2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练六十六光的折射全反射

这是一份2025版高考物理全程一轮复习训练题课时分层精练六十六光的折射全反射，共8页。

1.
[2024·江苏南通三模]庄子与惠子游于濠梁之上．庄子曰：“鯈鱼出游从容，是鱼之乐也．”人在桥上观鱼( )
A．人能看到鱼，鱼不能看到人
B．人看到的鱼是经反射所成的像
C．鱼看到的人的位置比人的实际位置低
D．人看到的鱼的位置比鱼的实际位置高
2.
一工件由某种透明材料制作而成，其横截面如图所示．圆弧CD所对应的圆心角为60°，圆心在AB边的中点，若将C、D用直线连接，则ABCD为矩形，AB长度和圆弧的半径均为d，一水平向左的光线射到圆弧面上的C点，折射后恰好射到A点，则该透明材料的折射率为( )
A． eq \r(7) B． eq \f(\r(7),2) C．1.5 D． eq \r(3)
3.
[2024·河北临考信息卷]唐代诗人韩愈的《原道》里“坐井而观天，曰天小者，非天小也．”说的是青蛙在井底所能看到的天空是有限的．若深8 m、半径为0.5 m的井中被灌满水，水的折射率n＝ eq \f(4,3)，如图所示，处在井底正中央A处的青蛙沿其正上方上浮，若青蛙想要把井外景物全部尽收眼底，则所处位置与井口水面的竖直距离最远为( )
A． eq \f(\r(7),6) m B． eq \f(2,3) m C． eq \r(7) m D．5 m
4．由于大气层的存在，太阳光线在大气中折射，使得太阳“落山”后我们仍然能看见它．某同学为研究这一现象，建立了一个简化模型．将折射率很小的不均匀大气等效成折射率为 eq \r(2)的均匀大气，并将大气层的厚度等效为地球半径R.根据此模型，一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间是(地球自转时间为24小时，地球上看到的太阳光可以看成平行光)( )
A.3小时 B．2小时
C．1.5小时 D．1小时
5.
[2023·湖北卷]如图所示，楔形玻璃的横截面POQ的顶角为30°，OP边上的点光源S到顶点O的距离为d，垂直于OP边的光线SN在OQ边的折射角为45°.不考虑多次反射，OQ边上有光射出部分的长度为( )
A． eq \f(1,2)d B． eq \f(\r(2),2)d C．d D． eq \r(2)d
6．到2023年9月21日为止我国宇航员已进行了四次太空授课，在天宫课堂上我们看到宇航员们演示物理、化学实验，从中获取知识．如图甲所示，某同学在观看太空水球光学实验后，想研究光在含有气泡的水球中的传播情况，于是找到一块环形玻璃砖模拟光的传播，俯视图如图乙所示．光线a沿半径方向射入玻璃砖，光线b与光线a平行，两束光线之间的距离设为x，已知玻璃砖内圆半径为R，外圆半径为2R，折射率为 eq \r(2)，光在真空中的速度为c，不考虑光的多次反射．下列关于光线b的说法正确的是( )
A．当x> eq \r(2)R时，光可能经过内圆
B．当x＝ eq \r(2)R时，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为30°
C．当x＝ eq \r(2)R时，光线在玻璃砖中的传播时间为 eq \f(2\r(3)R,c)
D．此状态下的太空水球处于完全失重状态，不受重力
7.
[2023·浙江1月]如图所示为一斜边镀银的等腰直角棱镜的截面图．一细黄光束从直角边AB以角度θ入射，依次经AC和BC两次反射，从直角边AC出射．出射光线相对于入射光线偏转了α角，则α( )
A．等于90° B．大于90°
C．小于90° D．与棱镜的折射率有关
8.
[2024·广东韶关一模]如图所示，半圆形玻璃砖半径为R，直径AB与荧光屏MN(足够大)平行且相距为2R.频率相同的两束平行光a、b均以53°角同时射入玻璃砖，a光从圆心O入射，恰好从半圆弧的三等分点D射出，b光从半圆弧的中点C射出．不考虑光在半圆弧上的反射，sin 53°＝0.8，求：
(1)玻璃砖的折射率；
(2)荧光屏上两光点之间的距离．(结果可用根号表示)
9．[2024·广东汕头模拟]为保证泳池夜间安全，需要在泳池铺设池底灯提供光照．如图所示，足够大的泳池中央有一直径为d的圆形池底灯，灯面与池底相平．已知水的折射率为n，水深为h，水面平静，求：
(1)灯光在水中发生全反射的临界角C的正切值；
(2)在水面上形成的光斑面积S.
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10．[2024·山东潍坊高三联考]在如图所示平面坐标系的第四象限内，紧贴 xy 轴放置了一块长方体的玻璃砖 (图中未画出)，有一束入射光通过 A 点并平行于纸面照射到玻璃砖上，在与 x 轴平行的两个玻璃砖表面上都发生了反射和折射，我们在 4 根较亮的光线上各标注了一个点，坐标分别为 A(0，3)、B(14，4)、C(18，4)、D(10，－5)，ABCD四个点皆在玻璃砖外部，光在真空中的传播速度c＝3×108 m/s，求：
(1)玻璃砖沿 y 轴方向上的厚度 d；
(2)该玻璃砖的折射率 n；
(3)光在玻璃砖内运动的时间 t.
课时分层精练（六十六） 光的折射 全反射
1．解析：鱼在水中，鱼作为等效光源，是从光密介质进入光疏介质，能够发生全反射，因此，人可能看不到鱼，而人在空气中，人作为等效光源，是从光疏介质进入光密介质，不能够发生全反射，因此，鱼能看到人，人可能看不到鱼，A错误；
人看到的鱼是经光的折射所成的像，B错误；
人在空气中，人作为等效光源，入射角大于折射角，鱼沿折射光线的反向延长线看人，鱼看到的人的位置比人的实际位置高，C错误，D正确．故选D.
答案：D
2．解析：光路如图所示，由几何关系可知，入射角为60°，由正弦定理有 eq \f(sin r,AO)＝ eq \f(sin ∠CAO,OC)，由光的折射定律有n＝ eq \f(sin 60°,sin r)，解得n＝ eq \r(7)，故选A.
答案：A
3．解析：如图所示，几乎贴着水面射入水里的光线，在青蛙看来是从折射角为C的方向射来的，
根据折射定律sin C＝ eq \f(1,n)，设青蛙所处位置最远与井口水面距离为h，根据几何关系可知h＝ eq \f(r,tan C)，解得h＝ eq \f(\r(7),6) m．A正确．
答案：A
4．解析：太阳光是平行光，临界光路图如图所示
由几何关系可得临界光线的折射角为sin r＝ eq \f(R,2R)＝ eq \f(1,2)
可知临界光线的折射角为30°；
根据折射定律n＝ eq \f(sin i,sin r)＝ eq \r(2)
可得i＝45°
由几何关系可知，地球多转α 角度便看不见太阳了，有α＝60°－45°＝15°
一个住在赤道上的人在太阳“落山”后还能看到太阳的时间为t＝ eq \f(15°,360°)×24 h＝1 h，故选D.
答案：D
5．解析：设光线在OQ界面的入射角为α，折射角为β，由几何关系可知α＝30°，则由折射定律得
n＝ eq \f(sin β,sin α)＝ eq \r(2)
光线射出OQ面的临界条件为发生全反射，光路图如下，其中OB⊥CS
光线在AB两点发生全反射，由全反射定律得
sin C＝ eq \f(1,n)＝ eq \f(\r(2),2)
即AB两处全反射的临界角为45°，AB之间有光线射出，由几何关系可知
AB＝2AC＝2CS＝OS＝d
故选C.
答案：C
6．解析：如图所示，当折射光线恰好和内圆相切时，光恰好不会通过内圆，根据几何关系得sin i＝ eq \f(x,2R)，sin r＝ eq \f(R,2R)
根据折射率公式n＝ eq \f(sin i,sin r)解得x＝ eq \r(2)R
因此当x> eq \r(2)R时光不会经过内圆，故A错误；
由A项分析解得i＝45°，r＝30°
由几何分析可知，光线从外圆射出的方向与图中入射光线的夹角为30°，故B正确；
光线在玻璃砖中通过的路程为2 eq \r(3)R，则传播时间t＝ eq \f(x,v)＝ eq \f(2\r(6)R,c)，故C错误；
此状态下的太空水球处于完全失重状态，受重力即万有引力，故D错误．故选B.
答案：B
7．解析：如图所示，由几何关系有
∠2＝180°－45°－（90°－∠1）＝45°＋∠1
↓
∠3＝90°－∠2＝45°－∠1
↓
∠4＝180°－135°－∠3＝∠1
由折射定律有n＝ eq \f(sin θ,sin ∠1)＝ eq \f(sin ∠5,sin ∠4)，
故sin θ＝sin ∠5
结合几何知识可知α＝90°，A正确．
答案：A
8．解析：（1）根据题设条件作出光路图，如图所示，研究a光，入射角为θ1＝53°
折射角为θ2＝30°
根据折射定律可得n＝ eq \f(sin θ1,sin θ2)＝ eq \f(8,5)＝1.6
（2）根据光路图可知，a、b两束光打到荧光屏上的点P1、P2的距离为d＝P1P2＝R tan 53°－2R tan 30°＝ eq \f(4－2\r(3),3)R
答案：（1）1.6 （2） eq \f(4－2\r(3),3)R
9．解析：（1）根据全反射的临界角C与折射率的关系得
sin C＝ eq \f(1,n) ①
取正视图如图所示，由几何关系得tan C＝ eq \f(1,\r(n2－1)) ②
（2）如图所示，假设P端发出的光在水面M点发生全反射，则形成的光斑是以点O为圆心、OM为半径的圆，设P′M为x，则有tan C＝ eq \f(x,h) ③
光斑半径为r，有r＝x＋ eq \f(d,2) ④
光斑面积为S，有S＝πr2 ⑤
联立解得S＝π（ eq \f(h,\r(n2－1))＋ eq \f(d,2)）2 ⑥
答案：见解析
10．解析：光路图如图所示
（1）由几何知识可知△AOE与△BEF相似
eq \f(AO,OE)＝ eq \f(BF,EF)且OE＋EF＝14 cm
解得OE＝6 cm.
设玻璃砖厚为d
△AOE与△DMH相似
eq \f(AO,OE)＝ eq \f(5－d,HM)，解得：d＝4 cm
（2）入射角的正弦：sin i＝ eq \f(OE,\r(OE2＋AO2))＝ eq \f(2\r(5),5)
折射角的正弦：sin r＝ eq \f(EN,\r(EN2＋NH2))＝ eq \f(\r(5),5)
折射率：n＝ eq \f(sin i,sin r)＝2
（3）光在玻璃砖内的传播速度v＝ eq \f(c,n)＝1.5×108 m/s
经过的路程： s＝2 eq \r(EN2＋d2)＝2 eq \r(5) cm
所用的时间：t＝ eq \f(s,v)＝ eq \f(8\r(5),3)×10－10 s
答案：（1）4 cm （2）2 （3） eq \f(8\r(5),3)×10－10 s