2025届高考物理一轮复习专题训练 光 的折射和全反射

这是一份2025届高考物理一轮复习专题训练 光 的折射和全反射，共16页。试卷主要包含了单选题，多选题，填空题，计算题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．照相机、摄影机镜头上都涂有增透膜，以便减少光的反射损失，增强光的透射强度，从而提高成像质量。已知某光在空气中的波长为λ，增透膜对该光的折射率为，镜头对该光的折射率为，且。则增透膜的厚度可能为( )
A.B.C.D.
2．一束红蓝复合光从空气射入玻璃，光路如图所示，则下列说法正确的是( )
A.a光是红光，b光是蓝光
B.a光在玻璃中的速度比b光在玻璃中的速度小
C.增大入射角，玻璃的折射率增大
D.随着入射角的增加，从玻璃射出时a光先发生全反射
3．“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
4．一组平行的细单色光束垂直于半圆柱形玻璃的平面射到半圆柱玻璃上，如图所示。已知光线Ⅰ沿直线穿过玻璃，它的入射点为O，光线Ⅱ的入射点为A，穿过玻璃后两条光线交于一点。已知玻璃截面的圆半径为R，，玻璃的折射率。两条光线射出玻璃后的交点与O点的距离是( )
A.B.C.RD.
5．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.
6．在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的长度为0.9 m，水的折射率，细灯带到水面的距离，则有光射出的水面形状（用阴影表示）为( )
A.B.C.D.
7．阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，这种现象属于光的( )
A.偏振现象B.衍射现象C.干涉现象D.全反射现象
8．用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置.则双缝间的距离变为原来的( )
A.B.C.2倍D.3倍
9．地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中会发生弯曲.下列光路图中能描述该现象的是( )
A.B.
C.D.
10．虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明.两束平行白光照射到透明玻璃球后，在水平的白色桌面上会形成MN和PQ两条彩色光带，光路如图所示.下列关于照到M、N、P、Q点的单色光的说法中正确的是( )
A.M、N、P、Q点的光的白光颜色分别为紫、红、紫
B.M点的光的折射率比N点的光小
C.在同一双缝干涉装置上做实验，用P点的光得到的干涉图样的亮条纹宽度比用Q点的光得到的干涉图样的亮条纹窄
D.水中相同深度处有两个光源，其颜色分别与P、Q两点的光同色，在其正上方的水面上，同等条件下观测，与Q点光同色的点光源在水下的像更深
11．翠鸟的食物以鱼类为主，翠鸟入水之后是凭借触觉来抓捕猎物的，因此在入水之前，翠鸟会先看清楚鱼的位置，在时机成熟时张开翅膀，以俯冲的姿势，快速地冲入水中将猎物捕获.若开始时翠鸟停在距离水面1.5 m高的苇秆上，看到与水面成37°的方向有一条鱼，鱼的实际位置在水面下方40 cm处.已知水对光线的折射率为，，，则( )
A.鱼看到的翠鸟比实际位置要高
B.鱼的实际深度比翠鸟观察到的要浅
C.如图所示，鱼在水中看到岸上所有景物都会出现在一个倒立的圆锥里，θ角最大值为37°
D.鱼距离翠鸟的实际水平距离为2 m
12．如图所示为一半径是R的固定半圆柱形玻璃砖的横截面，O点为圆心，为水平直径MN的垂线，足够大的光屏PQ水平且与MN间竖直距离为R，的延长线垂直PQ，一束包含各种频率的复色光沿半径方向与成角射向O点，已知复色光包含折射率从到的光束，因而光屏PQ上出现了彩色光带，下列说法中不正确的是( )
A.P、L两点间的距离为R
B.折射率为的光束穿过半圆柱形玻璃砖后的折射角为60°
C.彩色光带的宽度为
D.当复色光入射角θ逐渐增大，光屏PQ上的彩色光带将变成一个光点，θ为60°时会出现这种现象
二、多选题
13．如图所示，为一直角三棱镜的横截面，BC面涂有反光膜，，，垂足M与B点的距离为L。与AC平行的一光线PM从M点射入三棱镜，经BC反射后的光线射到CA上的E点（图中未画出）。三棱镜对该光线的折射率，光在真空中的传播速度大小为c。下列说法正确的是( )
A.该光线射到E点时不会发生全反射
B.该光线射到E点时会发生全反射
C.该光线从M点传播到E点的时间为
D.该光线从M点传播到E点的时间为
14．等腰三角形abc为一棱镜的横截面，；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示.不考虑多次反射.下列说法正确的是( )
A.甲光的波长比乙光的长
B.甲光的频率比乙光的高
C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E.在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
15．“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力.下列现象的物理原理与之相同的是( )
A.插入水中的筷子，看起来折断了B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C.驶近站台的火车，汽笛音调变高D.振动音叉的周围，声音忽高忽低
三、填空题
16．一束红光从空气射入玻璃，光路图如图所示，则玻璃的折射率为______。若改用绿光在同一位置同一角度从空气中入射，出射光线可能是______（选填“①”、“②”或“③”）
17．如图，真空中一条直径1cm、长5m的圆柱形棒用折射率为的透光材料制成。一细束激光由其左端的中心点以的入射角斜射入棒中，则第一次折射的折射角为________，该束激光在棒中________（填“能”或“不能”）发生全反射，该激光在棒中传输所经历的时间约为________s（本格计算结果保留2位有效数字）。
四、计算题
18．如图所示为用某种透明材料制作的半径为R的半圆形砖的截面，为它的直径。一束激光沿半径方向射向圆心O点，在与半圆相切于B点的竖直屏上出现两个光斑M、N，测量发现，，求：
（1）该透明材料的折射率；
（2）若该束激光从玻璃砖下方沿垂直方向向上射入半圆形砖，入射点与A点至少相距多大距离时光会从砖的圆弧面射出（不考虑反射光）。
参考答案
1．答案：A
解析：该单色光在增透膜中的波长为，设增透膜的厚度为d，则膜的后表面上的反射光比前表面上的反射光多经历的路程为2d，两反射光发生相消干涉，有，解得，当时，，当时，，当时，，当时，，故选A。
2．答案：B
解析：A.两光线的入射角相同，由图可知b光的折射角大于a光的折射角，故根据则红光折射率小于蓝光折射率，则a光是蓝光，b光是红光，故A错误;B.根据可得故B正确;C.玻璃的折射率与材质有关，故不会发生变化，故C错误；D.光线通过玻璃砖发生了两次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根据光路可逆性原理可知，光不可能在a、b的下表面发生全反射，一定能从下表面射出玻璃砖，故D错误。故选B。
3．答案：D
解析：A.光路图如图所示
根据折射定律有因入射角r相同，下方光脉冲的折射角i更大，故下方光脉冲的折射率更大，频率也更高，根据可知下方光脉冲在棱镜传播的速度更小，且由图可知，其传搔的路程更长，故频率较高的光脉冲传播的时间更长，较后从出射点射出，故A错误；B.若θ大于某一值，光脉冲可能在第一个三棱镜的斜面发生全反射，无法实现光脉冲展宽，故B错误；C.由于光脉冲在棱镜中的传播路径和所需时间只与棱镜的折射率和几何形状有关，与垂直入射点的位置无关，所以不会因垂直入射点的不同而改变，故C错误；D.当两棱镜间的距离d一定时，θ越小，光在棱镜中的传搔路径就会越短，所需时间也会越少，因此时间差也会越小，故D正确。故选D。
4．答案：A
解析：光路如图所示
光线Ⅱ沿直线进入玻璃，在半圆面上的入射点为B，入射角设为，折射角设为，则
由折射定律
得
则折射角，由几何关系知，则
故选A。
5．答案：B
解析：A.激光在内芯和外套的界面上发生全反射，所以内芯是光密介质，外套是光疏介质，即光纤内芯的折射率比外套的大，故A错误；
B.频率越大的光，介质对它的折射率越大，根据
可知光在光纤中传播的速度越小，故B正确；
C.光从左端空中进入光纤内芯后，波长和波速会发生变化，但频率和周期不变，故C错误；
D.根据折射定律
根据全反射公式
解得
故，故D错误。
故选B。
6．答案：C
解析：作出一个发光点发生全反射时的光路图如图所示，设发光点照亮的圆的半径为x.
根据全反射公式，根据几何关系得，代入，联立解得.画出三角形灯带的照亮范围的示意图.
7．答案：C
解析：太阳光是复色光，照射肥皂膜时，膜前后表面的反射光在前表面叠加发生干涉，形成彩色条纹，C正确.
8．答案：B
解析：双缝干涉相邻亮（暗）条纹的间距为，其中d为双缝之间的距离，题图乙中相邻亮条纹的间距是题图甲中的2倍，双缝与屏的距离l和波长λ均不变，那么题图乙对应的双缝间距离变为原来的，B正确.
9．答案：A
解析：由题意可知，越靠近地球表面，空气的折射率越大，从光疏介质射入光密介质的光路如图所示，太阳光斜射向地面的过程中发生折射，随着折射率不断变大，太阳光不断向法线方向偏折，A正确.
10．答案：A
解析：在白光色散成的七色光中红光的折射率最小，紫光的折射率最大，根据折射定律知白光进入玻璃球折射后红光的折射角较大，由玻璃球出来后将形成光带，而两端分别是红光和紫光，根据光路图可知M、N、P、Q点的光的颜色分别为紫、红、红、紫，故A正确，B错误.P点的光是红光，波长最长，则用P点的光得到的干涉图样的条纹宽度较Q点的光更宽，故C错误.在P、Q正上方的水面上，同等条件下观测，与P点的光同色的点光源在水面折射时的折射角最小，看到的像更深，故D错误.
11．答案：A
解析：因为光线从空气射向水面，由光疏介质射入光密介质，折射角小于入射角，所以鱼的实际深度比翠鸟观察到的要深，根据光路可逆原理可知，鱼看到的翠鸟比实际位置要高，故A正确，B错误；岸边景物发出或反射的光，在水面以掠射方式入射时（接近90°入射），光线会发生折射再进入鱼的眼睛里，鱼逆着折射光线观察岸上的景物时，岸上景物的像全部都呈现在一个倒立的圆锥里，根据光路可逆与全反射原理可知，发生全反射的临界角C满足，则，故C错误；根据题意画出光路图如图所示，根据，解得，鱼距离翠鸟的实际水平距离为，故D错误.
12．答案：D
解析：由题意和折射特点可知，折射率为的光射到L点，则，解得两点间的距离，选项A正确；根据，解得折射率为的光束穿过半圆柱形玻璃砖后的折射角为，选项B正确；彩色光带的宽度，选项C正确；当复色光入射角θ逐渐增大，折射角和都将变大，光屏PQ上的彩色光带将变长，两种光的临界角分别满足，即，则当时两种光都已经发生了全反射，不能射到光屏上，选项D错误.本题选不正确的，故选D.
13．答案：BD
解析：光路如图所示，由几何关系可知，该光线在M点的入射角，设该光线在M点的折射角为r，有，解得，设临界角为α，有，解得，由几何关系可知，该光线在E点的入射角，因为，即，所以该光线射到E点时会发生全反射，选项A错误、B正确；由几何关系可知，，该光线从M点传播到E点的时间，又，解得，选项C错误、D正确。
14．答案：ACE
解析：甲、乙两束光传播的光路图如图所示，由图知，乙光的折射角较小，由折射定律知，棱镜对乙光的折射率较大，故乙光的频率较大，波长较短，A正确，B、D错误；由知，甲光在棱镜中的传播速度比乙光的大，C正确；由几何关系知，在棱镜内bc边反射时甲光的入射角比乙光的大，E正确.
15．答案：BD
解析：观察题图中轮船两部件推起的波，两列波发生干涉现象.插入水中的筷子看起来折断了，是光的折射现象，故A错误.阳光下的肥皀膜呈现彩色条纹，是薄膜干涉现象，故B正确.驶进站台的火车汽笛音调变高，是多普勒现象，故C错误.振动音叉的周围声音忽高忽低，是因为音叉的两个振动片产生的波发生干涉现象，故D正确.
16．答案：；①
解析：根据题意，作出法线，如图所示
由折射定律可知，玻璃的折射率为若改用绿光，折射率变大，则折射角变小，则出射光线可能是①。
17．答案：30°；能；
解析：根据题意，由折射定律画出光路图，如图所示
由折射定律有
解得
即
由几何关系可得
由
解得
则有
可知，可以发生全反射。
由几何关系可得，传播距离为
传播速度为
则该激光在棒中传输所经历的时间约为
18．答案：（1）；（2）
解析：（1）如图所示过O点作反射光线和折射光线
由几何关系，可知
该透明材料的折射率
（2）如图所示，若该束激光从玻璃砖下方沿垂直方向向上射入半圆形砖，入射点为E、F时，恰好发生全反射
则
得
入射点E到A点的距离为
同理
得
入射点F到A点的距离为
该束激光从玻璃砖下方沿垂直方向向上射入半圆形砖，光能从砖的圆弧面射出，入射点与A点的距离应满足