．15．答案：C解析：設(shè)光在該材料中傳播速度為v，由L＝vt，解得v＝eq\f(L,t)＝2.4×108m/s，由n＝eq\f(c,v)可知n＝1.25.設(shè)全反射臨界角為C，則sinC＝eq\f(1,n)＝0.8，光剛好發(fā)生全反射，可知光在透明材料中的路程為s＝eq\f(L,sinC)＝7.5m，則t′＝eq\f(s,v)＝eq\f(7.5,2.4×108)s＝3.125×10－8s，C正確．16．答案