第一節(jié) 光的折射和全反射(練習(xí))-高中物理同步課堂（高教版電工電子類）（解析版）

第一節(jié)光的折射和全反射

1.一圓柱形透明介質(zhì)放在水平地面上，其橫截面如圖所示，。點(diǎn)為圓心，直徑BC豎直，右側(cè)半圓面鍍銀。

一光線從A點(diǎn)水平向右射入介質(zhì)，光線在A點(diǎn)的入射角為。=60，在鍍銀處發(fā)生一次反射后射出介質(zhì)，且

射出時(shí)光線水平向左，則該介質(zhì)的折射率為（）

A.y/2B.石C.2石D.2夜

【答案】B

【詳解】由于只發(fā)生一次反射，根據(jù)對(duì)稱性可知光路圖如圖所示

由兒何關(guān)系可得a=1e=30。由折射率公式可知〃=受吆=6故選B。

2.傍晚，太陽(yáng)從西邊落下，在人們觀察到日落的時(shí)刻（太陽(yáng)剛落在地平線上），太陽(yáng)的實(shí)際位置（）

A.完全在地平線下方B.完全在地平線上方

C.恰好落在地平線上D.部分在地平線上方，部分在地平線下方

【答案】A

【詳解】由于太陽(yáng)光從真空進(jìn)入地球大氣層時(shí)要發(fā)生折射，使我們看到的太陽(yáng)位置比實(shí)際位置要高，因此

當(dāng)人們觀察到太陽(yáng)還在地平線上時(shí)，太陽(yáng)的實(shí)際位置己在地平線以下。故選A。

3.如圖所示，在“測(cè)量玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是（）

A.為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，必須選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚

B.判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)該觀察大頭針的頭部

C.大頭針與乙與鳥(niǎo)，￡與打的間距適當(dāng)遠(yuǎn)一些，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差

D.在白紙上放好玻璃磚后，首先要用鉛筆貼著玻璃磚的光學(xué)面畫(huà)出邊界

【答案】C

【詳解】A.光學(xué)表面是否平行不影響該實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，A錯(cuò)誤；

B.判斷像與針是否在同一直線時(shí)，應(yīng)觀察大頭針的整個(gè)部分，不能只觀察大頭針的頭部，B錯(cuò)誤；

C.大頭針與乙與鳥(niǎo)，8與B的間距適當(dāng)遠(yuǎn)一些，可以減小實(shí)驗(yàn)誤差，C正確；

D.為了防止弄臟玻璃磚，不能用鉛筆貼著玻璃磚的光學(xué)面畫(huà)出邊界，D錯(cuò)誤。故選C。

4.如圖所示，甲、乙兩同學(xué)用插針?lè)y(cè)量梯形玻璃磚的折射率，＜、巴、巴和巴是實(shí)驗(yàn)中甲同學(xué)插的大頭

針，耳、g是乙同學(xué)插的大頭針、下列說(shuō)法正確的是（）

P1XP]X

A.甲同學(xué)利用大頭針《、鳥(niǎo)及《、鳥(niǎo)作圖，測(cè)出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射率

B.甲同學(xué)插好大頭針￡、￡并畫(huà)好兩平行邊界后，不小心將玻璃磚向上平推了一下，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得的折射率

變大

C.沿《、鳥(niǎo)方向的入射光線，經(jīng)AB面折射到達(dá)CO面時(shí)，在C。面可能發(fā)生全反射

D.乙同學(xué)在界面8。觀察到大頭針3、g的像，也可以測(cè)量玻璃磚的折射率

【答案】D

【詳解】A.甲同學(xué)利用大頭針乙、鳥(niǎo)及6、A作圖，測(cè)出入射角和折射角，根據(jù)折射定律川角度的正弦值

的比值即可求出折射率，而不是用角度比值即可求出折射率，故A錯(cuò)誤；

B.甲同學(xué)插好大頭針耳、鳥(niǎo)并畫(huà)好兩平行邊界后，不小心將玻璃磚向上平推r一下，由幾何關(guān)系得入射角

和折射角沒(méi)有改變，故實(shí)驗(yàn)測(cè)得的折射率不變，故B錯(cuò)誤：

C.沿［、￡方向的入射光線，經(jīng)4B面折射到達(dá)C。面時(shí)，在C。面不會(huì)發(fā)生全反射，故C錯(cuò)誤；

D.乙同學(xué)在界面8。觀察到大頭針E、g的像，也能測(cè)得入射角和折射角，即也可以測(cè)量玻璃磚的折射

率，故D正確。故選D。

5.在觀察光的全反射實(shí)驗(yàn)中，用激光筆從A點(diǎn)照射半圓形玻璃磚的圓心。點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)有08、0C兩條細(xì)光

束。當(dāng)入射光束A0繞。點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)小角度仇OB、0C也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。則（）

A.光束。8順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大于6B.光束0C逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度小于9

C.光束08逐漸變亮D.光束0C逐漸暗

【答案】A

【詳解】A.由圖可知，。8為折射光線，光從光密介質(zhì)到光疏介質(zhì)，入射角小于折射角，當(dāng)入射光束A0

繞。點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，為折射光線也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)的更快，所以光束順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度大于仇

A正確；

B.由圖可知，光束0C為反射光線，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與入射光線相反，但轉(zhuǎn)動(dòng)快慢相同，光束0C逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的

角度等于aB錯(cuò)誤；

CD.當(dāng)入射光線40轉(zhuǎn)動(dòng)到一定程度時(shí)，入射角等于臨界角，發(fā)生全發(fā)射，折射光線會(huì)消失，這一過(guò)程中，

折射光線08逐漸變暗，反射光線0C逐漸變亮，CD錯(cuò)誤。故選A。

6.如圖所示，ABCD是兩面平行的足夠大的透明玻璃磚，AB面和CD面是玻璃和空氣的分界面，分別設(shè)

為界面i和界面ii。光線從界面I射入玻璃磚，再?gòu)慕缑鎛射出，回到空氣中，如果改變光到達(dá)界面I時(shí)

的入射角，則（）

①只要入射角足夠大，光線在界面I上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

②只要入射角足夠大，光線在界面n上可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

③不管入射角多大，光線在界面I上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

④不管入射角多大，光線在界面II上都不可能發(fā)生全反射現(xiàn)象

【答案】D

【詳解】①③.在界面?上光由空氣進(jìn)入玻璃磚，是由光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)，不管入射角多大，都不可

能發(fā)生全反射現(xiàn)象，故①錯(cuò)誤，③正確；

②④.在界面n上光由玻璃進(jìn)入空氣，是由光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，但是，由于界面1和界面n平行，光

由界面1進(jìn)入玻璃后再到達(dá)界面【I,在界面?【上的入射角等于在界面I上的折射角，則界面11上的入射角

總是小于臨界角，因此也不會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象，故②錯(cuò)誤，④正確；

故③④正確，故選D。

7.2021年12月9日，“天宮課堂”第一課正式開(kāi)講，某同學(xué)在觀看太空水球光學(xué)實(shí)驗(yàn)后，想研究光在含有

氣泡的水球中的傳播情況，于是找到一塊環(huán)形玻璃磚模擬光的傳播，俯視圖如圖所示。光線。沿半徑方向

入射玻璃磚，光線。與光線”平行，兩束光線之間的距離設(shè)為X,已知玻璃磚內(nèi)圓半徑為R,外圓半徑為2R,

折射率為正，光在真空中的速度為c,不考慮反射光線，下列關(guān)于光線的說(shuō)法正確的是（）

A.當(dāng)彳＞夜R時(shí)，光不會(huì)經(jīng)過(guò)內(nèi)圓

B.當(dāng)》=亞/?時(shí)，光線從外圓射出的方向與圖中入射光線的夾角為45。

C.當(dāng)x=@R時(shí)，光線從外圓射出的方向與圖中入射光線平行

2

D.當(dāng)x=時(shí)，光從內(nèi)圓通過(guò)的時(shí)間為以

2c

【答案】AD

【詳解】當(dāng)折射光線恰好和內(nèi)圓相切時(shí)，光恰好不會(huì)通過(guò)內(nèi)圓

根據(jù)幾何關(guān)系得sin，=去sin根據(jù)折射率公式哼察代入數(shù)據(jù)解得“岳因此當(dāng)》＞限時(shí)，光

不會(huì)經(jīng)過(guò)內(nèi)圓，故A正確；

B.山上式解得1=45。/=30。由幾何分析可知，光線從外圓射出的方向與圖中入射光線的夾角小于45。，故

B錯(cuò)誤；

（〕.、與工=也/?時(shí)，由幾何分析可知，光線從外圓射出的方向不可能與圖中入射光線平行a

2

sin0.sin0,sin0.、萬(wàn)

根據(jù)折射定律逮=嬴/=高商由于%角度較小，可以得至bin"=2sinq=苧因此光從內(nèi)圓通過(guò)距

離為L(zhǎng)=—粵=血式光從內(nèi)圓通過(guò)的時(shí)間為叵，故C錯(cuò)誤，D正確。故選AD。

sinQ

8.如圖所示，一長(zhǎng)方形玻璃磚長(zhǎng)為4L、寬為&L,在玻璃磚上表面的中點(diǎn)A的正上方的。點(diǎn)有一激光筆，

。、A兩點(diǎn)間的距離為心，激光筆發(fā)出的激光束在豎直平面內(nèi)以。點(diǎn)為圓心以一定的角速度沿逆時(shí)針?lè)较騽?/p>

速轉(zhuǎn)動(dòng)，激光束在玻璃磚上表面形成的光斑沿上表面移動(dòng)到8點(diǎn)（未知）時(shí)的速度大小是在A點(diǎn)時(shí)的速度

大小的2倍，此時(shí)光束通過(guò)折射進(jìn)入玻璃磚后恰好從右下側(cè)頂點(diǎn)射出，不計(jì)激光筆的大小，求：

（1）光斑在B點(diǎn)時(shí)，光束與玻璃磚上表面的夾角。；

（2）玻璃磚的折射率”。

【詳解】(1)設(shè)激光束轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為①，則光斑在4點(diǎn)時(shí)的速度大小以=刃￡

設(shè)光斑在B點(diǎn)時(shí)的速度大小為%,有％如0=-由于/=2yA解得sing=在即6=45°。

sin，2

(2)光斑在8點(diǎn)時(shí)，光束的入射角i=90°-6=45。由幾何關(guān)系可知AB=—J

tan，

折射角的止切布'1tanr-T=--=—F=玻璃磚的折射率"=解得n=&

73L，3sinr

9.如圖所示，一艘帆船靜止在湖面上，距水面九=4m的湖底P點(diǎn)發(fā)出的激光束射到水面時(shí)的入射角為37。，

從水面出射后恰好照射到帆船上的豎直桅桿頂端，該出射光束與豎直方向的夾角為53。，桅桿到尸點(diǎn)的水平

距離x=7m,光在真空中傳播的速度c=3xl08m/s,sin530=0.8,cos530=0.6。求：

(1)豎直桅桿頂端到水面的高度〃2；

(2)激光從P點(diǎn)發(fā)出到照到水面的時(shí)間t.

【答案】(1)3m；(2)/=—xlO^s

【詳