2025屆高考物理：全反射 限時訓(xùn)練（含解析）

2025屆高考物理：全反射限時訓(xùn)練

一、單選題（本大題共5小題）

1.虛線1、2的其中一條為空氣和某透明介質(zhì)的分界面，一細(xì)光束斜射到該界面

時的光路圖如圖所示，圖中。=37°,己知sin37°=0.6。將空氣視為真空，則下

列說法正確的是（）

A.細(xì)光束由透明介質(zhì)射到空氣

B.透明介質(zhì)的折射率為；

C.當(dāng)不斷增大入射角時，該光束可能發(fā)生全反射

D.該光束在真空與透明介質(zhì)中傳播的速度大小之比為4:3

2.某同學(xué)從商場購買了一個質(zhì)量分布均勻的透明“水晶球”，如圖甲所示。該

同學(xué)先測出了“水晶球”的直徑為10cm,并標(biāo)記了其中一條水平直徑對應(yīng)的兩

端點(diǎn)P、。。球外某光源發(fā)出的一細(xì)束單色光從球上尸點(diǎn)射向球內(nèi)，折射光線與

水平直徑PQ夾角為8,當(dāng)8=30時，出射光線與尸。平行，如圖乙所示。已知

光在真空中的傳播速度為3X108M/S,下列說法不正確的是（）

.

甲乙

A.“水晶球”的折射率為舊

B.光在“水晶球”中的傳播時間為5x10-8$

C.改變從P點(diǎn)入射光線的入射角，光線從水晶球射向空氣時，一定不會發(fā)生全

反射

D.若保持從P點(diǎn)入射光線的入射角不變，僅換用波長更長的單色光，則光在

“水晶球”中傳播的時間變短

3.如圖所示為半圓柱體玻璃磚的橫截面，神為直徑，一束由a光和6光組成的

復(fù)色光沿力。方向由真空從小面射入玻璃，之后分成兩束分別射到圓柱面的

C兩點(diǎn)。其中射到方點(diǎn)的為a光，射到C點(diǎn)的為6光。則下列說法正確的是

()

B.a光從。傳至ljB與6光從。傳到C的時間相等

C.a光比6光更容易產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象

D.若從圓弧面只有一處光線射出，則一定是從6點(diǎn)射出

4.如圖所示，一透明圓柱體的底面圓周直徑為d,圓柱體的高為gd。其中上底

面的中心有一點(diǎn)光源向下底面發(fā)射紅光，下底面恰好有一半的面積有光透出。真

空中光速為c,不考慮二次反射，則下列說法中正確的是（）

A.圓柱體對該單色光的折射率為&B.若換用紫光，下底面的透光面積會

增大

C.經(jīng)下底面射出的光線中時間最短的是，D.若增大圓柱體的高度，下

底面的透光面積會減小

5.一圓臺形狀的玻璃柱如圖所示，a、6兩束單色光分別沿不同方向射向圓臺母

線/以其中單色光a與圓臺母線成°=37。入射，折射光線c與45的夾角為

〃=53。，6光剛好發(fā)生全反射，并與a光的折射光線重疊。已知光在空氣中的傳

播速度為3xl（）8m/s,sin37°=0.6,cos37°=0.8,則（）

A.玻璃對力光的折射率為L25

B.a光在玻璃柱內(nèi)的傳播速度為2.5xl（）7m/s

C.對于a光，若減小a角，則折射光線c可能消失

D.若a光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則6光也一定可以使之發(fā)生光電效應(yīng)

二、多選題（本大題共3小題）

6.如圖甲所示，我國航天員王亞平在天宮課堂上演示了微重力環(huán)境下的神奇現(xiàn)

象。液體呈球狀，往其中央注入空氣，可以在液體球內(nèi)部形成一個同心球形氣

泡。假設(shè)此液體球其內(nèi)外半徑之比為1:3,由a、6兩種顏色的光組成的細(xì)復(fù)色光

束在過球心的平面內(nèi)，從/點(diǎn)以，=45。的入射角射入球中，a、6兩條折射光線如

圖乙所示，其中6光的折射光線剛好與液體球內(nèi)壁相切。下列說法正確的是

)

甲乙

A.該液體材料對a光的折射率小于對6光的折射率

B.6光比a光在液體球中的傳播速度大

C.該液體材料對6光的折射率為殛

2

D.若繼續(xù)增大入射角i,6光可能因發(fā)生全反射而無法射出液體球

7.為半圓柱體玻璃磚的橫截面，直徑=一束由a光和6光組成的復(fù)

色光，沿2。方向從上表面射入玻璃磚，入射角為0。a光和6光折射后分別射到

6、，點(diǎn)，如圖所示，a光在6點(diǎn)恰好發(fā)生全反射。已知光在真空中的傳播速度為

c,下列說法正確的是（）

B.玻璃對a光的折射率為JsiYe+l

C.a光由。到8所需時間為正吧

C

D.玻璃對a光的折射率大于6光

8.（多選）哈爾濱是中國著名的冰雪旅游城市，每年冬季都會舉辦盛大的冰雪

節(jié)。冰雕展則成為了人們探訪冬季夢幻之旅的最佳選擇。冰雕展上有一塊邊長為

1m的立方體的冰塊，冰塊內(nèi)上下底面中心連線為。0',在0'處安裝了一盞可

視為點(diǎn)光源的燈，已知冰的折射率為1.3。取遍=2.45,下列說法正確的是

A.若光在冰塊中發(fā)生全反射的臨界角為C,則s譏C=￡

B.由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊四個側(cè)面時都能從側(cè)面射出

C.由燈直接發(fā)出的光照射到冰塊上表面時都能從上表面射出

D.從冰塊正上方沿。。'方向觀察，點(diǎn)光源的視深仍是1m

三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題）

9.某中學(xué)興趣小組用插針法做“測量玻璃磚的折射率”的實(shí)驗(yàn)，如圖所示。

B.實(shí)驗(yàn)中，入射角不宜過小，大頭針月、2之間的距離也不宜過小

C.若玻璃磚的兩個側(cè)邊不平行，則不能完成實(shí)驗(yàn)

（2）玻璃磚的折射率上（用a,￡表示）。

（3）若處理數(shù)據(jù)過程中，法線以入射點(diǎn)。為軸順時針偏離了一個小的角度，這

將導(dǎo)致折射率的測量結(jié)果（填“偏大”“偏小”或“不變”）。

10.某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測定半圓形玻璃磚的折射率。如圖所示，半圓形玻璃磚的直

徑邊界為政、半圓弧邊界為ECP,8垂直所并過圓心。。某次實(shí)驗(yàn)中，他沿

Q4畫一條直線，并在。4線上適當(dāng)位置豎直插上兩枚大頭針片、打；放上玻璃磚

后，在另一側(cè)依次尋找合適位置豎直插上大頭針心、鳥，移走玻璃磚和大頭針

后，過心、口針孔作出直線。8可看成沿AO入射的光透過玻璃磚后的折射

光線。

（1）測量相應(yīng)的角度后，計(jì)算玻璃成折射率的表達(dá)式為;

（2）該同學(xué)認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)中％可以取接近90。的任意值，請說明你的觀點(diǎn)及理由。

四、解答題（本大題共2小題）

11.坦克是一種封閉的軍用戰(zhàn)備車輛，坦克內(nèi)部人員需要通過觀察孔偵察外部情

況。觀察孔如圖所示，其寬度L=10cm,厚度4=10限m,將折射率為”=夜的

某種玻璃磚完全嵌入觀察孔內(nèi)，求：

(1)該玻璃在空氣中的全反射臨界角C-,

(2)嵌入玻璃磚后，坦克內(nèi)部人員通過這塊玻璃磚能看到的外界角度范圍。為

多大？

坦克外部

12.折射率幾=1.25、半徑R=0.10爪的半球體透明介質(zhì)放置在水平面上，如圖

所示。一束平行光垂直半球體上方的圓形截面射入球體，已知sM53=0.8、

s出69=0.93、s譏58=0.85,光在真空中的傳播速度c=3.0x108巾/5,求：

(1)在半球體內(nèi)恰好發(fā)生全反射時，平行光線到球心的距離d。

(2)在半球體內(nèi)恰好發(fā)生全反射的光線，從進(jìn)入半球體到反射回圓形截面所用

的時間(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

參考答案

1.【答案】D

【詳解】由折射定律和反射定律可知，反射光線與入射光線分布在法線兩側(cè)，折

射光線與入射光線分布在法線兩側(cè)，由光路圖可知，c為入射光線，a、b分別為

反射光線和折射光線，則虛線2為界面，虛線1為法線，光線在空氣中與法線的

夾角較大，則光束由空氣射到透明介質(zhì)中。故A錯誤；由幾何關(guān)系可知，光束的

入射角為i=90-a=53,由折射定律得該透明介質(zhì)的折射率為n=型，解得n=

sina

[，故B錯誤；由于細(xì)光束由光疏介質(zhì)射入光密介質(zhì)，因此入射角無論如何增

大，光束不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象。故C錯誤；設(shè)光在真空中的速度為c,則光在

該介質(zhì)中的傳播速度為17=￡=￥，則光在真空與透明介質(zhì)中的速度之比為C：U=

4:3，故D正確。故選Do

2.【答案】B

【詳解】如圖所示

由幾何關(guān)系可知，光線射出時的折射角r為28,折射率n=萼=遮,故A正

sin0

確；光在“水晶球”中傳播的距離1=dcos。，時間t=[=任=辿竺”=5x

VCC

10-10s,故B錯誤；由圖6=r=29,增大過P點(diǎn)光線的入射角，光線出射時

一定不會在球內(nèi)發(fā)生全反射，故C正確；當(dāng)入射光的波長變長時，頻率變小，光

的折射率也變小，折射角變大,光在水晶球中的光程變短，由"號可知光在

“水晶球”中的傳播速度變大,可知時間變短，故D正確。本題選不正確的，故

選Ba

3.【答案】B

【詳解】A.從圖中可知入射角了相同，a光的折射角r小,根據(jù)〃=亞，可知

sinr

玻璃對a光的折射率大，根據(jù)〃=￡,可知在玻璃磚中a光的傳播速度較小，A錯

V

誤；

B.在光路圖中做輔助線，如圖

sinrdsinrdsinrsinidsinrdsini

t--------------------=-----------=-----,.

光在玻璃磚中傳播時間v_￡csinrcc，由于入射

角，相同，因此在玻璃磚中a光和6光傳播時間相等，B正確；

C.根據(jù)a光折射率大則頻率大波長小，可知6光波長較長。則6光更容易產(chǎn)生

明顯衍射現(xiàn)象，C錯誤；

D.做夕點(diǎn)和C點(diǎn)的法線，如圖所示

可知a光在方點(diǎn)的入射角較大，6光在，點(diǎn)的入射角較小，根據(jù)sinC=L可知a

n

光的臨界角較小，所以若從圓弧面只有一處光線射出，則一定是從。點(diǎn)射出，D

錯誤。選B。

4.【答案】A

【詳解】A.上底面的中心有一點(diǎn)光源向下底面發(fā)射紅光，設(shè)射到力點(diǎn)光線剛好

發(fā)生全反射

下底面恰好有一半的面積有光透出，則萬-04=3義乃（：）2,得。4=字”，根據(jù)題

意SO=gd,根據(jù)幾何關(guān)系sinC=3,又sinC=L所以”=6，A正確；

23n

B.若換用紫光，折射率增大，臨界角減小，下底面的透光面積會減小，B錯

誤；

C.光在圓柱體中傳播的速度v=￡=@c,經(jīng)下底面射出的光線中時間最短的是

n3

ta=也,c錯誤；

v2c

D.若增大圓柱體的高度，臨界角不變，下底面的透光面積會增大，D錯誤。選

Ao

5.【答案】D

【詳解】A.令6光的臨界角為根據(jù)幾何關(guān)系有&,=90。-￡=37。，根據(jù)

%=一丁，解得他=：。1.67,A錯誤；

sin%3

sin（90°-a\A

B.根據(jù)折射率的定義，玻璃對a光的折射率為%=7------根據(jù)折射率

sin1900-（3\3

與光速的關(guān)系有%=￡,解得匕=2.25xlC）8m/s,B錯誤；

"a

C.對于a光，若減小a角，光仍然是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不能夠發(fā)生全

反射，即折射光線c不可能消失，C錯誤；

D.結(jié)合上述可知%<%,折射率越小，光的頻率越小，則a光的頻率小于6光的

頻率，可知，若a光能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)，則6光也一定可以使之發(fā)生光

電效應(yīng)，D正確。選D?

6.【答案】BC

【詳解】A.根據(jù)折射率的公式可知，以相同的入射角射入球中時，a光的折射

角較小，其折射率較大，A錯誤；

B.根據(jù)v=￡,a光的折射角較小，其折射率較大，則傳播速度較小，B正確；

C.根據(jù)幾何關(guān)系，6光的折射角為sin%=*=；,則有%=應(yīng)上=乎，c正

項(xiàng)卜Jsinrb2

確；

D.若繼續(xù)增大入射角i,6光的折射角增大，光線遠(yuǎn)離同心球形氣泡，光線從液

體材料射出時的入射角與射入液體材料時的折射角大小相等，根據(jù)光的可逆性可

知不會發(fā)生全反射，D錯誤。選BC。

7.【答案】BCD

【詳解】D.由圖可知，復(fù)色光從上表面射入玻璃磚時，a光的折射角小于6光

的折射角，根據(jù)折射定律可知，玻璃對a光的折射率大于6光，D正確；

B.如圖所示

在。點(diǎn)根據(jù)折射定律得"北a光在尻點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，則有根

據(jù)幾何知識可得a+C=90。，聯(lián)立解得玻璃對a光的折射率為%=Jsin*+l,B正

確；

C.a光由0到6所需時間為f=型，其中v=￡,OB=dcosC=dsina=dsin。

vna

dsin3「kd，

解得t=--------，c正確；

c

11

A.根據(jù)sinC=1,sinQ=—,n<n,可得C〃>Q,根據(jù)幾何關(guān)系可知，勿對

nanb

應(yīng)的入射角小于力對應(yīng)的入射角，則如對應(yīng)的入射角小于G,,所以6光在Z?點(diǎn)

一定不能發(fā)生全反射，A錯誤。選BCD。

8.【答案】AC

【詳解】若光在冰塊中發(fā)生全反射的臨界角為C,則sinC=L=秒，A正確；如

n13

圖所示，在直角乙45。中，由幾何關(guān)系可知sina=*■=噂<==sinC，則由燈

直接發(fā)出的光照到冰塊上表面時都能從上表面射出，而Si印=*=乎>吃=

yiCyJ

sinC,則由燈直接發(fā)出的光照到冰塊四個側(cè)面時不是都能從側(cè)面射出，B錯誤，

C正確；

實(shí)深是A3,視深為〃，根據(jù)折射率定義式結(jié)合幾何關(guān)

系可知等=n，可得八=||機(jī)，D錯誤。選A、Co

9.【答案】AB/BA――偏小

sinp

【詳解】(1)[1]A.在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)豎直插入大頭針必、2,A正確；

B.實(shí)驗(yàn)中為了減少偶然誤差，入射角不宜過小，大頭針月、2之間的距離也不

宜過小，B正確；

C.玻璃磚的兩個側(cè)邊不平行也可以完成實(shí)驗(yàn)，C錯誤。

選ABo

⑵②根據(jù)折射定律可知〃=礪

(3)[3]假設(shè)法線偏離垂直方向的角度為夕角，如圖所示:

sin(r+6)_sinr

sin(萬+6)'〃具sin[3

變形可得

1tan。

1+------

sinrtanr

sin/31tan6^

l+-------

tan[3

因?yàn)閞>/，可得%u<"真。

?【答案】會器該同學(xué)的觀點(diǎn)是不對的

【詳解】

（I）m折射率為

sin。

n=-----

sina

其中，。是入射角，a是折射角，則測量相應(yīng)的角度后，計(jì)算玻璃磚折射率的表

達(dá)式為

sinZBOD

n=-------------

sinZAOC

（2）[2]由于全反射現(xiàn)象，從空氣射入玻璃磚，當(dāng)。6與跖重合時,

ZB(9D=90°

sinZAOC

可知

sinZAOC<sinZBOD=90°

實(shí)驗(yàn)中％的取值應(yīng)小于90。。

II.【答案】（I）45°；（2）90°

【詳解】（I）由全反射臨界角公式可得sinC=^=正，解得全反射臨界角為

n2

C=45°

(2)如圖所示

由幾何關(guān)系可得tan—=g可得T。。‘根據(jù)折射定律可得”瞽可得

sini=nsinr=,解得，=45°,則視野的最大張角為。=2,=90°

2

12.【答案】

(1)0.08m；(2)1.2x10-9s

【詳解】

(1)在半球體內(nèi)剛好發(fā)生全反射的光線如圖所示

由全反射臨界角公式

---1---=n

sinZ-ABO

所求距離

d=Rsin