第62讲光的折射全反射（练习）（原卷版）

光的折射全反射（模拟精练+真题演练）1．（2023·河北秦皇岛·青龙满族自治县第一中学校联考三模）透明半圆柱体的横截面为圆心为O、半径为R的半圆，如图所示。用红色激光垂直直径MN方向照射半圆柱体，入射点从O点右移至右侧半径中点A时，从上方弧面B点出射的光线恰好消失；入射激光绕A点逆时针转至角（未知）时，从上方弧面出射的光线恰好与在A点的入射光线平行。已知真空中的光速为c，半圆柱体周围可视为真空，则（）

A．该半圆柱体的折射率为B．从A点垂直入射的光线在半圆柱体内的传播时间为C．从A点以角入射时，上方弧面的出射光线一定过O点正上方的P点D．从A点以角入射时，在柱体内的折射角（未画出）的正弦值为2．（2024·浙江·校联考模拟预测）某半径为r的类地行星表面有一单色点光源P，其发出的各方向的光经过厚度为、折射率为n=2的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含P和行星中心O的某一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为2r的轨道上绕行星做匀速圆周运动，忽略行星表面对光的反射，则（）

A．大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为B．卫星探测器运行时，任意时刻只能在轨道上某部分观测到光，这部分轨道弧长为C．若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长与有大气层时的光轨道弧长相同D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发出的频率3．（2023·广东珠海·珠海市第一中学校考三模）在折射率为的液体内部有一点光源S，点光源可以向各个方向移动。某时刻，在液面上观察到半径为R＝0.2m的圆形光斑。现让点光源S向某个方向匀速移动，发现光斑最右侧边沿B位置不动，最左侧边沿D向左侧移动，经过2s，有东西侧边沿D向左移动了，侧面图如图所示，则点光源S的移动速度方向和大小（）

A．水平向左 B．水平向右 C．v＝1m/s D．m/s4．（2024·浙江·模拟预测）如图甲所示是玻璃半圆柱体的横截面，一束红光从真空沿半圆柱体的径向射入，并与底面上过O点的法线成角。CD为足够大的光学传感器，可以探测反射光的强度。从AB面反射出的光强随变化情况如图乙所示，则（）

A．半圆柱体相对该红光的折射率为B．θ减小到0°时光将全部从AB界面透射出去C．θ减小时反射光线和折射光线夹角随之减小D．改用紫光入射时CD上反射强度最大值对应的5．（2022·浙江·舟山中学校联考模拟预测）如图所示，一半径为的玻璃半球，点是半球的球心，虚线表示光轴（过球心与半球底面垂直的直线）。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半球的底面上，有些光线能从球面射出（不考虑被半球的内表面反射后的光线）。则以下说法错误的是（

）

A．该光在玻璃中的传播速度是B．该光在玻璃半球面处的全反射临界角正弦值为C．从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值为D．距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到点的距离为6．（2023·浙江·模拟预测）半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线，足够大的光屏PQ与直径MN垂直并接触于N点，已知半圈形玻璃砖的半径R=15cm，折射率。一细束激光沿半径方向射向圆心O点，入射光线与OO'夹角θ=30°，光屏PQ上出现两个光斑，则这两个光斑之间的距离为（

）

A．cm B．cm C．cm D．cm7．（2023·安徽·校联考模拟预测）光纤通信有传输容量大、传输衰减小、抗干扰性及保密性强等多方面的优点，我国的光纤通信起步较早，现已成为技术先进的几个国家之一，如图甲是光纤的示意图，图乙是光纤简化示意图（内芯简化为长直玻璃丝，外套简化为真空），玻璃丝长为AC=L，折射率为n，AB、CD代表端面，光从AB端面以某一入射角θ进入玻璃丝，在玻璃丝内部恰好发生全反射，知光在真空中传播速度为c，下列选项正确的是（）

A．内芯相对于外套是光疏介质B．C．光在玻璃丝中传播的速度为csinθD．光在玻璃丝中从AB端面传播到CD端面所用的时间为8．（2024·山西大同·统考模拟预测）为观察光的传播现象，一同学用半圆柱形玻璃砖进行实验，其横截面如图所示，此时底面与右侧竖直光屏平行。一束白光从玻璃砖左侧垂直于射到圆心上，在光屏上点出现白色亮斑，使玻璃砖底面绕逆时针缓慢旋转，观察到屏上的白色亮斑在偏离点的同时变成下紫、上红的彩色光斑。随着角缓慢变大，下列说法正确的是（）

A．折射光斑在竖直屏上向上移动B．红光在玻璃砖中传播速度最大C．彩色光斑沿光屏向上移动，紫光最先消失D．彩色光斑沿光屏向下移动，红光最先消失9．（2023·广东·广州市第二中学校联考三模）彩虹的形成是雨后太阳光射入空气中的水滴先折射，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再次折射形成。如图所示，一束太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，一条是红光，另一条是紫光。关于a光和b光的说法中，正确的是（

）

A．a光是红光 B．a光的波长更长C．b光更容易发生衍射 D．在真空中传播时，b光的速度更大10．（2023·云南保山·统考三模）到2022年10月12日为止我国宇航员已进行了三次太空授课，在天宫课堂上我们看到宇航员们演示物理、化学实验，从中获取知识。如图甲所示，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图乙所示。光线a沿半径方向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x，已知玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R，折射率为，光在真空中的速度为c，不考虑光的多次反射。下列关于光线b的说法正确的是（

）

A．当时，光可能经过内圆B．当时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为30°C．当时，光线在玻璃砖中的传播时间为D．此状态下的太空水球处于完全失重状态，不受重力11．（2023·江苏扬州·统考三模）如图1所示，固定在容器中的油量计由许多透明等厚、长度不等的薄塑料片叠合而成。每个薄片的形状如图2所示，其底部为等腰直角三角形。光竖直向下射入油量计，塑料片下端浸入油中时，大部分光经折射进入油中，少部分反射回观察窗口：塑料片未浸入油中时，光在塑料片底部发生全反射而返回油量计上端，可以通过观察窗上的亮暗分布来判断油量的多少。已知塑料片的折射率为n1，油的折射率为，则（）

A．一定小于n2B．n1一定大于1.4C．随着油量的减少，观察窗左边最先开始亮D．观察窗亮的部分越长，说明剩余油量越多12．（2023·湖南长沙·长郡中学校考模拟预测）冰雕展上有一块边长为1m的立方体冰块，冰块内上下底面中心连线为，在处安装了一盏可视为点光源的灯，已知冰块的折射率为1.3，下列说法不正确的是（）

A．光在冰块中发生全反射的临界角为C，可知B．由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时全部能从侧面射出C．由灯直接发出的光照到冰块上表面时全部能从上表面射出D．从冰块正上方沿方向观察，点光源的视深是m13．（2023·湖南衡阳·校考三模）等腰三棱镜的顶角为，边的边长为L，光线射到边的中点O，当入射角时，光最后垂直边射出，已知光在真空中的传播速度为c，不考虑光的多次反射，则（）

A．三棱镜的折射率为B．光在三棱镜中的传播时间为C．换用频率更高的光仍以相同入射角照射到O点，则光在棱镜中的传播时间一定变长D．换用频率更高的光仍以相同入射角照射到O点，则光在棱镜中的传播时间可能不变14．（2023·广东湛江·校联考模拟预测）如图所示，一透明体的横截面为四分之一圆弧AB，O点为圆心，半径为R，C点在圆弧AB上且C点到AO的距离为。一光线平行AO方向从C点射入透明体后，通过OB上的D点，光在真空中的传播速度大小为c。下列说法正确的是（）

A．透明体对该光线的折射率为B．透明体对该光线的折射率为C．该光线从C点传播到D点的时间为D．该光线从C点传播到D点的时间为15．（2022·浙江绍兴·统考一模）由于新冠肺炎的流行，餐厅桌面中间常会放置一块亚克力板，以防止用餐时飞沫的传播。如图所示，厚度为的透明平板垂直安装在贴有方格纸图案的桌面上，且板面与水平格线平行，某同学贴近桌面且垂直板面正视，观察发现板后水平格线的位置都向前平移。已知平板的折射率为，则下列说法正确的是（）

A．板后水平格线平移距离不随其离板面的远近而改变B．板后水平格线平移距离不随平板厚度的改变而改变C．板后水平格线平移距离约为D．板后水平格线平移距离约为16．（2024·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）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。当光从玻璃内侧P点以入射角a=37°射向外侧M点时，其折射光线与反射光线恰好垂直；而当光从P点射向外侧的N点时，在N点恰好发生全反射后被Q接收。已知光在真空中的传播速度为c，PQ的距离为L，sin37°=0.6。求：（1）玻璃的折射率；（2）光由P点经N点发生全反射到达接收器Q的时间。

17．（2023·四川绵阳·统考模拟预测）近年来，对具有负折射率人工材料的光学性质及应用的研究备受关注，该材料折射率为负值（）。如图甲所示，光从真空射入负折射率材料时，入射角和折射角的大小关系仍然遵从折射定律，但折射角取负值，即折射线和入射线位于界面法线同侧。如图乙所示，在真空中对称放置两个完全相同的负折射率材料制作的直角三棱镜A、B，顶角为，A、B两棱镜斜面相互平行放置，两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光，从A棱镜上的P点垂直入射，它们在棱镜中的折射率分别为，，在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏，P点为P点在光屏上的投影。（1）为使两种频率的光都能从棱镜A斜面射出，求的取值范围；（2）若30，求两种频率的光通过两棱镜后，打在光屏上的点距P点的距离分别多大？

18．（2023·海南·统考模拟预测）如图所示，为左边有一缺口的正方体玻璃的截面图，S为连线的中点，点为、连线的交点。从S点垂直发出一条光线，在、、三个界面恰好都发生全反射，然后垂直界面射出，又回到了S点。已知正方体的边长为，光在空气中的传播速度为，不考虑光在及两个面的反射。求：（1）该玻璃的折射率；（2）从S点发出的光回到S点的过程中，光的传播时间。

19．（2023·江苏·统考高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（

）A．

B．

C．

D．

20．（2023·山东·统考高考真题）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两