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光的全反射--2025-2026学年高中物理鲁科版选择性必修第一册课时作业
一、单选题
1．我国自主研发的“全光纤量子通信网络”采用双涂层光纤传输信号。如图所示，某光纤内芯折射率为，外层为折射率为的涂层（），最外层为保护材料.若一束单色光从空气（折射率）以入射角射入光纤端面，下列说法正确的是( )
A.光纤内芯的折射率大于涂层，光在内芯与涂层的界面处一定发生全反射
B.光从空气进入内芯时，若增大入射角，折射角可能超过临界角导致光无法进入内芯
C.相同条件下，红光在光纤中的传播速度比蓝光大
D.若将此光纤置于水中（折射率），光在内芯与涂层界面发生全反射的临界角会减小
2．图为某透明介质制成的四分之一圆柱体，其半径为R，高为4R，一束光垂直射到圆柱体的面上。已知透明介质的折射率为，不考虑光在介质内的二次反射，则弧面上的透光面积为( )
A. B. C. D.
3．已知水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，如果光按以下几种方式传播，可能发生全反射的是( )
A.从水晶射入玻璃 B.从水射入二硫化碳
C.从玻璃射入水中 D.从水射入水晶
4．自行车上的红色尾灯不仅是装饰品，也是夜间骑车的安全指示灯，它能把来自后面的光照反射回去。某种自行车尾灯可简化为由许多整齐排列的等腰直角棱镜（折射率）组成，棱镜的横截面如图所示。一平行于横截面的光线垂AB边射入棱镜，先后经过AC边和BC边反射后，从AB边的点射出，则射出光线是( )
A.平行于AC边的光线① B.平行于入射光线的光线②
C.平行于BC边的光线③ D.平行于AB边的光线④
5．如图所示为某一光学元件部分结构示意图，玻璃件1和2之间的间隙距离，玻璃件1中心位置O点处的样品等效为点光源，玻璃件1和2的厚度h均为2.0mm。为避免O点发出的光在玻璃件1上表面发生全反射，可在间隙间滴入某一透明油滴填充满，已知两玻璃件的折射率均为1.5，不考虑光在玻璃件中多次反射，取真空中光速，π取3.14，则( )
A.油滴的折射率可小于1.5
B.只要油滴的折射率大于1.5，从O点正上方观察到的像比实际位置高
C.未填充油滴时，O点发出的光在玻璃件1上表面透光面积为
D.填充折射率为1.5的油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间比未填充时要长
6．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的半球体与一个横截面半径为R的圆柱体组成，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.
7．如图为老师上课用激光笔测量一半圆形透明玻璃砖折射率时的一个场景，则( )
A.OB为折射光线，当入射光绕O点顺时针转动到一定程度时OA会消失
B.OA为反射光线，当入射光绕O点逆时针转动到一定程度时OA会消失
C.AO为入射光线，当入射光绕O点逆时针转动到一定程度时OC会消失
D.AO为入射光线，当入射光绕O点顺时针转动到一定程度时OC会消失
8．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
9．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.
10．如图所示，将正方形玻璃砖abcd放置在水平桌面上，一束激光从O点出发，沿OA方向从玻璃砖上的A点水平入射，到达ab面上的B点发生全反射，再到C点，D点是OA的延长线与b边的交点。则玻璃砖的折射率为( )
A. B. C. D.
11．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θ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θ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
12．目前，移动和电信公司都升级了200M光纤入户，网速更快，使用更方便，光纤信号传输利用了光的全反射和折射原理，下面是某种单色光在光纤中的传播路径经过多次全反射后从右端射出。若该介质的折射率为，则关于的大小，下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
二、多选题
13．冰雕展上有一块边长为1m的立方体冰块，冰块上表面中心为O点，下底面中心为点。在处安装了一盏灯，该灯可视为点光源，发出某种单色光。已知冰块对该单色光的折射率为，不考虑二次反射，下列说法正确的是( )
A.单色光在冰块中发生全反射的临界角为45°
B.四个侧面有光线出射的区域面积总和为
C.上表面有光线出射的区域面积为
D.沿向下观察，灯的位置比实际位置高
14．光的反射、折射及全反射是自然界中很常见的现象，在一次实验课上，某小组进行了实验：将一束单色细光束由空气（视为真空）沿着半径方向射入一块半圆柱形透明体，如图甲所示，对其从圆心O点射出后的折射光线的强度用相应传感器进行了记录，发现从O点射出的折射光线的强度随着夹角θ的变化而变化，变化情况如图乙的图线所示，则下列说法正确的是( )
A.在角θ小于时，在O点处既有反射光，又有折射光
B.圆柱形透明体对该单色光的全反射临界角为
C.圆柱形透明体对该单色光的折射率为2
D.圆柱形透明体对该单色光的折射率为
15．如图所示，一条光线从空气中垂直射到棱镜界面BC上，棱镜的折射率为，这条光线离开棱镜时与界面的夹角为( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
16．如图所示为半圆柱体玻璃砖的横截面图。为直径，O点为圆心。一束由红光和紫光组成的复色光沿方向射入玻璃砖，分成两束单色光后各自传播到B、C两点。已知，，。则下列说法中正确的是( )
A.传播到C点的为红光
B.红光和紫光的折射率之比为
C.红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为
D.红光和紫光从M点射入到第一次射出玻璃砖所经过的时间之比为
三、填空题
17．把一列水波看作是简谐横波，图为某时刻的波形图。此时P点沿y轴正方向向上运动，经过0.75s第一次返回平衡位置。则该波的传播方向为________（填“向左”或“向右”），其波速________m/s。
18．如图所示，圆心为O、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，则玻璃砖的折射率为_______，OP之间的距离为________，光在玻璃砖内的传播速度为_______。
四、实验题
19．有一透明球形摆件如图甲所示，为了弄清该球形摆件的材质，某学习小组设计了一个实验来测定其折射率。
步骤如下：
①用游标卡尺测出该球形摆件的直径D如图乙所示；
②用激光笔射出沿水平方向的激光束M照在球体上，调整入射位置，直到光束进出球体不发生偏折；
③用另一种同种激光笔射出沿水平方向的激光束N照在球体上，调整入射位置，让该光束经球体上Q点折射进入球体，并恰好能与激光束M都从球面上同一点P射出；
④利用投影法测出入射点Q和出射点P之间的距离L，光路图如图丙所示。
请回答以下问题：
(1)由图乙可知，该球形摆件的直径D=_________mm；
(2)继续调整激光束N的入射位置，_______（填“能”或“不能”）看到激光在球体内发生全反射。
(3)球形摆件对该激光的折射率n=_______（用D和L表示）；
(4)实验测得球形摆件对红色激光的折射率为，球形摆件对绿色激光的折射为。如果两个测量结果均无误，则_______（选填“>”“=”或“<”）。
五、计算题
20．如图所示，某L形透明材料的折射率。现沿AB方向切去一角，AB与水平方向的夹角为θ。为使水平方向的光线射到AB面时不会射入空气，求θ的最大值。
21．一块玻璃砖的截面如图所示，由一个半径为R的半球体和一个圆柱体组成，圆柱体半径为R，长度为2R，一束激光平行于纸面以与直径AD夹角的方向射入，在AB面恰好发生全反射，最终从某点射出。已知光在真空中的传播速度为c。不考虑二次反射，。
(1)求玻璃砖的折射率；
(2)求激光在玻璃砖里的传播时间。
参考答案
1．答案：C
解析:A.虽然是实现全反射的必要条件，但只有光从内芯射向涂层且入射角超过临界角时才会发生全反射，故A错误；
B.光从空气（低折射率）进入内芯（高折射率）时，折射角总小于入射角.即使入射角增大到，仍能进入内芯，故B错误；
C.红光的折射率小于蓝光（），根据，折射率越大光速越小.因此，红光在光纤中传播速度更大，故C正确；
D.全反射的临界角由内芯和涂层的折射率决定，即，与外部介质无关。即使光纤置于水中，临界角仍由和的比值确定，不会减小，故D错误。
故选C。
2．答案：A
解析:据题意可知，光线射到圆弧面上，法线是半径所在的直线，因此越靠近CF边射入的光线，入射角越小。只有入射角大于临界角才能发生全反射，不能射出，找到临界光线，入射角即为临界角C，如图所示
则有
解得
则弧面ABFE上的透光面积为故选A。
3．答案：C
解析：光的全反射产生条件：光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角，由水、水晶、玻璃和二硫化碳的折射率分别为1.33、1.55、1.60和1.63，因此从玻璃射入水中，有可能发生全反射，故C正确，ABD错误；
故选：C.
4．答案：B
解析：因为折射率，该棱镜为全反射棱镜，入射光线在AC和CB边经过两次全反射，方向改变180°出射光线为②。
5．答案：B
解析：A.由于发生全反射时，首先要满足从光密介质进入到光疏介质，因此要使光在玻璃件1上表面界面不发生全反射，油滴的折射率必须大于玻璃件1的折射率，即油滴的折射率应大于1.5，故A错误；
B.只要油滴的折射率大于1.5，则光从玻璃件1进入到油滴中时，折射角小于入射角，此时逆着折射光线看上去，O点的位置比其实际位置要高些，故B正确；
C.光线在玻璃件1中发生全反射的临界角
设未填充滴油时，O点发出的光在玻璃件1上表面透光圆的半径为r，由几何关系
联立解得
故未填充油滴时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积为，故C错误；
D.当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到玻璃件2的最短时间为
填充油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间为
填充油滴后，光从O点传播到玻璃件2的最短时间比未填充时要长的时间为，故D错误。
故选B。
6．答案：A
解析：根据题意，作出部分光路如图所示，可知O点发出的光在半球体与圆柱体交接处出射时，入射角最大，当此入射角等于临界角C时，光线恰好能从半球体全部表面射出，根据几何关系可知，根据发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系知，可得折射率，A正确，BCD错误。
7．答案：C
解析: AB.由反射角与入射角相等，反射光线与入射光线分居法线两侧，折射角与入射角不等，折射光线与入射光线分居法线两侧，可知AO为入射光
线，CO为折射光线，故AB错误;
CD.由图可知，入射角小于折射角，即光从光密介质进入光疏介质;根据全反射条件:光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于等于临界
角;由光的传播情况，结合全反射条件，可知当入射光线绕O点顺时针转动时，入射角减小，折射角也减小，折射光线不会消失;当入射光
绕O点逆时针转动时，入射角增大，折射角也增大，当入射角大于临界角时，折射光线CO会消失，故D错误，C正确
故选C。
8．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。
9．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。
10．答案：A
解析：
11．答案：A
解析：
红光的折射率小于紫光的折射率，根据可知，改用紫光入射时全反射临界角变小，CD上反射强度最大值对应的，D错误.
12．答案：C
解析：AB.根据全反射的条件可知，，而
则
则
选项AB错误；
CD.光线从端点能射出，则由
其中
解得
选项C正确，D错误。
故选C。
13．答案：ABD
解析：A设单色光在冰块中发生全反射的临界角为C，则有解得故A正确；B.光照到一个侧面的光路，如图所示
由几何关系可知刚好等于全反射的临界角，即光线在两点发生全反射：同理，因全反射的临界角，故光线在侧面直线MN上D的点恰好发生全反射，即入射角故在侧面上光线出射区域是一个半圆，且半径为，对于一个侧面，根据几何关系有故四个侧面有光线出射的区域面积总和为故B正确；C.如图所示
在直角三角形中，根据几何关系可得则所以由灯直接发出的光照到冰块上表面时都能从上表面射出，则上表面有光线出射的区域面积为故C错误；D.实深是，设视深为h，作出光路图如图所示
由图可知，即沿向下观察，灯的位置比实际位置高，故D正确。故选ABD。
14．答案：BD
解析:A.从图像中可以看出角0小于时，没有折射光，A错误；
B.当时，即入射角为时，折射光线强度为零，故此时发生全反射，B正确；
CD.因为全反射临界角为，又
C错误，D正确。
故选BD。
15．答案：BD
解析:因为棱镜的折射率为，所以临界角C应满足，所以。作光路图如图所示。因光线从空气中射到BC界面时入射角为零度，故进入BC面时不发生偏折，到AB面时由几何关系知入射角
故在AB面上发生全反射，反射光线射到AC面时，由几何关系可知入射角
所以在AC面上既有反射光线又有折射光线。由得
所以该折射光线与棱镜AC面夹角为；又因从AC面反射的光线第二次射到AB面上时，由几何关系知其入射角为，所以从AB面上折射出的光线与AB界面夹角为。
故选BD。
16．答案：AB
解析：A.传播到C点光偏折程度较小，折射率较小，为红光，故A正确；
B.有几何关系可知，入射角为，红光折射角为，紫光折射角为，根据折射定律
红光和紫光的折射率分别为
红光和紫光的折射率之比为，故B正确；
C.根据
红光和紫光在玻璃砖内的速度之比为，故C错误；
D.根据
结合几何关系可知，紫光在玻璃砖内发生两次全反射后从N点射出。设玻璃砖半径为r，红光和紫光在玻璃砖中的路程分别为
根据
联立得，红光和紫光从M点射入玻璃砖到第一次射出玻璃砖所用的时间之比为
故D错误。
故选AB。
17．答案：向左；4
解析：P点沿y轴正方向向上运动，根据同侧法知，波的传播方向为向左，又经过0.75s第一次返回平衡位置，根据波形图知
解得
故波速
18．答案：;;
解析：作出两种情况下的光路图，如图所示
设，在A处发生全反射，则有
由于出射光平行可知，在B处射出，则有
根据几何关系可得
联立解得
，
根据可得
19．答案：(1)52.0
(2)不能
(3)
(4)<
解析：（1）根据游标卡尺的读法可知，球形摆件的直径为
（2）调整入射光束的入射位置，光线射出球体时的入射角始终等于射入球体时的折射角，而光线射入球体时的入射角小于，所以光线射出球体时的折射角必然小于，所以不能发生全反射。
（3）设入射角为α，折射角为β，如图所示
根据几何关系可得，
根据折射定律可得
（4）因为红色光的频率小于绿色光的频率，根据光的频率与折射率的关系，在同一种介质中，光的频率越高，折射率越大，故。
20．答案：60°
解析：为使光射到AB面时不射入空气，故光在AB面发生全反射，由，且，得
21．答案：(1)1.25
(2)
解析：（1）单色光在AB面恰好发生全反射，根据几何关系
根据全反射临界角公式有
解得
（2）光经过AB面反射后，射到BC面，入射角
不考虑二次反射，光最终从BC面射出，根据
解得
由几何关系可知，光在材料里传播的距离
所以传播时间
解得
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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