2024屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)：光的折射與反射（附答案解析）

2024屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)：光的折射與反射

一、選擇題

1.如圖甲所示為某同學(xué)用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現(xiàn)象，光路圖如圖乙，

MN為外圓的直徑，從A點入射的光線延長后過N點，折射光AB與MN垂直，測得內(nèi)圓的半徑為

r,外圓半徑與內(nèi)圓半徑之比為10：3,OH的距離為2r,光在真空中的速度為c,則光盤的折射率為

()

2.如圖所示，P、Q是兩種透明材料制成的兩塊直角梯形的棱鏡，疊合在一起組成一個長方體。

某單色光沿與P的上表面成角的方向斜射向P,其折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面。已知材料

的折射率nP<nQ,則下列說法正確的是（）

A.從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線在同一條直線上

B.從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行

C.如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定大于

D.如果光線從Q的下表面射出，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于

3.如圖，一個橫截面為四分之一圓的透明柱體水平放置，用單色光源從AB中點C垂直AB水平入

射，已知該柱體對這種單色光的折射率幾二g，則該單色光在弧AD的折射角為（）

4.如圖所示，楔形玻璃的橫截面POQ的頂角為30。，OP邊上的點光源S到頂點。的距離為力垂

直于OP邊的光線SN在。。邊的折射角為45。。不考慮多次反射，。。邊上有光射出部分的長度為

A.±dD.yf2d

乙

5.高速公路上標志牌使用的“回歸反光膜”有兩種。如圖所示，一種是用球形的反射元a制成，入射

光線以入射角i=60。射入玻璃珠如此后光線在球內(nèi)發(fā)生反射，再次折射回空氣的光線恰好和入射光

線平行.另一種是用截面為等腰直角三角形的反射元力制成，入射光線垂直射入三角形反射元b,此后

光線剛好在三角形內(nèi)能發(fā)生全反射，兩次全反射后射回空氣的光線恰好和入射光線平行，則反射元Q

與反射元b的折射率之比為（）

V6

,石12

6.如圖是?張風(fēng)景照片，湖水清澈見底，近處湖面水下的景物都看得很清楚，而遠處則只看到對

岸山峰和天空彩虹的倒影，水面下的景物則根本看不到.下列說法中正確的是（）

A.水下的石頭看起來的深度比實際深?些

B.彩虹的成因是光的衍射

C.遠處對岸山峰和天空彩虹的倒影十分清晰，是由于光的干涉所引起的

D.遠處水面卜景物看不到，是由于光線發(fā)生了全反射

7.如圖所示，有一橫截面為矩形的玻璃磚，短邊長度為1,長邊長度為21,A是短邊上的中點，

束單色光從A點以45。的入射免射入玻璃。已知玻璃磚對這種單色光的折射率為魚，光在真空中的

速度為c,則該單色光從進入玻璃磚到離開玻璃磚的最短時間為（）

A

45°y

8.如圖所示，一均勻透明體上部分為半球、下部分為圓柱，半球的半徑和圓柱上.表面的半徑均為

R,圓柱高度為5R,在圓柱體的底部中心0點放一點光源，半球上發(fā)光部分的表面積S=0.87TR2

（已知球冠表面積的計算公式為S=27rrh,r為球的半徑，h為球冠的頂端到球冠底面圓心的高

度），不計光的二次反射，該透明物質(zhì)對光的折射率為（）

9.反光材料廣泛應(yīng)用于交通標志標線、突起路標、輪廓標識、交通錐、防撞筒等各種道路交通安全

設(shè)施。某種反光材料的有效單元的微觀結(jié)構(gòu)如圖所示，是半徑為R、球心為O的玻璃半球，A、8為

半球的底面端點?，F(xiàn)有一細光線從距離O點學(xué)的D點垂直于A8射入玻璃半球，光線恰好在球面發(fā)

生全反射，最后乂從底面射出。已知光在真空中的速度為C。則光線在玻璃半球中傳播的時間為

A遜B2跳C3熱R口遜

"2c"3c

二、多項選擇題

10.超強超短光脈沖產(chǎn)生方法曾獲諾貝爾物理學(xué)獎，其中用到的一種脈沖激光展寬器截面如圖所

示.在空氣中對稱放置四個相同的宜角三棱鏡，頂角為0.一細束脈沖激光垂直第一個棱鏡左側(cè)面

入射，經(jīng)過前兩個棱鏡后分為平行的光束，再經(jīng)過后兩個棱境重新合成為一束，此時不同頻率的光

前后分開，完成脈沖展寬.已知相鄰兩棱鏡斜面間的距離d=100.0mm,脈沖激光中包含不同頻

率的光1和光2,它們在棱鏡中的折射率分別為3=或和方=字.取sin370=|,cos370=

/=1.890.則下列說法E確的是（）

A.上方光線為光1

B.光1和光2通過相同的干涉裝置后，光2對應(yīng)的干涉條紋間距更大

C.為使光1和光2都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射出，則0>45°

D.若。=37。，則光1和光2通過整個展寬器的過程中在空氣中的路程差約為14.4mm

H.如圖所示，某小區(qū)噴水池底部水平，在底部。處裝有紅色和紫色的LEO燈（視為點光源），可在

水面形成紅色和紫色的光斑。水面較寬且平靜，LED燈距水面的深度為九。已知水對紅光和紫光的折

射率分別為n】和改，且九iVn2c下列說法正確的是（）

A.紅光在水中的傳播速度是紫光在水中傳播速度的舒倍

B.紅光在水中發(fā)生全反射的臨界角是紫光在水中發(fā)生全反射臨界角的葛倍

C.紅光在水面形成的光斑的面積大小是孚二

71]—1

D.紅光在水面形成的光斑面積小于紫光在水面形成的光充面積

12.如圖所示是一玻璃球體，其半徑為R,0為球心，AB為水平直徑，M點是破璃球的最高點，來

自B點的光線BD從D點射出，出射光線平行于AB,己知/ABD=30。，光在真空中的傳播速度為

c,貝IJ（）

B.光從B到D需用時春

C.若增大NABD,光線不可能在DM段發(fā)生全反射現(xiàn)象

D.若減小NABD,從AD段射出的光線均平行于AB

13.在光纖制造過程中，由于拉伸速度不均勻，會使得拉出的光纖不是均勻的圓柱體，而呈現(xiàn)圓臺

形狀（如圖所示）。已知此光纖長度為L,圓臺對應(yīng)底角為0,折射率為n,真空中的光速為c。現(xiàn)光從

下g方垂直射入下臺商,則（）

A.光從真空射入光纖，光的頻率不變

B.光通過此光纖到達小截面的最短時間為［

C.從上臺面射出的光束一定是平行光

D.若滿足sin0>1,則光在第一-次到達光纖側(cè)面時不會從光纖側(cè)面射出

14.如圖所示，S為位于泳池底部的一點光源，當泳池注入部分水時，從泳池上方觀察發(fā)現(xiàn)，被光源

照亮的水面為一直徑等于d的圓形區(qū)域，若想讓被照亮區(qū)域的面積增大，可采取的方法是（）

A.繼續(xù)向泳池注水，增加水深

B.放出部分池水，減小水深

C.將水換成折射率比水大的某種液體

D.將水換成折射率比水小的某種液體

三、非選擇題

15.如圖所示，一束只含紅光和藍光頻率成分的復(fù)色光，沿POi方向垂直于直徑AC射入半圓形透

明磚中，可以觀察到分成了三束光線分別沿02N、03Q和04M方向射出。04M與尸。1平

行。則可以判斷光線02N一定是,光線03Q一定是,光線04M一定

是o（以上均填“紅光""藍光''或"紅光與藍光的復(fù)色光”）

16.寬為10m、中央水深為4m的池塘邊有一棵樹，站在止對岸邊的人看到樹頂端的倒影與池塘底

部中央的點光源在一條直線上。已知人眼到水面的高度為1.5m,樹頂端到水面的高度為6m,則水

的折射率為o若在水面上各處都看不到該光，則至少要在水面上鋪設(shè)直徑為m

的遮光膜。（結(jié)果可用根號表示）

17.【物理-選修3-4】如圖，玻璃球冠的折射率為V3,其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的印

倍；在過球心O且垂直于底面的平面（紙面）內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點，

該光線的延長線恰好過底面邊緩上的A點。求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏

角。

18.如圖，一半徑為R的玻璃半球，O點是半球的球心，虛線OCT表示光軸（過球心O與半球底面

垂直的直線）.已知玻璃的折射率為1.5.現(xiàn)有一束平行光垂直入射到半球的底面.匕有些光線能從

球面射出（不考慮被半球的內(nèi)表面反射后的光線）.求：

（i）從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值；

（ii）距光軸號的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離.

19.圖（一）是我國宇航員王亞平太空授課時“玩水球”，水滴在完全失重環(huán)境下成為一透明的球

體，當太阻光照射到“水球”上時，光會被折射和反射而形成彩虹。如圖（二）為某均勻透明球形液

滴的截面圖，圓心O在球心上。球半徑為R。一束光從空中（看作真空）平行直徑AOB射到圓上的

C點，入射角i=60。，該光射入球內(nèi)經(jīng)過一次反射后從D點再次平行AOB折射向空中。求：

圖（一）

（1）液滴對該光的折射率n；

（2）該光從C點射入液滴經(jīng)一次反射從D點射出在液滴內(nèi)傳播的時間to（光在真空中的傳播速

度為c）

20.如圖所示，某透明體的橫截面為直角三角形ABC,/8=30。，A8邊的長度為L。光線MP從48

邊的中點P沿與48面夾角a=30。的方向射入透明體，恰好垂直BC面射出。真空中的光速為c。求:

（i）透明體對光線的折射率n；

（ii）光線從P點射入至射到8C面的時間t。

21.在“測玻璃的折射率''實驗中：

（I）如圖，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，下列說法中正確的是—;

A.為了減小作圖誤差，尸3利P4的距離應(yīng)適當取大些

B.為減少測量誤差，P］、以的連線與法線N”的夾角應(yīng)盡量小些

C.可以用手觸摸光學(xué)表面，不會影響測量

D.匕匕,界面一定要與0優(yōu)平行，否則會有誤差

(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度

(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量。

(3)若該同學(xué)在確定位置時，被旁邊同學(xué)碰了一下，不小心把P4位置畫的偏左了一些，測出

來的折射率o(填“偏大”、“偏小”或"不變

22.“測定玻璃的折射率”的實驗中，在水平放置的白紙上放好玻璃磚，QQ'和油'分別是玻璃磚與空氣

的兩個界面，如圖所示，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針Pl和P2,用“+”表示大頭針的位置，然后

在另i側(cè)透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針P3和P”

A.P3只擋住P］的像B.匕只擋住P3

C.P3同時擋住Pl、P2的像D.P4擋住P3及Pl、P2的像

(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗，如圖記錄的玻璃豉界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖

所示，其中實驗操作正確的是

D.

(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點O為圓心作圓,

與入射光線、折射光線分別交于A、B點，再過A、B點作法線NN，的垂線，垂足分別為C、D點,

如圖所示，則玻璃的折射率n=。（用圖中線段的字母表示）

23.如圖所示，某透明材料的橫截面是半徑為R的半圓，為直徑，。為圓心。?為圓周上的一點，

P到48的距離為字R；透明材料的折射率為絡(luò)底面AB用吸光材料涂黑。入射光平行于18射向圓面

上的夕點，經(jīng)兩次折射后射出。已知真空中的光速為C,求：

（1）出射光線與開始的入射光線間的夾角仇

（2）光通過透明材料的時間。

24.如圖，ABDEF是某玻璃棱繚的橫截面，它由直角三角形ABD和矩形ADEF構(gòu)成，AF和DE邊

表面鍍銀（僅考慮反射），一光淺平行于AD從AR邊上M點射入棱鏡。已知真空中的光速為c,

BD=L,AM=^-L^4尸=竽小48=90°,4840=30°,玻璃的折射率九二百。求:

（1）光線在M點發(fā)生折射的折射角大??；

（2）光線從M點到第一次射出棱鏡經(jīng)歷的時間。

答案解析

1.【答案】C

【解析】【解答】由圖可知光線的折射角Sina=瑞=爺=|,根據(jù)幾何關(guān)系可知入射角sin。=瑞=

8r?其

洛=等，則光盤的折射率為幾=陋=攣。

赳尸°sina3

故答案為：C

【分析】根據(jù)光路圖和幾何關(guān)系分析計算入射角和折射角的正弦值，再由折射率的定義分析求解。

2.【答案】D

【解析】【解答】首先要做出光路圖，如圖所示

由于進入P的折射光線正好垂直通過兩棱鏡的界面，所以光線從Q的下界面出射時，有丫=8,根

據(jù)光的折射定律有⑦=■，徇=簫，由于材料的折射率九PV9，所以有a<3所以單色光從

Q的下邊界出射時，出射光線與下表面所夾的銳角一定小于故D正確，ABC錯誤。

故答案為：Do

【分析】本題關(guān)鍵是要畫出光路圖，然后利用光的折射定律列式，找出光從Q出射時出射角與光從

P入射時入射角的大小關(guān)系，就能找出光從Q出射時，出射光線與下表面所夾的銳角情況，而且要

注意的是折射率等于從空氣中入射時入射角的正弦角與介質(zhì)中的折射角的正弦值之比。

3.【答案】D

【解析】【解答】做出光路圖，如圖所示：

由于AC=BC=鼻。，可知：sini=由折射定律可得："=把二，解得：sinr=尊得：丁=不

zzsinz2J

故ABC不符合題意，D符合題意。

故答案為：Do

【分析】做出光路圖，根據(jù)折射定律結(jié)合幾何關(guān)系求解即可。

4.【答案】C

【解析】【解答】設(shè)入射角為L折射角為「，根據(jù)折射定律得：九=黑=簫=&。根據(jù)全反射

定律得：sinC」=g所以。=45。，AB之間有光射出，光路圖如下:

n2

由幾何關(guān)系得：AB=2AC=2SC=OS=d,故C符合題意，ABD不符合題意。

故答案為：C

【分析】根據(jù)折射定律求出折射率,根據(jù)全反射定律求出臨界角,作光路圖.根據(jù)幾何關(guān)系求解°

5.【答案】A

【釋析】【解答】

由左圖可知角r=30°,由九=券=遮；對右圖，光線剛好在三角形內(nèi)發(fā)生全反射，如圖所示，山

幾，=工=冬得3=*，故A正確，BCD錯誤。

sinC2幾，

故答案為：Ao

【分析】本題考杳J'折射率的知識點。光線在a玻璃珠中發(fā)生發(fā)射后，折回空氣的光線加入射光線

平行，說明入射的過程和射出的過程具有對稱性，反射點在過圓心的水平線與圓的交點處，再根據(jù)

圖形找出入射時的折射角，便可根據(jù)公式計算出玻璃珠的折射率；光線剛好在三角形內(nèi)發(fā)生全反

射，關(guān)鍵是畫圖，可知全反射角為45。，根據(jù)全反射的折射率公式，可求出此時的折射率，再兩次做

比便可以了。

6.【答案】D

【解析】【解答】A、水下石頭反射光線從水中進入空氣，在水面產(chǎn)生了折射現(xiàn)象，由于是由光密介

質(zhì)進入光疏介質(zhì)，所以折射角比入射角大，折射光線進入人眼，人眼沿著折射光線向向看去，就會

覺得石頭位置變淺了，所以水下的石頭看起來的深度比實際深度淺一些，A錯誤；

8、彩虹的成因是因為光經(jīng)過稀薄程度不同的空氣而產(chǎn)生的折射現(xiàn)象，B錯誤；

C、遠處對岸山峰和天空彩虹的倒影I?分清晰，是由于光在水面上發(fā)生了反射，C錯誤；

D、遠處水面下的景物的光線由水中進入空氣，折射角大于入射角，當入射角大到某一值時，光在水

面將不發(fā)生折射，而是發(fā)生全反射，光線不能射出水面，所以看不到，D正確。

【分析】本題考杳運用光的反射、折射、全反射進行分析、判斷，解釋口常生活中看到的關(guān)于光的

現(xiàn)象。

7.【答案】A

“LO

【解析】【解答】光線在A點發(fā)生折射由幾=任竺解得。=30。據(jù)此作出光路圖，可知到2L邊

sina

上升角度大于臨界角，故發(fā)生全反射射到短邊L上以30。入射，此時入射角小于臨界角故不發(fā)生全

反射，而題中求最短時間，故不用考慮二次反射，故由￡=幺乜=嗎土”2,由幾何關(guān)系可得亡=

vc

攣，故BCD錯誤，故A正確；

3c

故答案為：A。

【分析】要求在玻璃傳中運動的時間，得找出在玻璃磚中運動的路程，在光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時

注意全反射的問題，由光在均勻介質(zhì)中直線傳播可解得。

8.【答案】B

【解析】【解答】半球上發(fā)光部分的表面積：S=0.8nR2=2nRh,解得：h=0.4/?,則距離球冠的頂

端0.4R的位置就是發(fā)生全反射的臨界位置。

根據(jù)勾股定理可知任何一個全反射的點與光源的距離為：，=

J<5R+R-0.4R)?+R2一]一0.4R)?=4&R。設(shè)臨界角為C，根據(jù)余弦定理得：cosC=

r+R2-(SR)72,所以C=45。，又sinC=』=?,所以幾=或、1.41,故B符合題意，ACD

21R-Tn2

不符合題意。

故答案為：B

【分析】根據(jù)幾何關(guān)系得出全反射的點到光源的距離，結(jié)合數(shù)學(xué)知識和臨界角計算公式即可分析判

斷。

9.【答案】B

【辭析】【解答】設(shè)臨界角為C,由幾何關(guān)系有：,曲「一變一在，又sinC=L解得：C=60°,

—R—2n

九二雪。光線發(fā)生三次全反射后垂直底面射出，光路圖如圖所示：

根據(jù)幾何關(guān)系知，光線在玻璃為傳播的距離為：x=3R,光線在玻璃半球中傳播的速速為：v=

E二宇C，所以￡=*=卷="普，故B符合題意，ACD不符合題意。

故答案為：B

【分析】根據(jù)全反射臨界角公式求出臨界角，作出光路圖，根據(jù)幾何關(guān)系求光程，再根據(jù)￡=*求傳

播時間。

10.【答案】B,D

【解析】【解答】由題意可知1光折射率大于2光折射率，所以從介質(zhì)到空氣中時，1光的折射角比

2光的大，所以上方光線是光2,下方光線是光1,故A錯誤；

光1的波長小于光2的波長，所以光1和光2通過相同的干涉裝置后，光2對應(yīng)的干涉條紋間距更

大，故B正確；

為使光1和光2都能從左側(cè)第一個棱鏡斜面射，需要兩光都不發(fā)生全反射，所以0。<8<45。，故C

錯誤；

當0=37。，根據(jù)數(shù)學(xué)幾何關(guān)系可得光1和光2通過整個展覺器的過程中在空氣中的路程差約為

14.4mm,故D正確；

故選BDo

【分析】先根據(jù)折射率的關(guān)系，判斷上下方光線，然后判斷波長的大小，最后根據(jù)幾何關(guān)系作圖進

行分析。

11.【答案】A,C

【解析】【解答】A.設(shè)紅光、紫光在水中的傳播速度分別為為巧和外，由折射率與波速的關(guān)系可

得也常

C

v2=zj-

n2

所以，紅光在水中的傳播速度與紫光在水中傳播速度的比值,=舒

A符合題意；

B.設(shè)紅光、紫光在水中發(fā)生全反射的臨界角分別為的和。2,由臨界角公式可得sinQ=^

1

sig=—

n2

rsin-?

即昌=—n1豐馬

C2sin-1七n2

B不符合題意；

CD.設(shè)紅光在水中發(fā)生全反射的臨界角分別為Q,在水面形成的光斑的半徑分別為％,由幾何關(guān)

系可得tag=*

xn

由數(shù)學(xué)關(guān)系可知tanC〔=j焉

由圓的面積計算公式可得Si=兀解

聯(lián)立求解得Si=孚?

州T

C符合題意；

同理可得，紫光在水面形成的光斑面積為52=哄

/2一］

可知，紫光在水面形成的光斑面積小于紅光在水面形成的光弱面積，D不符合題意。

故答案為：ACo

【分析】根據(jù)光的頻率和光速的關(guān)系得出兩光傳播速度之比，利用全反射臨界角的正弦值以及折射

率的關(guān)系得出臨界角之間的關(guān)系；，結(jié)合幾何關(guān)系得出形成光斑的面積。

12.【答案】A,D

【解析】【解答】如圖，由幾何知識可得,入射角i=NABD=30。,折射角r=2NABD=60。,則此玻璃

的折射率為n=翦=黑黑=V3,A符合題意；BD長度s=2Rcos30。=遮R,光在玻璃球內(nèi)的

傳播速度丫=,故光從B傳到D所用的時間為t=個，B符合題意；由sinC=>字<

烏，得臨界角CV45。，所以若增大NABD,入射角可能大于臨界角，所以光線可能在DM段發(fā)生全

反射現(xiàn)象，C不符合題意；要使出射光線平行于AB,入射角必為30。，若減小NABD,入射角減

小，則從AD段射出的光線與AB不平行，D不符合題意。

故答案為：AD

【分析】根據(jù)幾何關(guān)系得出入射角和折射角的大小關(guān)系；利用折射定律得出折射率的大?。桓鶕?jù)幾

何關(guān)系得出光在介質(zhì)中傳播的路程；結(jié)合光在介質(zhì)中傳播的速度與折射率的關(guān)系以及光在介質(zhì)中的

路程與傳播時間的關(guān)系得出光從R到D所用的時間：結(jié)合折射率與臨界角的關(guān)系判斷是否發(fā)生全反

射，從而進行分析判斷。

13.【答案】A,D

【解析】【解答】光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)，所以光從真空射入光纖，光的頻率不變，A符

合題意。光通過此光纖到達小截面的最短距離為L,光在光纖中的傳播速度v=舄，則光通過此光纖

到達小截面的最短時間為t=[=,，B不符合題意。通過光纖側(cè)面全反射后再從上臺面射出的光

束與垂直射出上臺面的光束不平行，C不符合題意。設(shè)光纖的臨界角為C,光第一次到達光纖側(cè)面

的入射角為仇5WsinC=i,當sinO>：時有0>C,則光在第一次到達光纖側(cè)面時發(fā)生全反射，不

會從光纖側(cè)面射出，D符合題意

故答案為：AD

【分析】光的頻率由光源決定；結(jié)合光在介質(zhì)中的傳播速度與折射率的關(guān)系結(jié)合光在介質(zhì)中傳播的

速度與時間的關(guān)系得出光通過此光纖到達小截面的最短時間；結(jié)合折射率與臨界角的關(guān)系判斷第一

次到達光纖側(cè)面時是否從光纖側(cè)面射出。

14.【答案】A,D

【解析】【解答】設(shè)h為水的深度，水面上形成的光斑邊緣光線恰好未發(fā)生全反射，入射角等于臨界

角C,根據(jù)幾何關(guān)系知tanC=A,繼續(xù)向泳池注水，增加水深，臨界角C不變，d增大，被照亮

區(qū)域的面積增大，A符合題意；同理可知，放出部分池水，被照亮區(qū)域的面積減小，B不符合題

意；根據(jù)sinC=1可知，將水換成折射率比水大的某種液體，臨界角C減小，根據(jù)tanC=另可

知，d減小，被照亮區(qū)域的面積減小，同理可知，將水換成折射率比水小的某種液體，被照亮區(qū)域的

面積增大，C不符合題意，D符合題意。

故答案為：ADo

【分析】根據(jù)光斑的區(qū)域得出入射角等于臨界角C,根據(jù)幾何關(guān)系得出臨界角正切值的表達式，從

而判斷照亮區(qū)域的面積變化情況；根據(jù)折射率與臨界角的關(guān)系判斷水換成折射率比水大的某種液體

時臨界角的變化情況，從而判斷被照亮區(qū)域的面積變化情況。

15.【答案】紅光；紅光；紅光與藍光的復(fù)色光

【解析】【解答】全反射臨界角滿足sinC=i

藍光折射率較大，臨界角較小，較容易發(fā)生全反射.，當復(fù)色光沿POi方向射入，在點藍光發(fā)生

全反射，部分紅光折射出玻璃破，即光線02N一定是紅光。

光線。2。3是紅光與藍光的復(fù)色光,在Ch點藍光發(fā)生全反射,部分纖光折射出玻璃磚,即光線

。3t?一定是紅光，光線04M一定是紅光與藍光的復(fù)色光。

【分析】根據(jù)折射定律，藍光折射率較大，臨界角較小，較容易發(fā)生全反射。當復(fù)色光沿尸。】方

向射入，在6點藍光發(fā)生全反肘，部分紅光折射出玻璃破。

16.【答案】京2W7

【解析】【解答】根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示:

BF=10m,CD=4m,AB=1.5m,EF=6m,由幾何關(guān)系知OB=2m,OD=3m,OA=2.5m,OC=5

OB

m,則水的折射率n二韶二?；光從水中射入空氣中，當入射角大于或等于臨界角時發(fā)生全反射，

設(shè)臨界角為C,則sinC=1=|；設(shè)遮光膜半徑為R,tanC二焉，解得R=*m<5m,所以遮

光膜的最小直徑為芻m=竽m。

【分析】根據(jù)幾何關(guān)系以及折射定律得出水的折射率，結(jié)合折射率與臨界角的關(guān)系得出臨界角的大

小，從而得出遮光膜半徑。

17.【答案】解：折球半徑為R,球冠底面中心為0',連接。。'，貝I00'LAB,令^0A0'=a

則0%苧R

即a=30°

cosa=初=丁

根據(jù)題意MA1AB

所以/OAM=60。

設(shè)圖中N點為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點，所考慮的光線的光路圖如圖所示，設(shè)光線在M點的入

射角為i,折射角為r,在N點的入射角為f,反射角為I",玻璃折射率為n,由于A0AM為等

邊三角形，有

1=60°

根據(jù)折射定律可得sini=nsinr

代入n=x/3可得廠3()°

作底面在N點的法線NE,由于NE〃AM,有1=30。

根據(jù)反射定律可得i〃=30°

連接ON,由幾何關(guān)系可知ANAM=ANOM,故有乙MNO=60。

故可得乙ENO=30°

于是/ENO為反射角，ON為反射光線，這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向，所以，經(jīng)一

次反射后射出玻璃球的光線相對于入射光線的偏角0為￡=180°-LENO=150。

該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角為P=1800-LENO=150°

【解析】【分析】光線由M點射入后先發(fā)生折射，再在渡銀底面發(fā)生反射，最后射出玻璃冠.已知球

半徑、底面半徑以及折射率，貝J由幾何關(guān)系和折射定律司求得入射角、折射角，再由幾何關(guān)系可求

得光線在渡銀底面的入射角和反射角，從而可知反射光線與0N的關(guān)系，最后可求光線從球面射出的

方向相對■于其初始入射方向的偏角.

18.【答案】解：(i)如圖，從底面上A處射入的光線，在球面上發(fā)生折射時的入射角為i,當i等于

全反射臨界角I時.，對應(yīng)入射光線到光軸的距離最大，設(shè)最大距離為Li=ic設(shè)n是玻璃的折射

率，由全反射臨界角的定義有nsinic=l由幾何關(guān)系有sini=1聯(lián)立可得：1=gR

的光線在球面B點發(fā)生折射時的入射角和折射角

分別為ii和門，由折射定律有nsinii=sinc設(shè)折射光線與光軸的交點為C,在AOBC中，由正弦定

理有si啜=sin（吧-a）由幾何關(guān)系有Nc=r「iisinii=1聯(lián)立可得：OC=3（2、？+總）

ROCJ5

R=2.74R.答：（i）從球面射出的光線對應(yīng)的入射光線到光軸距離的最大值為；（ii）距光軸

J的入射光線經(jīng)球面折射后與光軸的交點到O點的距離2.74R.

【解析】【分析】（1）利用幾何關(guān)系結(jié)合全反射的條件可以求出距離的最大值；

（2）利用幾何關(guān)系結(jié)合止弦定理可以求出OC之間的距離。

19.【答案】（1）解：根據(jù)對稱及光路可逆性，作出光路如圖所示

r=60°

r=r,=6=30°

sini

n=si—n；-r--

解得n=V3

（2）解：由幾何關(guān)系得CB=BD=2Rcosr=V3R

光住液滴中的傳播速度v=^

光在液滴中的傳播時間七二生±毀=竺

【解析】【分析】（1）畫出光折射的路徑，利用幾何關(guān)系可以求出入射角及折射角的大小，結(jié)合折射

定律可以求出折射率的大?。?/p>

（2）已知光傳播的路程，利用幾何關(guān)系可以求出傳播的路程，結(jié)合傳播的速度可以求出傳播的時

間。

20.【答案】解：(i)光路如圖所示，由幾何關(guān)系可知，光線從P點射入透明體的入射角與折射角分

別為i=60°

r=30°

又“舒

解得幾=V3

(ii)根據(jù)幾何關(guān)系可知，P、D兩點間的距離為％二,sin30。

光在透明體中傳播的速度大小U

又Y

解得t=單

4c

【蟀析】【分析】(1)根據(jù)光在介質(zhì)中傳播的光路圖得出入射角和折射角的大小，利用折射定律得出

該透明體的折射率；

(2)根據(jù)幾何關(guān)系以及光在介質(zhì)中傳播的速度和折射率的關(guān)系以及光傳播的時間以及傳播速度的

關(guān)系得出光線從P點射入至射到8c面的時間。

21.【答案】(1)A

(2)大

(3)偏小

【解析】【解答】(1)A.為了減小作圖誤差，得到一條比較精準的出射光線，取的兩個點距離要適當

遠一些；

B.為了減小測量誤差，入射角要盡量大一點，即Pi、P2的連線與法線NM得夾角要盡量大一些：

C.不能用手觸摸光學(xué)表面，防止臟污了光學(xué)表面，要戴上白手套；

D.b/Z界面不一定要與a屋平行，因為對光線的入射與出射沒有任何影響，只要正確的測量了入射、

出射光線，就能正確的計算玻璃磚的折射率。

故答案為：Ao

(2)為了減小誤差，應(yīng)選用寬度較大的玻璃傳來做實驗，因為寬度較大的玻璃傳，出射光線的側(cè)位

移較大，折射角更好測量。

故答案為：大。

（3）若不小心把P4位置畫的偏左了一些，如圖所示

我們看到折射角。2變大，根據(jù)折射率幾=能可知測出來的折射率偏小。

故答案為：偏小。

【分析】本題考差了“用插針法測定玻璃磚折射率的實驗

（I）在做實驗時，為了確定入射光線和出射光線，所插的針孔距座要遠一些：入射角要盡量大一

些；做實驗時，盡量不要用手去碰觸光學(xué)元件；光學(xué)元件不要求一定規(guī)則，即下界面不一定要與