第60讲 光的折射全反射（练习）（原卷版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

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【题型一】折射定律及应用
1．为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔，孔内安装一透明材料，厚度与坦克壁厚度相同．ABCD为该材料的纵截面，如图所示。已知坦克壁厚度为，该材料对光的折射率为。不考虑光在面的反射，若坦克内的人通过这块材料能看到的外界角度范围最大为，则之间的距离为（ ）
A．B．C．D．
2．如图所示，某透明均质光学元件的截面ABCD是长为2L、宽为L的矩形。一细束单色光从AB边上中点P，以与AB边夹角的方向由真空中射入该元件，经折射后从CD边上M点（图中未画出）出射。已知该元件对该单色光的折射率，则PM的长度为（ ）（取，不考虑光的反射）
A．B．C．D．
3．半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜，为玻璃砖的半圆形横截面，M为最高点，O为圆心，半径为R。一束宽为R的平行光的下边恰好沿着底边，如图所示。其中从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，已知A、B两点距离分别为和。，不考虑圆弧面上的反射光线，下列说法正确的是（ ）
A．玻璃的折射率为
B．有部分光线在圆弧区域发生全反射
C．只有圆弧的部分区域有光线射出
D．射向圆弧区域的光线有一部分来源于处反射的光线
4．如图是一半径为R、横截面为四分之一圆的玻璃柱，截面所在平面内，一束与AC平行的光线从圆弧上的P点入射，直接射到BC界面从M点射出，已知P点到AC界面的距离为，，则该玻璃柱的折射率为（ ）
A．B．C．D．
5．如图所示，甲、乙两个相同的薄壁玻璃杯盛有不同浓度的蔗糖水，两束相同的单色光线以相同的入射角照射玻璃杯，折射角，图中黑点表示玻璃杯直径的四等分点。已知蔗糖水浓度越大，对光的折射率越大。下列说法正确的是（ ）
A．甲杯中蔗糖水的浓度更大些
B．甲杯中蔗糖水对光的折射率为乙杯中蔗糖水对光的折射率的一半
C．从两玻璃杯底部射出的光线相互平行
D．适当增大入射角，甲中的光线在射入玻璃杯时可能发生全反射
6．如图所示，楔形玻璃的横截面的顶角为30°，边上有点光源S，垂直于边的光线在边的折射角为45°。不考虑多次反射，边上有光射出部分的长度与边的长度之比为（ ）
A．1B．C．D．
【题型二】全反射定律及其应用
7．香港中文大学前校长高锟提出：光通过直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来传输大量信息。根据这一理论制造的光导纤维成为电话、互联网等现代通信网络运行的基石，高锟因此获得了2009年诺贝尔物理学奖。如图所示，一段横截面为圆形的粗细均匀的光导纤维被弯成半圆形状，光导纤维的横截面直径为d，折射率为n，光导纤维外部可认为是真空区域。如果将一束平行光垂直于光导纤维的水平端面A射入，并使之全部从水平端面B射出，为保证光信号一定能发生全反射，光纤中心轴线的转弯半径R应不小于（ ）
A．B．C．D．
8．光纤通讯中信号传播的主要载体是光纤，它的结构如图甲所示。一束激光由光导纤维左端的点O以的入射角射入一直线光导纤维内，恰好在光导纤维的侧面（侧面与过O的法线平行）发生全反射，如图乙所示。下列说法中正确的是（ ）
A．光纤内芯的折射率比外套的小B．频率越大的光在光纤中传播的速度越小
C．光从左端空气中进入光纤内芯后，其频率变大D．
9．“超短激光脉冲展宽”曾获诺贝尔物理学奖，其主体结构的截面如图所示。在空气中对称放置四个相同的直角三棱镜，三棱镜的顶角为θ，相邻两棱镜间的距离为d。两频率不同的光脉冲同时垂直射入第一个棱镜左侧面某处，经过前两个棱镜后平行射向后两个棱镜，再经过后两个棱镜重新合成为一束，并从第四个棱镜右侧面射出。两光脉冲出射时有一时间差，从而完成脉冲展宽。则（ ）
A．频率较高的光脉冲先从出射点射出
B．θ必须大于某一值才能实现光脉冲展宽
C．垂直入射点不同，也不同
D．d一定时，θ越小，也越小
10．某同学用红色光从真空对着一正方体透明玻璃砖的AB边似与法线成角大射，在玻璃砖内AD边的中点发生全反射，如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该光线还会在CD边全反射
B．该光线不会在CD边全反射，出射光线与开始入射的光线平行
C．若角度增大到一定程度，则会在AB边全反射
D．若角不变，换用折射率大一点的紫色光入射，则在AD边全反射点下移靠近D点
11．如图甲，某水池中有一点光源S，点光源S仅发射出单色光a和b，在水面上形成一个被照亮的圆形区域（如图乙），小圆区域为复色光照亮区域，大圆环区域仅为单色光b照亮区域。已知水对单色光a的折射率为，对单色光b的折射率为，则单色光b照射到小圆区域边界处的折射角正弦值为（ ）
A．B．C．D．
12．如图所示，由折射率为n的透明材料制成、半径为R的半圆柱形透明砖平放在桌面上，A、C为透明砖的截面直径的上、下端点，计时开始，激光束垂直AC对应的侧面照射到A点，此后激光束沿AC方向以速度v匀速向C点平移，忽略光在透明砖中的传播时间，从圆弧面ABC上开始有光射出的时刻为（ ）
A．B．C．D．
13．如图所示，水中的潜水员看到水面以上的所有景物都会处在一个倒立的圆锥内，已知该圆锥轴截面的顶角为α，光在真空中的传播速度为c。则光在水中的传播速度为（ ）
A．B．C．D．
【题型三】折射定律与全反射定律的综合应用
14，如图，一个半径为R，折射率为的半球形透明介质，O点为球心，以及一个等腰直角三角形的玻璃砖SMN，B为MN中点，BO垂直斜边，长度为，MN与PQ平行且相等，一束单色光从SM边中点A垂直SM进入玻璃砖，依次到达B、C、D点，光路图如图所示，OC的长度为，光在真空中的传播速度为c。求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)光线从的时间；
(3)不考虑反射光线，如图所示的光路图到达D点是否有光线射出？
15.如图所示，正三角形ABC为玻璃薄板，以正三角形ABC的几何中心O点为圆心挖出一圆孔（可视为真空），现将一点光源放置在O点处，该光源向各方向均匀发光且发射波长为的蓝光，CH为AB边的中垂线。已知光在真空中的传播速度为c，蓝光在正三角形ABC玻璃薄板中传播的波长为，求：
(1)蓝光在玻璃薄板中传播时的速度；
(2)正三角形ABC玻璃薄板对蓝光的折射率；
(3)射到AB边的光子中能直接从AB边射出和不能直接从AB边射出的光子个数比（不考虑多次反射）。
16．如图所示为用某种特殊透明材料制作的半径为R的半圆形砖，在圆心O点处垂直于砖直径MN边射入一束由红绿双色光混合的激光，当激光束缓慢向左平移到距O点位置时发现半圆形曲面恰好只有单色光射出，射出光线与入射方向夹角为，不考虑反射。求：
(1)该透明材料分别对两种单色光的折射率；
(2)在直径MN的范围内垂直射入的光束中，求从弧面射出的总宽度。
1．某些为屏蔽电磁波设计的人工材料，其折射率为负值（n