高考物理復習考點訓練：51 光的折射 全反射

高考物理復習考點訓練專題：51光的折射全反射

一、單選題

1.（2分）（2020?浙江選考）如圖所示，圓心為0、半徑為R的半圓形玻璃磚置于水平桌面上，光線從P

點垂直界面入射后，恰好在玻璃磚圓形表面發(fā)生全反射；當入射角將=&T：時，光線從玻璃磚圓形表面

出射后恰好與入射光平行。已知真空中的光速為c,則（）

A.玻璃磚的折射率為1.5B.QF之間的距離為號麓

2.

C.光在玻璃石專內的傳播速度為吏曠D.光從玻璃到空氣的臨界帶為30°

?糕一）白

2.（2分）（2020高二下?武威期末）如圖所示，國家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上點綴了無數白

色亮點，他們被稱為鍍點，北京奧運會舉行時正值盛夏，鍍點能改變光線方向，將光線擋在場館外，鍍

點對外界陽光的主要作用是（）

A.反射太陽光線，遵循光的反射定律B.反射太陽光線，不遵循光的反射定律

C.折射太陽光線，遵循光的折射定律D.折射太陽光線，不遵循光的折射定律

3.（2分）（2020高二下?武威期末）一束光線從空氣射向折射率為行的玻漓內，入射角為45。，下面光

路圖中正確的是（）

A空W/

玻璃：

D.空氣

rrf?rr^i

4.（2分）（2020高二下?房山期末）如圖所示，一束光由空氣射入某種介質，該介質的折射率等于（）

曲弼r的斗@：n啦;謖餐

AB普

在“測量玻璃的折射率”的實驗中，以下說法正確的是（）

A.為了提高實驗精度，必須選用兩光學表面平行的玻璃磚

B.在白紙上放好玻璃磚后，首先要用鉛筆貼著玻璃豉的光學面畫出邊界

C.判斷像與針是否在同一直線時，應該觀察大頭針的頭部

D.大頭針P1與P2、P3與P4的間距適當遠一些，可以減小實驗誤差

6.（2分）（2020高二下?北京期末）如圖所示，一束復色光從空氣中射入水中，分成兩束單色光a和b,

則下列說法中正確的是（）

A.在水中，a光的頻率大于b光的頻率

8.右水中，a光的光速大于b光的光速

C.在水中，a光的波長大于b光的波長

D.若從水中向空氣射出時，a光能發(fā)生全發(fā)射，則b光也一定能發(fā)生全反射

7.（2分）（2020高二下?北京期末）如圖所示，從點光源S發(fā)出的一細束白光以一定的角度入射到三棱鏡

的表面，經過三棱鏡的折射后發(fā)生色散現象，在光屏ab間形成一條彩色光帶.在光帶的a、b兩側，下面

的說法中正確的是（）

A.a側是紅色光，b側是紫色光

B.在真空中a側光的波長大于b側光的波長

C.三棱鏡對a側光的折射率大于對b側光的折射率

D.在三棱鏡中a側光的傳播速率大于b側光的傳播速率

8.（2分）（2020高二下?朝陽期末）一束復色光沿半徑方向射向一半球形玻璃磚，發(fā)生折射而分為a、b

兩束單色光，其傳播方向如圖所示。下列說法中正確的是（）

A.a、b光在玻璃中的折射率關系為第內?叫

B.a、b光在玻璃中的傳播速度關系為割唉

C.增大復色光的入射角，b光先發(fā)生全反射

D.月同一單縫裝置進行衍射實驗，a光中央亮紋間距比b光的寬

9.（2分）（2020高二下?北京期末）對于紅光和紫光，下列判斷正確的是（）

A.同一種玻璃對紫光的折射率大于對紅光的折射率B.紅光的頻率大于紫光的頻率

C.在真空中紫光的波長大于紅光的波長D.紅光光子能量大于紫光光子能量

10.（2分）（2020高二下?北京期末）兩種單色光，從玻璃射向空氣時，發(fā)生全反射的臨界角分別是C1、

C2,且C1<C2,這兩種單色光在玻璃中的傳播速度VI、V2,波長入I、入2，它們的光子能量E1、

E2,則下列比較結論正確的是（）

A.VL<V2,人遙入2，E1>E2B.V1>V2,人遙入2，E1<E2

C.V1<V2f入1>入2fEi<EzD.V1>V2f入1>入2,E1>E2

二、多選題

11.（3分）（2020高二下?武威期末）如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面

上的入射角為仇經折射后射出a、b兩束光線.貝）

A.在玻璃中，a光的傳播速度小于b光的傳播速度

B.在真空中，a光的波長小于b光的波長

C.玻璃磚對a光的折射率小于對b光的折射率

D.若改變光束的入射方向使0角逐漸變大，則折射光線a首先消失

12.（3分）（2020高二下?北京期末）a、b兩種單色光以相同的入射角從某種介質射向真空，光路如圖所

示，則以下敘述正確的是（）

A.a光的全反射臨界角大于b光的全反射臨界角

B.通過同一雙縫干涉裝置，a光的干涉條紋間距比b光的寬

C.在該介質中a光的傳播速度小于b光的傳播速度

D.在該介質中a光的波長小于b光的波長

13.（3分）（2020高二下?安達期末）如圖所示，兩束顏色不同的單色光a、b平行于三棱鏡底邊BC從AB

邊射入，經三棱鏡折射后相交于點P,下列說法中正確的是（）

A.a光的光子能量大于b光子能量

B.a光在三棱鏡中傳播的速度較大

C.讓a光和b光通過同一雙縫干涉實驗裝置，a光的條紋間距小于b光的條紋間距

D.若a光能使某金屬發(fā)生光電效應，則b光也一定可以使該金屬發(fā)生光電效應

三、綜合題

14.（10分）（2020高三上?桂林月考）橫截面是直角三角形ABC的三棱鏡對紅光的折射率為ni,對紫

光的折射率為由，且均小于2,=一束很細的白光束垂直三棱鏡AB側面射入棱鏡，并從

AC側面有射出，最后射到跟AC側面平行的光屏MN11,如圖所示，已知光屏MN跟AC側面的距離為L.

（1）畫出白光通過棱鏡的光路圖（出射光線只畫出兩條邊緣光線，并指明其顏色）；

（2）求在光屏MN上得到的彩色光帶的寬度d?

15.（10分）（2020高三上?桂林月考）如圖是一個半徑為R的半球形透明物體的截面圖，其軸線OA水平。

現用一細束單色光水平入射到距。點史.R處的C點，此時透明體左側恰好不再有光線射出。

（1）求透明體對該單色光的折射率；

（2）將細光束平移到距。點聾處，求出射光線與OA軸線的交點距。點的距離。

16.（10分）（2020高三上?珠海月考）如圖，一般帆船靜止在湖面上，帆船的豎直桅桿頂端高出水面3

m.距水面4m的湖底P點發(fā)出的激光束，從水面出射后恰好照射到桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的

夾角為53。（?sin530=0.8）.已知水的折射率為臺

（1）求桅桿到P點的水平距離；

（2）船向左行駛一段距離后停止，調整日P點發(fā)出的激光束方向，當其與豎直方向夾角為45。時，從水面

射出后仍然照射在桅桿頂端，求船行駛的距離.

17.（10分）（2020高二下?洛陽期末）一底面半徑為避的半圓柱形透明體的折射率為私年,橫截面如

圖所示，目表示半圓柱形截面的圓心。一束極窄的光線在橫截面內從國跑邊上的漏點以60。的入射角

入射，求：

（1）該透明體的臨界角r；（可以用反三角函數表示）；

（2）該光線從進入透明體到第一次離開透明體時所經歷的時間（已知真空中的光速為啦，計算結果用

整、缸產表示）。

18.（15分）（2020高二下?武威期末）如圖所示，一束光線從空氣射入某介質，入射光線與反射光線夾角

為90s,折射光線與入射光線延長線間夾角0為15。，

（1）該介質的折射率？

（2）光在該介質中傳播的速度？

（3）當光從介質射入空氣時的臨界角？

19.（10分）（2020高二下?重慶期末）如圖所示，半圓柱形玻璃磚截面的半徑為R,一束單色光平行于其

直徑邊從P點射入玻璃磚，P點和圓心。的連線與直徑邊夾角為60。，單色光從P點恰好直射到玻璃磚右

端點5已知光在真空中的傳播速度為c,求：

（1）玻璃瓶的折射率n；

（2）光線從P點到Q點經過的時間to

20.（10分）（2020高二下?廣元期末）一透明柱體的橫截面如圖所示，圓弧AED的半徑為R、圓心為0,

BD±AB,半徑OE_LAB。兩細束平行的相同色光1、2與AB面成6=37。角分別從F、。點斜射向AB面，光

線1經AB面折射的光線恰好通過E點。己知光速為c,0F=|>R,0B=?|R,取sin37°=0.6,cos37°=0.8o

求:

D

（1）透明柱體對該色光的折射率n；

（2）光線2從射入柱體到第一次射出柱體的時間t。

21.（10分）（2020高二下?朝陽期末）如圖所示，AB為空氣與某種介質的界面，直線MN垂直于界面AB。

已知這種介質的折射率為n,光在空氣中的傳播速度為c。求：

（1）光在這種介質中的傳播速度大小V;

（2）光由這種介質射向空氣，發(fā)生全反射時臨界角C的正弦值。

22.（15分）（2020高二下?南充期末）如圖所示，祓5是一塊用折射率歌=2的玻璃制成的透明體的橫截

面，筋是半徑為R的圓弧，或邊垂直于加曲，溪說=&5通，當一束平行單色光垂直照到函上，

光在真空中的速度請=歲叱1成%編求：

（1）該色光在玻璃中的傳播速度；

（2）該色光在玻璃中的臨界角；

（3）圓弧破的外表面只有一部分有光線穿出，則穿出光線部分的弧長。

答案解析部分

一、單選題

1.【答案】c

【考點】光的折射

【解析】【解答】AB.作出兩種情況下的光路圖，如圖所示

設◎步=在A處發(fā)生全反射故有啦喳=J=焉

由于出射光平行可知，在B處射出，故呼眄也

由于遍軸聯立可得圻西釬君曜AB不符合題意；

C.由"備，可得.直kC符合題意；

恪?*一*《G

D.由于就算=工=恒，所以臨界角不為30。，D不符合題意。

故答案為：Co

【分析】通過幾何關系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介質的折射率；結合介質的折射率

求解光在該介質中的傳播速度。

2.【答案】A

【考點】光的反射，光的折射

【解析】【解答】光的反射是光在兩種物質分界面上改變傳播方向又返回原來物質中的現象；光的傳播方

向發(fā)生了改變，且介質沒變，則這種現象是光的反射現象；遵循光的反射定律。

故答案為：Ao

【分析】物體表面會把光從一個方向反射到另一個方向上去，這種現象叫做光的反射，由其中入射光線

與法線的夾角叫做入射角，反射光線與法線的夾角為反射角。

3.【答案】C

【考點】光的反射，光的折射

【解析】【解答】光由空氣射向玻璃，是光疏介質射入密介質，不可能發(fā)生全反射，即在界面同時發(fā)生折

射和反射，折射角小于入射角，反射角等于入射角，c符合題意，ACD不符合題意。

故答案為：Co

【分析】透明物體表面即可以反射光，也可以折射光，明確入射角、反射角和折射角的大小關系，結合

光的折射定律和光的反射定律作圖即可。

4.【答案】C

【考點】光的折射

【解析】【解答】根據折射定律可得「窸若=畿

故答案為：Co

【分析】注意公式有=唾其中的角為入射線（折射線）與法線的夾角.

喇nr

5.【答案】D

【考點】光的折射

【解析】【解答】A.光學表面是否平行不影響該實驗的準確度，A不符合題意：

B.為了防止弄臟玻璃豉，不能鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面，B不符合題意；

C.判斷像與針是否在同一直線時，應該觀察大頭針的整個部分，不能只觀察其頭部，C不符合題意;

D.大頭針Pl與P2、P3與P4的間距適當遠一些，可以減小實驗誤差，D符合題意。

故答案為：Do

【分析】光學表面是否平行對實驗沒有影響；判別像的位置應該觀察大頭針的整個部分，不能只觀察頭

部；不能用鉛筆貼著玻璃磚的光學面畫出界面。

6.【答案】A

【考點】光的折射

［解析］【解答】AC.根據折射定律祖二磬也

由圖知兩束的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，■割由于折射率越大，光的頻率越大，波

長越小，則a光的波長小于b光，b光的頻率比a光的頻率小，C不符合題意，A符合題意；

B.根據節(jié)

因為％.割與，所以或埠，B不符合題意；

D.根據全反射弧￡=吉

則￡為父寓嗑，a光能發(fā)生全發(fā)射，則b光不一定能發(fā)生全反射，D不符合題意。

故答案為：Ao

【分析】利用折射定律結合折射角的大小可以比較折射率的大?。焕谜凵渎实拇笮】梢员容^光的頻率

和波長大??；利用折射率的大小可以比較光速的大?。豪萌瓷涠煽梢耘袆e光能否發(fā)生全反射。

7.【答案】C

【考點】光的折射

【解析】【解答】AC.三棱鏡對紫光的折射率大于紅光的折射率，因此紫光偏折的角度大于紅光偏折的角

度，，A側是紫色光，b側是紅色光，A不符合題意，C符合題意；

B.紫光的頻率大于紅光的頻率，根據

真空中傳播速度相同，因此紫光的波長小于紅光的波長，B不符合題意；

D.在介質中”二百

由于三棱鏡對紫光的折射率大于紅光的疔射率，因此紫光在三棱鏡中的傳播速率小于紅光在三棱鏡中的

傳播速率，D不符合題意。

故答案為：Co

【分析】利用折射角的大小結合折射率的大小可以判別光的顏色；利用光的顏色可以比較波長和頻率的

大??；利用折射率的大小可以比較傳播速率的大小。

8.【答案】A

【考點】光的折射

【解析】【解答】A.根據光的偏折程度可知玻璃對型光的偏折程度較大，所以折射率%:赳地，A符合題

盡；

B.根據光在介質中傳播速度泌=備可知”產埠，B不符合題意；

C.根據全反射定律蛭！感:=卓可知型光的臨界角小，所以增大復色光的入射角，建光先發(fā)生全發(fā)射，C

不符合題意；

D.儀光的折射率大，頻率高，根據浮=Nf可知型光的波長短，所以用同一單縫裝置進行衍射實驗，a

光中央亮紋間距比b光的窄，D不符合題意。

故答案為：Ao

【分析】利用折射角的大小可以比較折射率、傳播速度、全反射角及光的波長大?。焕貌ㄩL大小可以

比較條紋間距的大小。

9.【答案】A

【考點】光的折射

【解析】【解答】ABC.波長越長，頻率越小，在真空中紅光的波長大于紫光的波長，所以紅光的頻率小

于紫光的頻率，則在同一媒質中，對紫光的折射率大于對紅光的折射率，A符合題意BC不符合題意；

D.根據彥=蒯;可知紫光光子能量大于紅光光子能量，D不符合題意。

故答案為：Ao

【分析】利用光的頻率可以比較折射率的大?。患t光和紫光中紫光頻率大波長?。凰灶l率大的能量

大。

10.【答案】A

【考點】光的折射

【解析】【解答】根據光的全反射，臨界角與折射率的關系骸訕

因為震;】HEZ所以的竄購，兩種單色光頻率關系為力蒯出

兩種單色光波長關系為商守用

根據蔥=蒯:,

兩種單色光能量%好期

根據V=育

兩種單色光速度力父電

故答案為：Ao

【分析】利用臨界角的大小可以比較折射率的大小；利用折射率的大小可以比較光子的頻率和波長的大

??；利用頻率可以比較光的能量大小。

二、多選題

11.【答案】A,B,D

【考點】光的折射

【解析】【解答】光線a的偏折程度大，根據折射定律公式班尸噩，。是入射角，r是折射角，可知a

光的折射率大；再根據公式”=看，知a光在玻璃中的傳播速度小，A符合題意，C不符合題意；a光的

折射率大，說明a光的頻率高，根據c=M,a光在真空中的波長較短，B符合題意；a光的折射率大，則根

據砥血￡：=J可知，a光的臨界角較小，若改變光束的入射方向使8角逐漸變大，則折射光線a的折射角

先達到90。，故先發(fā)生全反射，折射光線先消失，D符合題意；

故答案為：ABD.

【分析】本題綜合考查了光的折射、全反射等知識，注意偏折程度大的折射率較大，頻率較高，波長較

小，在介質中的傳播速度較小，全反射的臨界角較小.

12.【答案】A,B

【考點】光的折射

【解析】【解答】A.由光路圖可知a光的折射率較小，頻率較小，由嵬=J

可知a光的全反射臨界角大于b光上的全反射臨界角，A符合題意；

BD.由裔=3.手

甑=3^

聯立解得a光的波長較長，干涉條紋間距較大，D不符合題意，B符合題意；

C.根據“=蓊

可知a光在該介質的波速較大，C不符合題意。

故答案為:ABo

【分析】利用折射角的大小可以比較折射率及全反射角的大?。焕谜凵渎士梢员容^波長和條紋間距的

大??；利用折射率可以比較傳播速度的大小。

13.【答案】A,C

【考點】光的折射

【解析】【解答】A.有圖可知，a光的偏轉角大，b光的偏轉角小，所以a光的折射率大，b光的折射率

小，所以a光的頻率大，根據彥=加：

a光的光子能量大于b光子能量，A符合題意；

B.由光在介質中傳播速度的公式”=春

所以a光的折射率大，b光的折射率小，a光在三棱鏡中傳播的速度較小，B不符合題意；

C.a光的折射率大，b光的折射率小，a光的頻率大，所以a光的波長較b光短，根據舐=盥

a光的條紋間距小于b光的條紋間距，C符合題意；

D.a光的折射率大，b光的折射率小，a光的頻率大，a光能使某金屬發(fā)生光電效應，a光頻率大于金屬的

極限頻率，但是b光頻率不一定大于金屬的極限頻率，b光不一定使該金屬發(fā)生光電效應，D不符合題

意。

故答案為：ACo

【分析】相同的介質對于不同顏色的光來說有不同的折射率，光的頻率越大，根據光的入射角和折射角

的關系求解光的頻率的關系，結合光的頻率關系和選項分析求解即可。

三、綜合題

14.【答案】（1）解：由于光線垂直AB面入射，故在AB面上光線不偏折.在AC面上，設紅光的折射角

為門，紫光的折射角為「2.由于的父的，由折射定律可知，紫光的折射角大于紅光的折射角，即

約定刊；光帶的上方為紫光，下方為紅光，如圖所示：

⑵解：由折射定律得甯,4畸,

則置逅=普，盤山法3=等，

幺響觸

得光帶寬度/"年一言］

【考點】光的折射

【解析】【分析】（1）光線垂直于AB面入射，故在AB而不偏轉，利用折射率的比較可以判別紫光折射

角大于紅光折射角，利用折射角的大小可以畫出紫光和紅光的折射光線；

（2）由折射定律可以求出兩種光的折射角大小；結合幾何關系可以求出彩色光帶的寬度。

15?【答案】（1）解：如圖所示，光束口C處水平射入，在B處發(fā)生全反射，溪◎馥:為臨界角，由幾

（2）解：如圖所示，光束由D點水平射入，在E點發(fā)生折射，入射角為溪◎宏劉=熱折射角為

謚』婚F=盒,由幾何關系得酬超=W=由

解得郡.=耕唯

由折射定律得有=坐=w

解得育=&r

由幾何關系可知：潑步◎密"熱演'霞'食=食一映=初則出射光線與0A軸線的交點F與0點的距離

為砥二3程資怎蜷*”=易

【考點】光的折射

【解析】【分析】（1）畫出光經0C平面和AC曲面折射的光線；由于在B處發(fā)生全反射，利用幾何關系

可以求出臨界角的大小，再利用全反射定律可以求出折射率的大??；

（2）光束從D點水平射出在E點發(fā)生折射，利用幾何關系可以求出在E點的入射角大??；結合折射定律

可以求出折射角的大?。辉倮脦缀侮P系可以求出OF之間的距離。

16.【答案】（1）解：設光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為判，到P點的水平距離為?軻，桅桿高

度為P點處水深為熟「；激光束在水中與豎直方向的夾角為接，由幾何關系有案=宜5露

由折射定律有：接訕瞪次=&蛙兩

設桅桿到P點的水平距離為士

則工=.粗4■.制

聯立方程并代入數據得：為二—

（2）解：設激光束在水中與豎直方向的夾角為馬尊時，從水面出射的方向與豎直方向夾角為

由折射定律有：或加"=

設船向左行駛的距離為公此時光束從水面射出的點到桅桿的水平距離為科，到P點的水平距離為

阿，則：司T時.二町4式

針=tai

聯立方程并代入數據得：=j唾'一期起之：不§陶

【考點】光的折射

【解析】【分析】（1）光束從P點射到水面上再折射到桅桿的頂端，利用光路圖的幾何關系可以求出水

平距離和高度之間的長度關系，結合折射定律可以求出桅桿和P點的水平距離；

（2）光束從P點再次射到桅桿的頂端，利用折射定律可以求出入射光線到水面的入射角的大小；結合幾

何關系可以求出船行駛的距離。

【答案】（1）解：設此透明物體的臨界角為器則番訕￡：=￡二,

因此七:二卷啕血系

（2）解：當入射角為工二卷式時，由折射定律得有=器，

解得折射角F=.W

設此E寸光線折射后射到圓弧上的然;點，E點的入射角為60。，大于臨界角，會發(fā)生全反射，往水平方向

反射至圓弧上的起點并在朽點發(fā)生全反射，再至4點，從酉點第一次射出，在透明體內的路徑長為

.￡=筵

在透明體內的速度節(jié)

經歷的時間/=/=等

【考點】光的折射，光的全反射

【解析】【分析】（1）當光從光密介質射向光疏介質時，入射角大于臨界角時，光線會發(fā)生全反射。

（2）利用幾何關系求出光在介質中的路徑長度，再除以光在介質中的傳播速度即可。

18.【答案】（1）解：根據題意，光在空氣中的入射角為45。，在介質中的折射角為30。，則此介質的折

射率為n=媼！?百辭+

(2)解：根據v=其=Et,c=2.12xl()8m/s

（3）解：根據sinC=/得C=45,

【考點】光的折射

【解析】【分析】通過幾何關系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介質的折射率；結合介質的

折射率求解光在該介質中的傳播速度即可；當光從光密介質射向光疏介質時，入射角大于臨界角時，光

線會發(fā)生全反射。

19.【答案】（1）解：由題知，根據光的折射定律，玻璃破的折射率於=笆嗯=強

isan曲'x

（2）解：光線在玻璃中的速度為“備

P到Q點距離為/=&

解得，光線從P到Q點經過的時間￡=等=辱

【考點】光的反射

【解析】【分析】（1）通過幾何關系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介質的折射率；

（2）利用幾何關系求出光在介質中的路徑長度，再除以光在介質中的傳播速度即可。

20.【答案】（1）解：光路圖如圖

根據折射定律社=：麗―舉

加WCf

根據/L何關系t麻然砂=^=京

解得些零丁,源=馬

⑵解：該色光在柱體中發(fā)生全反射時的臨界角為c,則皿唯:=￡=埼

由于岐1靖=岐城甑i"一噫二指向密,：=◎企畬疝窿

光線2射到BD面時發(fā)生全反射根據幾何關系公技=◎套一◎獲=鬣一副t叫即V

可見光線2射到BD面時發(fā)生全反射后恰好從E點射出柱體，有提=蛾購

根據對稱性有a=交期=年鍛

"n

在柱體中的傳播速度”=卷=等

傳播時間f=急=

【考點】光的折射

【解析】【分析】（1）通過幾何關系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介質的折射率;

（2）利用幾何關系求出光在介質中的路徑長度，再除以光在介質中的傳播速度即可。

21.【答案】（1）解：根據公式跟=與

可得光在這種介質中的傳播速度大小為節(jié)二/

（2）解：全反射臨界角正弦值為癡卷二七

【考點】光的折射

【解析】【分析】（1）利用折射率可以求出傳播速度的大小；

（2）利用全反射規(guī)律可以求出臨界角的正弦值大小。

22.【答案】（1）解；由玉；=姿

解得“1盤死10%由

（2）解：由