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2025-2026学年高二物理人教版（2019）选择性必修一课时作业 全反射
一、单选题
1．在探究温度对介质折射率影响的实验中，半径为R的半圆柱形的截面如图所示，O为圆心，单色光从真空沿半径方向射入介质，光线延长线与水平直径间的夹角为45°。设定介质温度，令单色光在介质中的折射率恒为，光在真空中的传播速度为c，则光在介质中的传播时间为( )
A. B. C. D.
2．光导纤维是一种能够将光信号传输的纤维材料，它的用途非常广泛。如图所示，光在有机玻璃棒内沿着锯齿形路线传播，这就是光导纤维导光的原理。关于光导纤维下列说法正确的是( )
A.沿着光传播的方向，光线的折射率需逐渐减小
B.光纤外套的折射率小于光纤内芯的折射率
C.光纤的内芯以真空取代后，光讯号可增强
D.光线传播讯号无法沿着弯曲的管道前进
3．如图甲所示，一束单色光从真空中沿半径射入半圆柱形透明工件，光在圆心O处发生折射和反射，折射光线的强度随着θ的变化而变化（如图乙所示），光在真空中的传播速度为c，，结合图像信息可知，单色光在工件中的传播速度为( )
A. B. C. D.
4．光纤通信是一种现代通信手段，它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务。光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，光导纤维传递光信号的物理原理是( )
A.光的全反射 B.光的衍射 C.光的干涉 D.光的折射
5．光纤通信中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示。光导纤维可看成一段直线，其内芯和外套的材料不同，光在内芯中传播，下列关于光导纤维的说法正确的是( )
A.内芯的折射率比外套的大，光传播时在外套与外界的界面上发生全反射
B.波长越长的光在光纤中传播的速度越小
C.频率越大的光在光纤中传播的速度越大
D.若紫光以如图所示角度入射时，恰能在光纤中发生全反射，则改用红光以同样角度入射时，不能在光纤中发生全反射
6．半圆柱玻璃砖和长方体玻璃砖放置在水平桌面上，其俯视图如图所示。O为半圆的圆心，为半圆的直径，其长度为。边长度为，边平行于，d为上的一点，且O、d连线垂直于，长为。一束单色光由边上的c点以的入射角平行于水平桌面射入长方体玻璃砖，光线由d点射出，经边上的k点（图中未画出）射入半圆形玻璃砖，折射后射向圆弧上的p点（图中未画出）。已知两玻璃砖对该光的折射率相同，c、d之间的距离为，不考虑光的多次反射，，。下列说法正确的是( )
A.两玻璃砖对该光的折射率为
B.光线在p点会发生全反射
C.光线在p点入射角的正弦值为
D.光线在p点出射角的正弦值为
7．如图所示为一束红光由空气介质Ⅰ射入玻璃介质Ⅱ时的光路图，下列说法正确的是( )
A.该光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ时，频率变大
B.该光由介质Ⅰ射入介质Ⅱ时，传播速度变大
C.若该光由介质Ⅱ射入介质Ⅰ，调整入射角后有可能会发生全反射
D.若增大入射角i，该光在介质Ⅱ中的折射率将变大
8．图甲为发光二极管，其发光帽是一个透明体。为简化问题，设它由一个半径为R的半球体与一个半径为R的圆拄体组成，过半球球心的纵截面如图乙所示，若二极管的发光部分视为点光源且位于圆柱体内轴轴线上与半球球心相距R的O点，光线恰好能从半球体的全部表面射出，不考虑光线在透明体内反射。则透明体的折射率为( )
A. B. C.2 D.
9．如图所示，一束复色光从两面平行的玻璃砖上表面O点射入，进入玻璃砖后分成两束单色光a、b。下列说法正确的是( )
A.a光的折射率小于b光的折射率
B.a光的频率大于b光的频率
C.a光在玻璃中的传播速度大于b光
D.调节图中θ角，b光可能在玻璃砖的下表面发生全反射
10．如图所示，半径为R的薄圆形玻璃砖的折射率，O为圆心，AB为直径。在玻璃砖内部的A点处有一点光源S，从光源S发出直接射到圆周上的光线恰好在圆周上的D点（图中未画出）发生全反射，已知光在真空中的传播速度为c，则光从A点直接传播到D点所用时间为( )
A. B. C. D.
11．某款手机防窥屏的原理图如图所示，在透明介质中有相互平行排列的吸光屏障，屏障垂直于屏幕，可实现对像素单元可视角度θ的控制。发光像素单元紧贴防窥屏的下表面，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。下列说法正确的是( )
A.防窥屏的厚度不影响可视角度θ
B.屏障的高度d越大，可视角度θ越大
C.透明介质的折射率越小，可视角度θ越大
D.防窥屏实现防窥效果主要是因为光发生了全反射
12．关于光的现象，下列说法正确的是( )
A.不同频率的光在不同介质中的临界角大小一定不同
B.光在介质中发生全反射现象时，折射光线并未完全消失
C.光从光疏介质射入光密介质时，也可能发生全反射现象
D.光从介质射入真空时，只要入射角大于等于临界角就会发生全反射现象
13．横截面为等腰直角三角形的棱镜称为全反射棱镜。如图所示，某全反射棱镜，其折射率，长度为d，O为中点。在所在平面内，光线开始时人射方向垂直边，保持人射点O不变，人射方向在纸面内沿顺时针方向偏转过程中，边有光射出的区域宽度为( )
A. B. C. D.
二、多选题
14．“水流导光”实验装置如图所示。长直开口透明塑料瓶内装有适量清水，在其底侧开一小孔，水从小孔流出，形成弯曲不散开的水流，用细激光束透过塑料瓶水平射向该小孔，观察到激光束没有完全被限制在水流内传播。下列操作中，能使激光束完全被限制在水流内传播的是( )
A.升高瓶内液面高度 B.增大激光的强度
C.改用波长更短的激光 D.增大激光器与小孔之间的水平距离
15．如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面。若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是( )
A.红光比绿光更容易发生明显衍射
B.红光在此长方体透明均匀介质中的传播速度比绿光的小
C.在NP面上，绿光比红光更靠近N点
D.若θ逐渐增大，则红光的全反射现象会先消失
16．如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与空气界面发生全反射。某激光分别射入由甲、乙两种液体形成的液束流中，已知甲的折射率比乙的大，则该激光( )
A.在甲中的频率比在乙中的大
B.在甲中的速度比在乙中的小
C.在甲中的波长比在乙中的长
D.在甲中的全反射临界角比在乙中的小
17．小张同学协助老师做光学实验，他在实验室发现一颗玻璃球甲和一块长方体玻璃砖乙，他用绿光束照射甲和乙，情形如下：
甲：如图所示，玻璃球的半径为R，绿光束平行于沿AB方向由B点入射玻璃球，经玻璃球内表面一次反射后恰能沿CD射出，CD、AB相互平行，且相距为；
乙：绿光束从长方体玻璃砖上表面入射的光路如图所示，当入射光与玻璃砖上表面所成角时，恰能在右侧面发生全反射，不考虑多次反射。
则以下说法中正确的是( )
A.若换黄光平行于入射甲，仍要保证光线平行射回，则入射点须从B点顺时针移动少许
B.若换紫光平行于入射甲，则射入玻璃珠的光有可能在球内表面发生全反射
C.若换紫光按原方向入射乙的同一点，则射出玻璃砖的紫光可能与入射光平行
D.甲和乙的材质一样
三、填空题
18．某喷泉水池底部装有一个彩灯，可视为点光源，每隔一段时间光源会发出不同颜色的单色光。已知真空中光速为c，光源发出的蓝光在水和空气的分界面发生全反射的临界角为C，则蓝光的折射率为______，当光源发出的红光在水面发生全反射时，其临界角______C（选填“大于”“等于”或“小于”），若水池深度为L，底面积足够大，蓝光能射出水面的最短时间为______。
四、计算题
19．如图所示，在透明均匀介质内有一个半径为R的球状空气泡，单色平行光从左侧水平射入，其中的一束细光束在A点以入射角从介质射入气泡，射出气泡时光线方向偏转了不考虑多次反射的情况，求：
（a）在图中画出一条光路，然后求气泡外介质的折射率？
（b）在介质中能射入气泡的平行光的面积？
20．一束范围足够大的平行激光束，垂直于半圆柱透镜的平面射到半圆柱透镜上，如图所示，已知其中一条光线沿直线穿过透镜，它的入射点是O；另一条光线的入射点A，穿过透镜后两条光线交于P点，已知透镜在截面的圆半径为R，，.光在真空中的速度为c
（1）求透镜材料的折射率.
（2）入射点为A的光从A到传播到P所需的时间;
（3）光能从半圆柱透镜射出的入射光宽度x.
参考答案
1．答案：D
解析:由全反射条件，可知临界角，单色光在介质中发生全反射现象，传播时间为，，得。
故选D。
2．答案：B
解析：A.沿着光传播的方向，介质不变，光线的折射率不变，A错误；B.根据光导纤维原理可知，光从内芯向外套传播时发生全发射，则根据全反射的条件可知，光纤外套的折射率小于光纤内芯的折射率，B正确；C.光纤的内芯以真空取代后，内芯向外套传播时不能发生全发射，光讯号不能传播，C错误；D.光线传播讯号在传播过程中发生全反射，可沿着弯曲的管道前进，D错误；故选B。
3．答案：A
解析：由图乙可知，当时，光发生全反射，此时有代入数据解得则单色光在工件中的传播速度为故选A。
4．答案：A
解析：光导纤维传递光信号的物理原理是光的全反射，故选A。
5．答案：D
解析：A.当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射，A错误；BC.波长越长的光，频率越小，介质对它的折射率越小，根据公式可知，折射率越小的光在光纤中传播的速度越大，BC错误；D.根据知，折射率越大，全反射临界角越小，红光的折射率小，则全反射临界角大，若紫光恰能发生全反射，则红光不能发生全反射，D正确。故选D。
6．答案：C
解析:A.根据题意作出光路图如图所示，设光线在c点的折射角为，有
得出
由折射定律可知玻璃砖的折射率，A错误；
C.根据平行玻璃砖的性质可知光线在k点的折射角亦为，设光线在p点的入射角为，由正弦定理有
其中的长
得出，C正确；
BD.因，可知光线可从p点射出，设出射角为，由，得出，BD错误。
故选C。
7．答案：C
解析：A.光从一种介质进入另一种介质时，频率不变，故A项错误；
B.由图可知红光在介质Ⅰ中折射率小于介质Ⅱ，根据光在由介质Ⅰ射入介质Ⅱ时，传播速度减小，故B项错误；
C.该光在由介质Ⅱ射入介质Ⅰ时，属于从光密介质进入光疏介质，可能发生全反射，故C项正确；
D.若增大入射角i，折射角将变大，折射率保持不变，故D项错误。
故选C。
8．答案：A
解析:当O点发出的光线射到半球体最右端（或最左端）恰好发生全反射时，整个半球体上均有光线射出，如图所示
由几何关系可得
光线发生全反射时有
联立解得透明体的折射率为
故选A。
9．答案：B
解析：A.如图所示可知由解得,A错误；B.光的折射率越大，频率越大，故，B正确；C.由解得,C错误；D.玻璃砖上下表面平行，光线在下表面第二次折射时的入射角等于光线在上表面第一次折射时的折射角，而光线在上表面第一次折射时的折射角一定小于光线发生全反射时的临界角，故无论如何调节图中θ角，b光都不可能在玻璃砖的下表面发生全反射，D错误。故选B。
10．答案：D
解析:如图所示
根据全反射临界角公式有
即入射角为时刚好发生全反射，根据几何关系有
又
光从A点直接传播到D点所用时间
故选D。
11．答案：A
解析：A.因屏障的高度一定，则从光源发出的光射到界面时的最大入射角一定，则可视角度θ也是一定的，防窥屏的厚度不影响可视角度θ，选项A正确；
B.若屏障的高度越大，即d越大，则入射角变小，根据折射定律可知，其折射角变小，可视角度θ变小，选项B错误；
C.因可视角度θ是光线进入空气中时折射角的2倍，故透明介质的折射率越小，空气中的折射角越小，可视角度θ越小，选项C错误；
D.防窥屏实现防窥效果主要是因为某些角度范围内的光被屏障吸收，能射出到空气中的光的入射角都小于临界角，没有发生全反射，选项D错误。
故选A。
12．答案：D
解析:A.介质对光的折射率与介质种类、光的频率都有关系，而临界角与折射率有关，因此不同频率的光在不同的介质中的临界角大小可能相等，故A错误；
B.光在介质中发生全反射现象时，折射光线完全消失，故B错误；
C.根据光的折射规律可知，光从光疏介质射入光密介质时，不可能发生全反射现象，故C错误；
D.根据光的全反射条件可知，光从介质射入真空时，只要入射角大于等于临界角就会发生全反射现象，故D正确。故选D。
13．答案：A
解析:光路图如图所示
根据全反射公式，
可得，光线PO垂直BC边进入棱镜后在AB边上的E点恰好发生全反射。
光线PO入射方向在纸面内沿顺时针方向偏转时，光从棱镜的出射点由E点逐渐向B点移动。理论上当光线PO沿CO方向入射时，光折射后沿OD方向，由折射定律有
解得
由几何关系得
有光射出区域的宽度
解得，故A正确。
14．答案：AC
解析：A.观察到激光束没有完全被限制在水流内传播，表明激光在图示水流与空气中界面处的入射角小于临界角，为使激光发生全反射，需要增大入射角，需要使水流进一步向右侧弯曲，即增大水流流出的初速度，即需要升高瓶内液面高度，故A正确；C.结合上述，若水流位置不变，为使激光发生全反射，可以减小临界角，根据即可以增大折射率，由于波长越大的光，折射率越小，可知，需要改用波长更短的激光，故C正确；BD.增大激光的强度、增大激光器与小孔之间的水平距离均不能够使激光发生全反射，故BD错误。故选AC。
15．答案：AD
解析：AB.因红光的折射率小于绿光的折射率，所以红光的频率小于绿光的频率，则红光的波长大于绿光的波长，故红光比绿光更容易发生明显衍射，再根据，可知红光在介质中的传播速度大于绿光在介质中的传播速度，故A正确、B错误；
C.在MN面，入射角相同，红光的折射率小于绿光的折射率，根据折射定律，可知绿光在MN面的折射角较小，由题图可知红光比绿光更靠近N点，故C错误；
D.根据发生全反射的临界条件可知红光发生全反射的临界角较大，θ逐渐增大时，折射光线与NP面的交点左移过程中，在NP面的入射角先小于红光发生全反射的临界角，所以红光的全反射现象先消失，故D正确。
故选AD。
16．答案：BD
解析：A.激光在不同介质中传播时，其频率不变，故A错误；B.根据，因甲的折射率比乙的大，则激光在甲中的速度比在乙中的小，故B正确；C.激光在真空中有，在介质中有可得激光在介质中的波长为甲的折射率大，因此甲的波长短，故C错误；D.根据，因甲的折射率比乙的大，则激光在甲中的全反射临界角比在乙中的小，故D正确。故选BD。
17．答案：AC
解析：A.在玻璃中的折射率，又因为折射角β一样，入射角θ需增大，故光线的入射点顺时针移动一点。故A正确；B.经玻璃球内表面一次反射后恰能沿CD射出，表明绿光钢刚好能在出射界面发生全反射。根据紫光在玻璃中的折射率比绿光大，紫光二次入射至界面的入射角更小，根据光路的可逆性，不会发生全反射，故B错误；C.若换紫光按原方向入射忆的同一点，因为紫光在乙中的折射率比绿光大，更容易发生全反射；经过两次全反射后，则射出玻璃砖的紫光可能与入射光平行，故C正确；D.画出光路图，再根据几何关系求得（如图甲）（如图乙）解得所以，甲和乙材质不一样。故D错误；故选AC.
18．答案：;大于;
解析：光源发出的蓝光在水和空气的分界面发生全反射的临界角为C，则蓝光的折射率为
波长越长，折射率越小，对应临界角越大，红光的波长大于蓝光，则大于C；
蓝光垂直于水面入射时，时间最短。则有
根据
结合上述解得
19．答案：(a)图片见解析，；(b)
解析：（a）光路如图所示：
；
由几何知识：可得如图内角，得，则有
（b）恰好发生全反射时，根据
解得
平行光能射入气泡的半径为
可以得面积
20．答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）光路图如图所示，
一条光线沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角为，折射角为，则
因为
过B点做OP的垂线可得为等腰三角形，
由折射定律可得玻璃的折射率为
（2）光在玻璃中传播速度
入射点为A的光从A到传播到P所需的时间
（3）设从距O点处进入的光在半圆柱的界面发生全反射，
又由
求得
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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