高考物理复习考点训练：51 光的折射 全反射

高考物理复习考点训练专题：51光的折射全反射

一、单选题

1.（2分）（2020•浙江选考）如图所示，圆心为0、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，光线从P

点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射；当入射角将=&T：时，光线从玻璃砖圆形表面

出射后恰好与入射光平行。已知真空中的光速为c,则（）

A.玻璃砖的折射率为1.5B.QF之间的距离为号麓

2.

C.光在玻璃石专内的传播速度为吏旷D.光从玻璃到空气的临界带为30°

♦糕一）白

2.（2分）（2020高二下•武威期末）如图所示，国家游泳中心“水立方”的透明薄膜“外衣”上点缀了无数白

色亮点，他们被称为镀点，北京奥运会举行时正值盛夏，镀点能改变光线方向，将光线挡在场馆外，镀

点对外界阳光的主要作用是（）

A.反射太阳光线，遵循光的反射定律B.反射太阳光线，不遵循光的反射定律

C.折射太阳光线，遵循光的折射定律D.折射太阳光线，不遵循光的折射定律

3.（2分）（2020高二下•武威期末）一束光线从空气射向折射率为行的玻漓内，入射角为45。，下面光

路图中正确的是（）

A空W/

玻璃：

D.空气

rrf»rr^i

4.（2分）（2020高二下♦房山期末）如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于（）

曲弼r的斗@：n啦;谡餐

AB普

在“测量玻璃的折射率”的实验中，以下说法正确的是（）

A.为了提高实验精度，必须选用两光学表面平行的玻璃砖

B.在白纸上放好玻璃砖后，首先要用铅笔贴着玻璃豉的光学面画出边界

C.判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部

D.大头针P1与P2、P3与P4的间距适当远一些，可以减小实验误差

6.（2分）（2020高二下•北京期末）如图所示，一束复色光从空气中射入水中，分成两束单色光a和b,

则下列说法中正确的是（）

A.在水中，a光的频率大于b光的频率

8.右水中，a光的光速大于b光的光速

C.在水中，a光的波长大于b光的波长

D.若从水中向空气射出时，a光能发生全发射，则b光也一定能发生全反射

7.（2分）（2020高二下•北京期末）如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜

的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏ab间形成一条彩色光带.在光带的a、b两侧，下面

的说法中正确的是（）

A.a侧是红色光，b侧是紫色光

B.在真空中a侧光的波长大于b侧光的波长

C.三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率

D.在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率

8.（2分）（2020高二下•朝阳期末）一束复色光沿半径方向射向一半球形玻璃砖，发生折射而分为a、b

两束单色光，其传播方向如图所示。下列说法中正确的是（）

A.a、b光在玻璃中的折射率关系为第内•叫

B.a、b光在玻璃中的传播速度关系为割唉

C.增大复色光的入射角，b光先发生全反射

D.月同一单缝装置进行衍射实验，a光中央亮纹间距比b光的宽

9.（2分）（2020高二下•北京期末）对于红光和紫光，下列判断正确的是（）

A.同一种玻璃对紫光的折射率大于对红光的折射率B.红光的频率大于紫光的频率

C.在真空中紫光的波长大于红光的波长D.红光光子能量大于紫光光子能量

10.（2分）（2020高二下•北京期末）两种单色光，从玻璃射向空气时，发生全反射的临界角分别是C1、

C2,且C1<C2,这两种单色光在玻璃中的传播速度VI、V2,波长入I、入2，它们的光子能量E1、

E2,则下列比较结论正确的是（）

A.VL<V2,人遥入2，E1>E2B.V1>V2,人遥入2，E1<E2

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

二、多选题

11.（3分）（2020高二下•武威期末）如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面

上的入射角为仇经折射后射出a、b两束光线.贝）

A.在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度

B.在真空中，a光的波长小于b光的波长

C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率

D.若改变光束的入射方向使0角逐渐变大，则折射光线a首先消失

12.（3分）（2020高二下•北京期末）a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路如图所

示，则以下叙述正确的是（）

A.a光的全反射临界角大于b光的全反射临界角

B.通过同一双缝干涉装置，a光的干涉条纹间距比b光的宽

C.在该介质中a光的传播速度小于b光的传播速度

D.在该介质中a光的波长小于b光的波长

13.（3分）（2020高二下•安达期末）如图所示，两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB

边射入，经三棱镜折射后相交于点P,下列说法中正确的是（）

A.a光的光子能量大于b光子能量

B.a光在三棱镜中传播的速度较大

C.让a光和b光通过同一双缝干涉实验装置，a光的条纹间距小于b光的条纹间距

D.若a光能使某金属发生光电效应，则b光也一定可以使该金属发生光电效应

三、综合题

14.（10分）（2020高三上•桂林月考）横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为ni,对紫

光的折射率为由，且均小于2,=一束很细的白光束垂直三棱镜AB侧面射入棱镜，并从

AC侧面有射出，最后射到跟AC侧面平行的光屏MN11,如图所示，已知光屏MN跟AC侧面的距离为L.

（1）画出白光通过棱镜的光路图（出射光线只画出两条边缘光线，并指明其颜色）；

（2）求在光屏MN上得到的彩色光带的宽度d?

15.（10分）（2020高三上・桂林月考）如图是一个半径为R的半球形透明物体的截面图，其轴线OA水平。

现用一细束单色光水平入射到距。点史.R处的C点，此时透明体左侧恰好不再有光线射出。

（1）求透明体对该单色光的折射率；

（2）将细光束平移到距。点聋处，求出射光线与OA轴线的交点距。点的距离。

16.（10分）（2020高三上•珠海月考）如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3

m.距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的

夹角为53。（®sin530=0.8）.已知水的折射率为台

（1）求桅杆到P点的水平距离；

（2）船向左行驶一段距离后停止，调整日P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45。时，从水面

射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离.

17.（10分）（2020高二下•洛阳期末）一底面半径为避的半圆柱形透明体的折射率为私年,横截面如

图所示，目表示半圆柱形截面的圆心。一束极窄的光线在横截面内从国跑边上的漏点以60。的入射角

入射，求：

（1）该透明体的临界角r；（可以用反三角函数表示）；

（2）该光线从进入透明体到第一次离开透明体时所经历的时间（已知真空中的光速为啦，计算结果用

整、缸产表示）。

18.（15分）（2020高二下•武威期末）如图所示，一束光线从空气射入某介质，入射光线与反射光线夹角

为90s,折射光线与入射光线延长线间夹角0为15。，

（1）该介质的折射率？

（2）光在该介质中传播的速度？

（3）当光从介质射入空气时的临界角？

19.（10分）（2020高二下•重庆期末）如图所示，半圆柱形玻璃砖截面的半径为R,一束单色光平行于其

直径边从P点射入玻璃砖，P点和圆心。的连线与直径边夹角为60。，单色光从P点恰好直射到玻璃砖右

端点5已知光在真空中的传播速度为c,求：

（1）玻璃瓶的折射率n；

（2）光线从P点到Q点经过的时间to

20.（10分）（2020高二下•广元期末）一透明柱体的横截面如图所示，圆弧AED的半径为R、圆心为0,

BD±AB,半径OE_LAB。两细束平行的相同色光1、2与AB面成6=37。角分别从F、。点斜射向AB面，光

线1经AB面折射的光线恰好通过E点。己知光速为c,0F=|>R,0B=«|R,取sin37°=0.6,cos37°=0.8o

求:

D

（1）透明柱体对该色光的折射率n；

（2）光线2从射入柱体到第一次射出柱体的时间t。

21.（10分）（2020高二下・朝阳期末）如图所示，AB为空气与某种介质的界面，直线MN垂直于界面AB。

已知这种介质的折射率为n,光在空气中的传播速度为c。求：

（1）光在这种介质中的传播速度大小V;

（2）光由这种介质射向空气，发生全反射时临界角C的正弦值。

22.（15分）（2020高二下•南充期末）如图所示，祓5是一块用折射率歌=2的玻璃制成的透明体的横截

面，筋是半径为R的圆弧，或边垂直于加曲，溪说=&5通，当一束平行单色光垂直照到函上，

光在真空中的速度请=岁叱1成%编求：

（1）该色光在玻璃中的传播速度；

（2）该色光在玻璃中的临界角；

（3）圆弧破的外表面只有一部分有光线穿出，则穿出光线部分的弧长。

答案解析部分

一、单选题

1.【答案】c

【考点】光的折射

【解析】【解答】AB.作出两种情况下的光路图，如图所示

设◎步=在A处发生全反射故有啦喳=J=焉

由于出射光平行可知，在B处射出，故呼眄也

由于遍轴联立可得圻西钎君曜AB不符合题意；

C.由"备，可得.直kC符合题意；

恪•*一*《G

D.由于就算=工=恒，所以临界角不为30。，D不符合题意。

故答案为：Co

【分析】通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；结合介质的折射率

求解光在该介质中的传播速度。

2.【答案】A

【考点】光的反射，光的折射

【解析】【解答】光的反射是光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象；光的传播方

向发生了改变，且介质没变，则这种现象是光的反射现象；遵循光的反射定律。

故答案为：Ao

【分析】物体表面会把光从一个方向反射到另一个方向上去，这种现象叫做光的反射，由其中入射光线

与法线的夹角叫做入射角，反射光线与法线的夹角为反射角。

3.【答案】C

【考点】光的反射，光的折射

【解析】【解答】光由空气射向玻璃，是光疏介质射入密介质，不可能发生全反射，即在界面同时发生折

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

故答案为：Co

【分析】透明物体表面即可以反射光，也可以折射光，明确入射角、反射角和折射角的大小关系，结合

光的折射定律和光的反射定律作图即可。

4.【答案】C

【考点】光的折射

【解析】【解答】根据折射定律可得「窸若=畿

故答案为：Co

【分析】注意公式有=唾其中的角为入射线（折射线）与法线的夹角.

喇nr

5.【答案】D

【考点】光的折射

【解析】【解答】A.光学表面是否平行不影响该实验的准确度，A不符合题意：

B.为了防止弄脏玻璃豉，不能铅笔贴着玻璃砖的光学面画出界面，B不符合题意；

C.判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的整个部分，不能只观察其头部，C不符合题意;

D.大头针Pl与P2、P3与P4的间距适当远一些，可以减小实验误差，D符合题意。

故答案为：Do

【分析】光学表面是否平行对实验没有影响；判别像的位置应该观察大头针的整个部分，不能只观察头

部；不能用铅笔贴着玻璃砖的光学面画出界面。

6.【答案】A

【考点】光的折射

［解析］【解答】AC.根据折射定律祖二磬也

由图知两束的入射角相等，a的折射角小于b的折射角，■割由于折射率越大，光的频率越大，波

长越小，则a光的波长小于b光，b光的频率比a光的频率小，C不符合题意，A符合题意；

B.根据节

因为％.割与，所以或埠，B不符合题意；

D.根据全反射弧£=吉

则£为父寓嗑，a光能发生全发射，则b光不一定能发生全反射，D不符合题意。

故答案为：Ao

【分析】利用折射定律结合折射角的大小可以比较折射率的大小；利用折射率的大小可以比较光的频率

和波长大小；利用折射率的大小可以比较光速的大小：利用全反射定律可以判别光能否发生全反射。

7.【答案】C

【考点】光的折射

【解析】【解答】AC.三棱镜对紫光的折射率大于红光的折射率，因此紫光偏折的角度大于红光偏折的角

度，，A侧是紫色光，b侧是红色光，A不符合题意，C符合题意；

B.紫光的频率大于红光的频率，根据

真空中传播速度相同，因此紫光的波长小于红光的波长，B不符合题意；

D.在介质中”二百

由于三棱镜对紫光的折射率大于红光的疔射率，因此紫光在三棱镜中的传播速率小于红光在三棱镜中的

传播速率，D不符合题意。

故答案为：Co

【分析】利用折射角的大小结合折射率的大小可以判别光的颜色；利用光的颜色可以比较波长和频率的

大小；利用折射率的大小可以比较传播速率的大小。

8.【答案】A

【考点】光的折射

【解析】【解答】A.根据光的偏折程度可知玻璃对型光的偏折程度较大，所以折射率%:赳地，A符合题

尽；

B.根据光在介质中传播速度泌=备可知”产埠，B不符合题意；

C.根据全反射定律蛭！感:=卓可知型光的临界角小，所以增大复色光的入射角，建光先发生全发射，C

不符合题意；

D.仪光的折射率大，频率高，根据浮=Nf可知型光的波长短，所以用同一单缝装置进行衍射实验，a

光中央亮纹间距比b光的窄，D不符合题意。

故答案为：Ao

【分析】利用折射角的大小可以比较折射率、传播速度、全反射角及光的波长大小；利用波长大小可以

比较条纹间距的大小。

9.【答案】A

【考点】光的折射

【解析】【解答】ABC.波长越长，频率越小，在真空中红光的波长大于紫光的波长，所以红光的频率小

于紫光的频率，则在同一媒质中，对紫光的折射率大于对红光的折射率，A符合题意BC不符合题意；

D.根据彦=蒯;可知紫光光子能量大于红光光子能量，D不符合题意。

故答案为：Ao

【分析】利用光的频率可以比较折射率的大小；红光和紫光中紫光频率大波长小；所以频率大的能量

大。

10.【答案】A

【考点】光的折射

【解析】【解答】根据光的全反射，临界角与折射率的关系骸讪

因为震;】HEZ所以的窜购，两种单色光频率关系为力蒯出

两种单色光波长关系为商守用

根据葱=蒯:,

两种单色光能量%好期

根据V=育

两种单色光速度力父电

故答案为：Ao

【分析】利用临界角的大小可以比较折射率的大小；利用折射率的大小可以比较光子的频率和波长的大

小；利用频率可以比较光的能量大小。

二、多选题

11.【答案】A,B,D

【考点】光的折射

【解析】【解答】光线a的偏折程度大，根据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；再根据公式”=看，知a光在玻璃中的传播速度小，A符合题意，C不符合题意；a光的

折射率大，说明a光的频率高，根据c=M,a光在真空中的波长较短，B符合题意；a光的折射率大，则根

据砥血£：=J可知，a光的临界角较小，若改变光束的入射方向使8角逐渐变大，则折射光线a的折射角

先达到90。，故先发生全反射，折射光线先消失，D符合题意；

故答案为：ABD.

【分析】本题综合考查了光的折射、全反射等知识，注意偏折程度大的折射率较大，频率较高，波长较

小，在介质中的传播速度较小，全反射的临界角较小.

12.【答案】A,B

【考点】光的折射

【解析】【解答】A.由光路图可知a光的折射率较小，频率较小，由嵬=J

可知a光的全反射临界角大于b光上的全反射临界角，A符合题意；

BD.由裔=3.手

甑=3^

联立解得a光的波长较长，干涉条纹间距较大，D不符合题意，B符合题意；

C.根据“=蓊

可知a光在该介质的波速较大，C不符合题意。

故答案为:ABo

【分析】利用折射角的大小可以比较折射率及全反射角的大小；利用折射率可以比较波长和条纹间距的

大小；利用折射率可以比较传播速度的大小。

13.【答案】A,C

【考点】光的折射

【解析】【解答】A.有图可知，a光的偏转角大，b光的偏转角小，所以a光的折射率大，b光的折射率

小，所以a光的频率大，根据彦=加：

a光的光子能量大于b光子能量，A符合题意；

B.由光在介质中传播速度的公式”=春

所以a光的折射率大，b光的折射率小，a光在三棱镜中传播的速度较小，B不符合题意；

C.a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，所以a光的波长较b光短，根据舐=盥

a光的条纹间距小于b光的条纹间距，C符合题意；

D.a光的折射率大，b光的折射率小，a光的频率大，a光能使某金属发生光电效应，a光频率大于金属的

极限频率，但是b光频率不一定大于金属的极限频率，b光不一定使该金属发生光电效应，D不符合题

意。

故答案为：ACo

【分析】相同的介质对于不同颜色的光来说有不同的折射率，光的频率越大，根据光的入射角和折射角

的关系求解光的频率的关系，结合光的频率关系和选项分析求解即可。

三、综合题

14.【答案】（1）解：由于光线垂直AB面入射，故在AB面上光线不偏折.在AC面上，设红光的折射角

为门，紫光的折射角为「2.由于的父的，由折射定律可知，紫光的折射角大于红光的折射角，即

约定刊；光带的上方为紫光，下方为红光，如图所示：

⑵解：由折射定律得甯,4畸,

则置逅=普，盘山法3=等，

幺响触

得光带宽度/"年一言］

【考点】光的折射

【解析】【分析】（1）光线垂直于AB面入射，故在AB而不偏转，利用折射率的比较可以判别紫光折射

角大于红光折射角，利用折射角的大小可以画出紫光和红光的折射光线；

（2）由折射定律可以求出两种光的折射角大小；结合几何关系可以求出彩色光带的宽度。

15•【答案】（1）解：如图所示，光束口C处水平射入，在B处发生全反射，溪◎馥:为临界角，由几

（2）解：如图所示，光束由D点水平射入，在E点发生折射，入射角为溪◎宏刘=热折射角为

谥』婚F=盒,由几何关系得酬超=W=由

解得郡.=耕唯

由折射定律得有=坐=w

解得育=&r

由几何关系可知：泼步◎密"热演'霞'食=食一映=初则出射光线与0A轴线的交点F与0点的距离

为砥二3程资怎蜷*”=易

【考点】光的折射

【解析】【分析】（1）画出光经0C平面和AC曲面折射的光线；由于在B处发生全反射，利用几何关系

可以求出临界角的大小，再利用全反射定律可以求出折射率的大小；

（2）光束从D点水平射出在E点发生折射，利用几何关系可以求出在E点的入射角大小；结合折射定律

可以求出折射角的大小；再利用几何关系可以求出OF之间的距离。

16.【答案】（1）解：设光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为判，到P点的水平距离为•轲，桅杆高

度为P点处水深为熟「；激光束在水中与竖直方向的夹角为接，由几何关系有案=宜5露

由折射定律有：接讪瞪次=&蛙两

设桅杆到P点的水平距离为士

则工=.粗4■.制

联立方程并代入数据得：为二—

（2）解：设激光束在水中与竖直方向的夹角为马尊时，从水面出射的方向与竖直方向夹角为

由折射定律有：或加"=

设船向左行驶的距离为公此时光束从水面射出的点到桅杆的水平距离为科，到P点的水平距离为

阿，则：司T时.二町4式

针=tai

联立方程并代入数据得：=j唾'一期起之：不§陶

【考点】光的折射

【解析】【分析】（1）光束从P点射到水面上再折射到桅杆的顶端，利用光路图的几何关系可以求出水

平距离和高度之间的长度关系，结合折射定律可以求出桅杆和P点的水平距离；

（2）光束从P点再次射到桅杆的顶端，利用折射定律可以求出入射光线到水面的入射角的大小；结合几

何关系可以求出船行驶的距离。

【答案】（1）解：设此透明物体的临界角为器则番讪£：=£二,

因此七:二卷啕血系

（2）解：当入射角为工二卷式时，由折射定律得有=器，

解得折射角F=.W

设此E寸光线折射后射到圆弧上的然;点，E点的入射角为60。，大于临界角，会发生全反射，往水平方向

反射至圆弧上的起点并在朽点发生全反射，再至4点，从酉点第一次射出，在透明体内的路径长为

.£=筵

在透明体内的速度节

经历的时间/=/=等

【考点】光的折射，光的全反射

【解析】【分析】（1）当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光线会发生全反射。

（2）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。

18.【答案】（1）解：根据题意，光在空气中的入射角为45。，在介质中的折射角为30。，则此介质的折

射率为n=媪！•百辞+

(2)解：根据v=其=Et,c=2.12xl()8m/s

（3）解：根据sinC=/得C=45,

【考点】光的折射

【解析】【分析】通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；结合介质的

折射率求解光在该介质中的传播速度即可；当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，光

线会发生全反射。

19.【答案】（1）解：由题知，根据光的折射定律，玻璃破的折射率於=笆嗯=强

isan曲'x

（2）解：光线在玻璃中的速度为“备

P到Q点距离为/=&

解得，光线从P到Q点经过的时间£=等=辱

【考点】光的反射

【解析】【分析】（1）通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率；

（2）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。

20.【答案】（1）解：光路图如图

根据折射定律社=：丽―举

加WCf

根据/L何关系t麻然砂=^=京

解得些零丁,源=马

⑵解：该色光在柱体中发生全反射时的临界角为c,则皿唯:=£=埼

由于岐1靖=岐城甑i"一噫二指向密,：=◎企畲疝窿

光线2射到BD面时发生全反射根据几何关系公技=◎套一◎获=鬣一副t叫即V

可见光线2射到BD面时发生全反射后恰好从E点射出柱体，有提=蛾购

根据对称性有a=交期=年锻

"n

在柱体中的传播速度”=卷=等

传播时间f=急=

【考点】光的折射

【解析】【分析】（1）通过几何关系求出光的入射角和折射角，利用折射定律求解介质的折射率;

（2）利用几何关系求出光在介质中的路径长度，再除以光在介质中的传播速度即可。

21.【答案】（1）解：根据公式跟=与

可得光在这种介质中的传播速度大小为节二/

（2）解：全反射临界角正弦值为痴卷二七

【考点】光的折射

【解析】【分析】（1）利用折射率可以求出传播速度的大小；

（2）利用全反射规律可以求出临界角的正弦值大小。

22.【答案】（1）解；由玉；=姿

解得“1盘死10%由

（2）解：由