2025届高考物理：全反射 限时训练（含解析）

2025届高考物理：全反射限时训练

一、单选题（本大题共5小题）

1.虚线1、2的其中一条为空气和某透明介质的分界面，一细光束斜射到该界面

时的光路图如图所示，图中。=37°,己知sin37°=0.6。将空气视为真空，则下

列说法正确的是（）

A.细光束由透明介质射到空气

B.透明介质的折射率为；

C.当不断增大入射角时，该光束可能发生全反射

D.该光束在真空与透明介质中传播的速度大小之比为4:3

2.某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”，如图甲所示。该

同学先测出了“水晶球”的直径为10cm,并标记了其中一条水平直径对应的两

端点P、。。球外某光源发出的一细束单色光从球上尸点射向球内，折射光线与

水平直径PQ夹角为8,当8=30时，出射光线与尸。平行，如图乙所示。已知

光在真空中的传播速度为3X108M/S,下列说法不正确的是（）

.

甲乙

A.“水晶球”的折射率为旧

B.光在“水晶球”中的传播时间为5x10-8$

C.改变从P点入射光线的入射角，光线从水晶球射向空气时，一定不会发生全

反射

D.若保持从P点入射光线的入射角不变，仅换用波长更长的单色光，则光在

“水晶球”中传播的时间变短

3.如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面，神为直径，一束由a光和6光组成的

复色光沿力。方向由真空从小面射入玻璃，之后分成两束分别射到圆柱面的

C两点。其中射到方点的为a光，射到C点的为6光。则下列说法正确的是

()

B.a光从。传至ljB与6光从。传到C的时间相等

C.a光比6光更容易产生明显衍射现象

D.若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从6点射出

4.如图所示，一透明圆柱体的底面圆周直径为d,圆柱体的高为gd。其中上底

面的中心有一点光源向下底面发射红光，下底面恰好有一半的面积有光透出。真

空中光速为c,不考虑二次反射，则下列说法中正确的是（）

A.圆柱体对该单色光的折射率为&B.若换用紫光，下底面的透光面积会

增大

C.经下底面射出的光线中时间最短的是，D.若增大圆柱体的高度，下

底面的透光面积会减小

5.一圆台形状的玻璃柱如图所示，a、6两束单色光分别沿不同方向射向圆台母

线/以其中单色光a与圆台母线成°=37。入射，折射光线c与45的夹角为

〃=53。，6光刚好发生全反射，并与a光的折射光线重叠。已知光在空气中的传

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

A.玻璃对力光的折射率为L25

B.a光在玻璃柱内的传播速度为2.5xl（）7m/s

C.对于a光，若减小a角，则折射光线c可能消失

D.若a光能使某种金属发生光电效应，则6光也一定可以使之发生光电效应

二、多选题（本大题共3小题）

6.如图甲所示，我国航天员王亚平在天宫课堂上演示了微重力环境下的神奇现

象。液体呈球状，往其中央注入空气，可以在液体球内部形成一个同心球形气

泡。假设此液体球其内外半径之比为1:3,由a、6两种颜色的光组成的细复色光

束在过球心的平面内，从/点以，=45。的入射角射入球中，a、6两条折射光线如

图乙所示，其中6光的折射光线刚好与液体球内壁相切。下列说法正确的是

)

甲乙

A.该液体材料对a光的折射率小于对6光的折射率

B.6光比a光在液体球中的传播速度大

C.该液体材料对6光的折射率为殛

2

D.若继续增大入射角i,6光可能因发生全反射而无法射出液体球

7.为半圆柱体玻璃砖的横截面，直径=一束由a光和6光组成的复

色光，沿2。方向从上表面射入玻璃砖，入射角为0。a光和6光折射后分别射到

6、，点，如图所示，a光在6点恰好发生全反射。已知光在真空中的传播速度为

c,下列说法正确的是（）

B.玻璃对a光的折射率为JsiYe+l

C.a光由。到8所需时间为正吧

C

D.玻璃对a光的折射率大于6光

8.（多选）哈尔滨是中国著名的冰雪旅游城市，每年冬季都会举办盛大的冰雪

节。冰雕展则成为了人们探访冬季梦幻之旅的最佳选择。冰雕展上有一块边长为

1m的立方体的冰块，冰块内上下底面中心连线为。0',在0'处安装了一盏可

视为点光源的灯，已知冰的折射率为1.3。取遍=2.45,下列说法正确的是

A.若光在冰块中发生全反射的临界角为C,则s讥C=£

B.由灯直接发出的光照射到冰块四个侧面时都能从侧面射出

C.由灯直接发出的光照射到冰块上表面时都能从上表面射出

D.从冰块正上方沿。。'方向观察，点光源的视深仍是1m

三、实验题（本大题共2小题）

9.某中学兴趣小组用插针法做“测量玻璃砖的折射率”的实验，如图所示。

B.实验中，入射角不宜过小，大头针月、2之间的距离也不宜过小

C.若玻璃砖的两个侧边不平行，则不能完成实验

（2）玻璃砖的折射率上（用a,£表示）。

（3）若处理数据过程中，法线以入射点。为轴顺时针偏离了一个小的角度，这

将导致折射率的测量结果（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

10.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直

径边界为政、半圆弧边界为ECP,8垂直所并过圆心。。某次实验中，他沿

Q4画一条直线，并在。4线上适当位置竖直插上两枚大头针片、打；放上玻璃砖

后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针心、鸟，移走玻璃砖和大头针

后，过心、口针孔作出直线。8可看成沿AO入射的光透过玻璃砖后的折射

光线。

（1）测量相应的角度后，计算玻璃成折射率的表达式为;

（2）该同学认为，实验中％可以取接近90。的任意值，请说明你的观点及理由。

四、解答题（本大题共2小题）

11.坦克是一种封闭的军用战备车辆，坦克内部人员需要通过观察孔侦察外部情

况。观察孔如图所示，其宽度L=10cm,厚度4=10限m,将折射率为”=夜的

某种玻璃砖完全嵌入观察孔内，求：

(1)该玻璃在空气中的全反射临界角C-,

(2)嵌入玻璃砖后，坦克内部人员通过这块玻璃砖能看到的外界角度范围。为

多大？

坦克外部

12.折射率几=1.25、半径R=0.10爪的半球体透明介质放置在水平面上，如图

所示。一束平行光垂直半球体上方的圆形截面射入球体，已知sM53=0.8、

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

(1)在半球体内恰好发生全反射时，平行光线到球心的距离d。

(2)在半球体内恰好发生全反射的光线，从进入半球体到反射回圆形截面所用

的时间(结果保留两位有效数字)。

参考答案

1.【答案】D

【详解】由折射定律和反射定律可知，反射光线与入射光线分布在法线两侧，折

射光线与入射光线分布在法线两侧，由光路图可知，c为入射光线，a、b分别为

反射光线和折射光线，则虚线2为界面，虚线1为法线，光线在空气中与法线的

夹角较大，则光束由空气射到透明介质中。故A错误；由几何关系可知，光束的

入射角为i=90-a=53,由折射定律得该透明介质的折射率为n=型，解得n=

sina

[，故B错误；由于细光束由光疏介质射入光密介质，因此入射角无论如何增

大，光束不可能发生全反射现象。故C错误；设光在真空中的速度为c,则光在

该介质中的传播速度为17=£=¥，则光在真空与透明介质中的速度之比为C：U=

4:3，故D正确。故选Do

2.【答案】B

【详解】如图所示

由几何关系可知，光线射出时的折射角r为28,折射率n=萼=遮,故A正

sin0

确；光在“水晶球”中传播的距离1=dcos。，时间t=[=任=辿竺”=5x

VCC

10-10s,故B错误；由图6=r=29,增大过P点光线的入射角，光线出射时

一定不会在球内发生全反射，故C正确；当入射光的波长变长时，频率变小，光

的折射率也变小，折射角变大,光在水晶球中的光程变短，由"号可知光在

“水晶球”中的传播速度变大,可知时间变短，故D正确。本题选不正确的，故

选Ba

3.【答案】B

【详解】A.从图中可知入射角了相同，a光的折射角r小,根据〃=亚，可知

sinr

玻璃对a光的折射率大，根据〃=£,可知在玻璃砖中a光的传播速度较小，A错

V

误；

B.在光路图中做辅助线，如图

sinrdsinrdsinrsinidsinrdsini

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

光在玻璃砖中传播时间v_£csinrcc，由于入射

角，相同，因此在玻璃砖中a光和6光传播时间相等，B正确；

C.根据a光折射率大则频率大波长小，可知6光波长较长。则6光更容易产生

明显衍射现象，C错误；

D.做夕点和C点的法线，如图所示

可知a光在方点的入射角较大，6光在，点的入射角较小，根据sinC=L可知a

n

光的临界角较小，所以若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从。点射出，D

错误。选B。

4.【答案】A

【详解】A.上底面的中心有一点光源向下底面发射红光，设射到力点光线刚好

发生全反射

下底面恰好有一半的面积有光透出，则万-04=3义乃（：）2,得。4=字”，根据题

意SO=gd,根据几何关系sinC=3,又sinC=L所以”=6，A正确；

23n

B.若换用紫光，折射率增大，临界角减小，下底面的透光面积会减小，B错

误；

C.光在圆柱体中传播的速度v=£=@c,经下底面射出的光线中时间最短的是

n3

ta=也,c错误；

v2c

D.若增大圆柱体的高度，临界角不变，下底面的透光面积会增大，D错误。选

Ao

5.【答案】D

【详解】A.令6光的临界角为根据几何关系有&,=90。-£=37。，根据

%=一丁，解得他=：。1.67,A错误；

sin%3

sin（90°-a\A

B.根据折射率的定义，玻璃对a光的折射率为%=7------根据折射率

sin1900-（3\3

与光速的关系有%=£,解得匕=2.25xlC）8m/s,B错误；

"a

C.对于a光，若减小a角，光仍然是从光疏介质进入光密介质，不能够发生全

反射，即折射光线c不可能消失，C错误；

D.结合上述可知%<%,折射率越小，光的频率越小，则a光的频率小于6光的

频率，可知，若a光能使某种金属发生光电效应，则6光也一定可以使之发生光

电效应，D正确。选D„

6.【答案】BC

【详解】A.根据折射率的公式可知，以相同的入射角射入球中时，a光的折射

角较小，其折射率较大，A错误；

B.根据v=£,a光的折射角较小，其折射率较大，则传播速度较小，B正确；

C.根据几何关系，6光的折射角为sin%=*=；,则有%=应上=乎，c正

项卜Jsinrb2

确；

D.若继续增大入射角i,6光的折射角增大，光线远离同心球形气泡，光线从液

体材料射出时的入射角与射入液体材料时的折射角大小相等，根据光的可逆性可

知不会发生全反射，D错误。选BC。

7.【答案】BCD

【详解】D.由图可知，复色光从上表面射入玻璃砖时，a光的折射角小于6光

的折射角，根据折射定律可知，玻璃对a光的折射率大于6光，D正确；

B.如图所示

在。点根据折射定律得"北a光在尻点恰好发生全反射，则有根

据几何知识可得a+C=90。，联立解得玻璃对a光的折射率为%=Jsin*+l,B正

确；

C.a光由0到6所需时间为f=型，其中v=£,OB=dcosC=dsina=dsin。

vna

dsin3「kd，

解得t=--------，c正确；

c

11

A.根据sinC=1,sinQ=—,n<n,可得C〃>Q,根据几何关系可知，勿对

nanb

应的入射角小于力对应的入射角，则如对应的入射角小于G,,所以6光在Z?点

一定不能发生全反射，A错误。选BCD。

8.【答案】AC

【详解】若光在冰块中发生全反射的临界角为C,则sinC=L=秒，A正确；如

n13

图所示，在直角乙45。中，由几何关系可知sina=*■=噂<==sinC，则由灯

直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，而Si印=*=乎>吃=

yiCyJ

sinC,则由灯直接发出的光照到冰块四个侧面时不是都能从侧面射出，B错误，

C正确；

实深是A3,视深为〃，根据折射率定义式结合几何关

系可知等=n，可得八=||机，D错误。选A、Co

9.【答案】AB/BA――偏小

sinp

【详解】(1)[1]A.在实验过程中，应竖直插入大头针必、2,A正确；

B.实验中为了减少偶然误差，入射角不宜过小，大头针月、2之间的距离也不

宜过小，B正确；

C.玻璃砖的两个侧边不平行也可以完成实验，C错误。

选ABo

⑵②根据折射定律可知〃=砺

(3)[3]假设法线偏离垂直方向的角度为夕角，如图所示:

sin(r+6)_sinr

sin(万+6)'〃具sin[3

变形可得

1tan。

1+------

sinrtanr

sin/31tan6^

l+-------

tan[3

因为r>/，可得%u<"真。

•【答案】会器该同学的观点是不对的

【详解】

（I）m折射率为

sin。

n=-----

sina

其中，。是入射角，a是折射角，则测量相应的角度后，计算玻璃砖折射率的表

达式为

sinZBOD

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

sinZAOC

（2）[2]由于全反射现象，从空气射入玻璃砖，当。6与跖重合时,

ZB(9D=90°

sinZAOC

可知

sinZAOC<sinZBOD=90°

实验中％的取值应小于90。。

II.【答案】（I）45°；（2）90°

【详解】（I）由全反射临界角公式可得sinC=^=正，解得全反射临界角为

n2

C=45°

(2)如图所示

由几何关系可得tan—=g可得T。。‘根据折射定律可得”瞽可得

sini=nsinr=,解得，=45°,则视野的最大张角为。=2,=90°

2

12.【答案】

(1)0.08m；(2)1.2x10-9s

【详解】

(1)在半球体内刚好发生全反射的光线如图所示

由全反射临界角公式

---1---=n

sinZ-ABO

所求距离

d=Rsin