2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊人教物理備課資

源專題強(qiáng)化練7科技、生產(chǎn)、生活中的折射和全反射

。答案見P171分鐘

一、選擇題

1.（2023江蘇揚(yáng)州中學(xué)月考）如圖所示是光學(xué)式指紋識別模塊的原理

圖,其原理是利用光學(xué)棱鏡的全反射特性,在指紋谷線（凹部），入射光

在棱鏡界面發(fā)生全反射,在指紋脊線（凸部），入射光的某些部分被吸

收或者漫反射到別的地方,這樣,在指紋模次上形成明暗相間的指紋

圖像。己知水的折射率約為1.33,透明玻璃的折射率約為1.5。下列

說法正確的是（）

A.指紋模塊接收光線較喑的部位是指紋谷線

B.指紋模塊接收光線較亮的部位是指紋脊線

C.手指沒有放入時，若光源正常發(fā)光,指紋模塊會接收到全亮圖像

D.手指濕潤時,指紋識別率低,是因為光在棱鏡界面一定不能發(fā)生全

反射

2.（2022江蘇南京第二十九中學(xué)階段性測試）湖面上有一觀景臺，如

圖所示是截面圖，觀景臺下表面恰好和水面相平,/為觀景臺右側(cè)邊

緣在湖底的投影,水深展4m,在觀景臺右側(cè)與觀景臺邊緣水平距離

為產(chǎn)4m處有一可沿豎直方向上下移動的單色點光源S,點光源S可

從水面上方3m處下移到接近水面,在移動過程中,觀景臺下湖底被

照亮的最遠(yuǎn)距離為AQ最近距離為AB,若AB=3m,則（）

A.水的折射率小|

B.水的折射率上1.5

C.心曳！

7m

D.AO4y/7m

3.（2023河北深州長江中學(xué)階段測試）在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,

其頂點恰好與桌面接觸，圓錐的軸（圖中虛線）與桌面垂直,過軸線的

截面為等邊三角形,如圖所示。有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直

入射到圓錐的底面上，光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折

射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為（）

4,頌（2023四川成都七中期中）光纖在現(xiàn)代通信中有著巨大作用,

如圖所示，由透明材料制成的光纖內(nèi)芯折射率大于外套折射率,若內(nèi)

芯的折射率為A,外套材料的折射率為的則當(dāng)光由內(nèi)芯射向外套時,

發(fā)生全反射的臨界角C'滿足sin若光纖內(nèi)芯的半徑為為現(xiàn)有

ni

一細(xì)束單色光垂直于左端面沿軸線入射,為保證光信號一定能發(fā)生全

反射,則在鋪設(shè)光纖時\光纖軸線的轉(zhuǎn)彎半徑不能低于（）

//

光纖

A.廬B.廬」e

?i-n2ni-n2

c?fD.廬生a

?i-n2

二、非選擇題

5.（2023四川成都實驗外國語學(xué)校二模）如圖1所示,某種油量計是

由許多透明等厚、長度不等的薄塑料片疊合而成的，每個薄片的形狀

如圖2所示,其底部為等腰直角三角形。原理可以解釋為光豎直向下

射入固定在容器中的油量計;當(dāng)容器內(nèi)有油時,光大部分折射進(jìn)入油

中，只有少部分反射回觀察窗口，當(dāng)容器內(nèi)無油時，光在塑料和空氣的

界面發(fā)生全反射而返回油量計上端，這樣就可以通過觀察窗上的亮暗

分布來判斷油量的多少。隨著油量的減少,觀察窗（填“左

邊”或“右邊”）最先開始亮,觀察窗亮的部分越長，說明剩余油量—

（填“越多”或“越少”）o能否用折射率為1.35的透明塑料來制作

這款油量計?（填“能”或“不能”）o

圖2

6.（2022江蘇鹽城響水中學(xué)期中）如圖甲所示，自行車尾燈在夜

晚被燈光照射時特別明亮。尾燈結(jié)構(gòu)可簡化為截面為等腰直角三角

形的三棱鏡，如圖乙所示,力8邊長為2a￡"、〃距離為L,一束單色光

從〃點垂直于4V面入射，恰好在月夕面上發(fā)生全反射，已知真空中的

光速為Co求：

⑴三棱鏡的折射率；

⑵光在三棱鏡中的傳播時間。

7.（2023重慶西南大學(xué)附中模擬）某公園內(nèi)新安裝了高功率發(fā)光二極

管水下射燈，為公園增添絢麗色彩。若射燈（可視為點光源）發(fā)出的其

中一條光線斜射到水面上,在水面的出射光線和反射光線恰好垂直，

已知出射點與射燈的水平距離為0.75叫水的折射率為右求：

（1）射燈到水面的垂直距離；

⑵游客能看到水面上被照亮區(qū)域的面積。

8.（2022重慶第一中學(xué)期中）眼球結(jié)構(gòu)類似球體,眼睛發(fā)生病變時,會

使眼球內(nèi)不同部位對光的折射率發(fā)生變化?，F(xiàn)在用一個玻璃球模擬

眼球，研究對光的傳播的影響。玻璃球由兩個折射率不同、半徑均為

彳的半球拼合而成，拼合面為MN,球心為a。為，初的中點，國垂直于

助V交左半球于P點。一束單色光從P點以跟收反向延長線成30°

角的方向射入。左、右半球?qū)υ搯紊獾恼凵渎史謩e為〃尸8和

年瓜真空中的光速為Co

（1）通過計算說明此單色光能否從右半球射出；

⑵計算此單色光在玻璃球中傳播第一次到達(dá)右半球與空氣交界面所

用時間。

M

9.經(jīng)典題.（2023浙江大學(xué)附屬中學(xué)期中）2021年12月9H,王亞平在

太空實驗授課中，進(jìn)行了水球光學(xué)實驗。在空間站中的微重力環(huán)境下

有一個水球,如果在水球中心注入空氣,形成球形氣泡，內(nèi)外兩球面球

心均在。點,如圖所示。一束單色光從外球面上的/點以與連線

成i角度射入球中，已知水的折射率為右內(nèi)球面半徑為3R,外球面半

徑為57?,真空中的光速為以求：

⑴光在水中的傳播速度匕

⑵能使光在內(nèi)球表面上發(fā)生全反射的入射角i的正弦值的取值范圍。

答案與分層梯度式解析

第四章光

專題強(qiáng)化練7科技、生產(chǎn)、生活中的折射和全反射

~LC~~fc~~w~~~TA~

1.C在指紋脊線（凸部），入射光的某些部分被吸收或者漫反射到別的

地方，指紋模塊接收到光線較暗，在指紋谷線（凹部），入射光在棱鏡界面

發(fā)生全反射，指紋模塊接收到光線較亮，因此指紋模塊接收光線較暗的

部位是指紋脊線，較亮的部位是指紋谷線,A、B錯誤;手指沒有放入時,

若光源正常發(fā)光，入射光在棱鏡界面發(fā)生全反射,指紋模塊上會接收到

全亮圖像,C正確;手指濕潤時，光在棱鏡和水的界面上發(fā)生全反射的臨

界角比在棱鏡與空氣界面發(fā)生全反射的臨界角大，射在棱鏡與水界面

上的這部分光線可能無法發(fā)生全反射，使指紋識別率降低，并非光在棱

鏡界面一定不發(fā)生全反射,D錯誤。故選C。

2.C點光源S在水面上方H=3m處發(fā)出的光在觀景臺右側(cè)邊緣與水

面交接處折射到水里時，射到湖底3點，光路圖如圖所示，

由幾何關(guān)系可得sini=』二'sin-福聲：，水的折射率片膽二*,A、

Vx2+H25V/ie2+/i25smr3

B錯誤;點光源S接近水面時，光在觀景臺右側(cè)邊緣與水面交接處折射

到水里，射到湖底C點，此時入射角視為90。,設(shè)折射角為C,由折射定

律修嘿二會，解得'in由幾何關(guān)系可得sin編，解得A*

m,C正確,D錯誤。

3.D光在玻璃中發(fā)生全反射的臨界角滿足sinC=U|<sin60。=噂故光

九32

線在玻璃中會發(fā)生全反射，光路圖如圖所示，

由圖中幾何關(guān)系可得rtan60°=(/?+/*)tan30°,

解得光束在桌面上形成的光斑半徑R=2G故選Do

4.A設(shè)光纖軸線的轉(zhuǎn)彎半徑為R,此時光在內(nèi)芯和外套的界面上剛好

發(fā)生全反射，如圖所示：

根據(jù)題意,sinC烹，由幾何關(guān)系可知sin。二念,解得心意，故選Ao

5.答案右邊越少不能

解析當(dāng)油面下降，塑料露出油面,光線在塑料和空氣的界面處發(fā)生全

反射,返回油量計的上端面并射出，看起來明亮，因為右邊塑料短，可知

隨著油量的減少，觀察窗右邊最先開始亮;觀察窗亮的部分越長，說明

油面越低，剩余油量越少。

如圖所示，當(dāng)塑料片下方為空氣時,光由上面射入塑料片，在下面等腰

直角三角形部分發(fā)生全反射才符合要求，此時的入射角是45。,全反射

的臨界角應(yīng)小于或等于45。,即應(yīng)滿足sinC<sin45。,又因為sin。三,則

透明塑料的折射率應(yīng)滿足佗高二無=1.414,因此折射率為1.35的透

明塑料不能用來制作這款油量計。

6.答案(1)72(2)華L

解析（1）光路如圖

光線恰好在A8面上發(fā)生全反射，則全反射臨界角C=ZA=45°

根據(jù)sin。三,解得n=V2

⑵根據(jù)幾何知識得AD=DE=FG=L

AE=>/DE2+AD2=&L,BE=AB-AE=&L

則EF=>JBE2+BF2=q(&L)2+(V2L)2=2L

則光在三棱鏡中傳播的路程為s=EF+DE+FG=4L

光在三棱鏡中的傳播速度V―

n

光在三棱鏡中的傳播時間片

聯(lián)立解得FL

7.答案(1)1m(2)4.04m2

解析（1）設(shè)入射角為火折射角為由作出光路圖如下

射燈

根據(jù)折射定律有皿〃w

sina3

根據(jù)題意有。+夕=90。

聯(lián)立可得a=37/=53。

根據(jù)圖中幾何關(guān)系可得自一爹m=lm

tana-

4

⑵設(shè)射燈射向水面的光線發(fā)生全反射的臨界角為C,如圖所示

_______.R

V

射燈

根據(jù)全反射臨界角公式sin

n4

由圖中幾何關(guān)系得sinV/i2+R2

聯(lián)立解得

游客能看到水面上被照亮區(qū)域的面積為S=7c/?2=3.14x|mM.O4m2

8.答案（1）見解析⑵（3+n）R

2c

解析（1）如圖所示,

根據(jù)幾何關(guān)系可知單色光在尸點的入射角為

/=30°+30°=600

設(shè)單色光在P點的折射角為々根據(jù)折射定律有

5尸百

sinr

解得『30。,即折射光線沿PQ方向。

由幾何關(guān)系可知單色光在右半球與空氣交界面的入射角為六30。

單色光在右半球與空氣交界面發(fā)生全反射的臨界角C滿足sincq,

解得。=45。

則次C,即單色光在右半球與空氣交界面不會發(fā)生全反射，能從右半球

射出。

⑵單色光在左、右半球的傳播速度分別為

v,=^r^,V2=^=^

單色光在左、右半球的傳播距離相等，均為s=R2二級

所以單色光在玻璃球中傳播第一次到達(dá)右半球與空氣交界面所用時

間為片與十二=虹@￡

%V22C

9.答案(1)%(2)0.6<sinz<0.8

解析⑴由公式〃吟可得光在水中的傳播速度葉亍為

⑵光在內(nèi)球表面上恰好發(fā)生全反射的光路圖如圖所示:

有sinC=-n=-4

有sinZABO=sinC=-4

由正弦定理，有』造，得.『治

根據(jù)折射定律有sini=nsin/-0.6

折射光線與內(nèi)球面相切時，對應(yīng)的入射角最大，如圖所示:

有sinr=5nM：5,sini-nsinr=0.8

即0.6<sinz<0.8第四章光

綜合拔高練

五年高考練

考點1折射問題的分析與計算

1.（2022浙江1月選考,11）如圖所示，用激光筆照射半圓形玻璃磚圓

心。點,發(fā)現(xiàn)有a、b、c、d四條細(xì)光束，其中d是光經(jīng)折射和反射形

成的。當(dāng)入射光束a繞。點逆時針方向轉(zhuǎn)過小角度△夕時,6、c、d

也會隨之轉(zhuǎn)動，則（）

A.光束b順時針旋轉(zhuǎn)角度小于△0

B.光束。逆時針旋轉(zhuǎn)角度小于△0

C.光束"順時針旋轉(zhuǎn)角度大于△0

D.光束枚c之間的夾角減小了2A0

2.(2022江蘇,12)如圖所示，兩條距離為〃的平行光線，以入射角。

從空氣射入平靜水面，反射光線與折射光線垂直。求:

⑴水的折射率〃；

⑵兩條折射光線之間的距離&

3.(2022湖北,14)如圖所示,水族館訓(xùn)練員在訓(xùn)練海豚時，將一發(fā)光

小球高舉在水面上方的A位置,海豚的眼睛在片位置,A位置和3位

置的水平距離為位置離水面的高度為:乩訓(xùn)練員將小球向左水

?5

平拋此入水點在8位置的正上方,入水前瞬間速度方向與水面夾角

為。。小球在1位置發(fā)出的一束光線經(jīng)水面折射后到達(dá)〃位置，折

射光線與水平方向的夾角也為9。已知水的折射率小*求：

(1)tan0的值；

(2)夕位置到水面的距離從

考點2實驗:測量玻璃的折射率

4.[2019天津理綜,9(2)]某小組做測定玻璃的折射率實驗,所用器材

有:玻璃磚,大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙。

①下列哪些措施能夠提高實驗準(zhǔn)確程度—O

A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚

B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚

C.選用粗的大頭針完成實驗

D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些

②該小組用同一套器材完成了四次實驗,記錄的玻璃磚界線和四枚大

頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是o

AB

I)

③該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡，以

入射點。為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于爾夕點，再過

爾/7點作法線冊〃的垂線，垂足分別為C、〃點，如圖所示，則玻璃的

折射率上o(用圖中線段的字母表示)

5.[2021全國乙,34(2)]用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折

射率。實驗中用A.6兩個大頭針確定入射光路，C、〃兩個大頭針確

定出射光路,。和。'分別是入射點和出射點,如圖⑸所示。測得玻璃

磚厚度為/F15.0mm厚到過0點的法線〃獷的距離腑10.0mm,〃到

玻璃磚的距離以％20.0mm,0’到〃獷的距離為折5.0mm。

（，）求玻璃磚的折射率；

（力.）用另一塊材料相同,但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實驗,玻

璃磚的截面如圖（b）所示。光從上表面入射,入射角從0逐漸增大,達(dá)

到45°時，玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此玻璃磚上下表

面的夾角。

考點3全反射問題的分析與計算

6.（2022遼寧,5）完全失重時，液滴呈球形，氣泡在液體中將不會上浮。

2021年12月，在中國空間站“天宮課堂”的水球光學(xué)實驗中，航天

員向水球中注入空氣形成了一個內(nèi)含氣泡的水球。如圖所示,若氣泡

與水球同心,在過球心。的平面內(nèi)，用單色平行光照射這一水球，下列

說法正確的是（）

A.此單色光從空氣進(jìn)入水球,頻率一定變大

B.此單色光從空氣進(jìn)入水球,頻率一定變小

C.若光線1在,"處發(fā)生全反射,光線2在4處一定發(fā)生全反射

D.若光線2在N處發(fā)生全反射，光線1在川處一定發(fā)生全反射

7.（2022山東,7）柱狀光學(xué)器件橫截面如圖所示，?！ㄓ覀?cè)是以。為圓

心、半徑為的:圓,左側(cè)是直角梯形,加長為此m與3夾角

45°,力。中點為員a、b兩種頻率的細(xì)激光束，垂直力5面入射，器件

介質(zhì)對a、6光的折射率分別為1.42、1.40。保持光的入射方向不

變,入射點從A向〃移動過程中，能在9面全反射后，從〃獷面出射的

光是（不考慮三次反射以后的光）（）

A.僅有a光

B.僅有。光

C.a、力光都可以

D.a、6光都不可以

8.[2022全國甲，34（2）]如圖，邊長為a的正方形/心切為一棱鏡的橫

截面,也為48邊的中點。在截面所在平面內(nèi)，一光線自,"點射入棱鏡,

入射角為60。，經(jīng)折射后在砥邊的N點恰好發(fā)生全反射,反射光線

從切邊的P點射出棱鏡。求棱鏡的折射率以及只。兩點之間的距

離。

9.[2022河北,16（2）]如圖，一個半徑為??的玻璃球，。點為球心。球

面內(nèi)側(cè)單色點光源S發(fā)出的一束光在4點射此出射光線48與球直

徑SC平行，。二30。。光在真空中的傳播速度為。。求：

（，）玻璃的折射率；

（力）從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點的最短時間。

10.（2022重慶，18）如圖所示，水面上有一透明均質(zhì)球,上半球露出水

面,下半球內(nèi)豎直中心軸上有紅、藍(lán)兩種單色燈（可視為點光源），均

質(zhì)球?qū)煞N色光的折射率分別為〃紅和〃藍(lán)。為使從光源照射到上半

球面的光,都能發(fā)生折射（不考慮光線在球內(nèi)反射后的折射），若紅燈

到水面的最大距離為力紅。

⑴求藍(lán)燈到水面的最大距離；

⑵兩燈都裝在各自到水面的最大距離處，藍(lán)燈在紅燈的上方還是下

方?為什么？

考點4光的干涉

11.（2022浙江6月選考,4）關(guān)于雙縫干涉實驗,下列說法正確的是

A.用復(fù)色光投射就看不到條紋

B.明暗相間條紋是兩列光在屏上疊加的結(jié)果

C.把光屏前移或后移,不能看到明暗相間條紋

D.藍(lán)光干涉條紋的間距比紅光的大

12.多選題，（2021浙江6月選考,16）肥皂膜的干涉條紋如圖所示,條紋

間距上面寬、下面窄。下列說法正確的是()

A.過肥皂膜最高和最低點的截面一定不是梯形

B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋

C.肥皂膜從形成到破裂,條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化

D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側(cè)的把柄向上轉(zhuǎn)動90。，條紋也會跟著轉(zhuǎn)動

90。

13.多選題，（2022山東，10）某同學(xué)采用圖中所示的實驗裝置研究光的

干涉與衍射現(xiàn)象，狹縫S、S的寬度可調(diào)，狹縫到屏的距離為同一

單色光垂直照射狹縫,實驗中分別在屏上得到了圖乙、圖丙所示圖樣。

下列描述正確的是)

A.圖乙是光的雙縫干涉圖樣，當(dāng)光通過狹縫時，也發(fā)生了衍射

B.遮住一條狹縫,另一狹縫寬度增大,其他條件不變，圖丙中亮條紋寬

度增大

C.照射兩條狹縫時，增加L其他條件不變,圖乙中相鄰暗條紋的中心

間距增大

D.照射兩條狹縫時,若光從狹縫S、S到屏上尸點的路程差為半波長

的奇數(shù)倍,尸點處一定是暗條紋

14.（2021山東,7）用平行單色光垂直照射一層透明薄膜，觀察到如圖

所示明暗相間的干涉條紋。下列關(guān)于該區(qū)域薄膜厚度d隨坐標(biāo)x的

考點5雙縫干涉測量光的波長

15.（2021湖北,5）婦圖所示，由波長為3和乙的單色光組成的一束

復(fù)色光,經(jīng)半反半透鏡后分成透射光和反射光,透射光經(jīng)擴(kuò)束器后垂

直照射到雙縫上并在屏上形成干涉條紋。。是兩單色光中央亮條紋

的中心位置,片和&分別是波長為，和心的光形成的距離。點最

近的亮條紋中心位置。反射光入射到三棱境一側(cè)面上,從另一側(cè)面M

A.小＜4是波長為心的光出射位置

B.九,N是波長為九的光出射位置

C.九＞12,川是波長為小的光出射位置

D.九＞42,川是波長為小的光出射位置

16.[2018浙江4月選考,21(2)]小明在做“用雙縫干涉測量光的波

長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗。單縫和平面鏡的放置

如圖所示，白熾燈發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為波長為A的單色光照射單

縫,能在光屏上觀察到明暗相間的干涉條紋。小明測得單縫與鏡面延

長線的距離為力、與光屏的距離為D,則條紋間距△產(chǎn)o隨

后小明撤去平面鏡,在單縫下方/處放置同樣的另一單縫,形成雙縫

結(jié)構(gòu)，則在光屏上(填“能”或“不能”)觀察到干涉條紋。

濾光片J______I_)

光

白熾燈.岸屏

平面鏡

三年模擬練

應(yīng)用實踐

1.（2022江蘇太倉高級中學(xué)階段測試）瓦斯是無色無味的氣體,折射

率大于空氣的折射率。如圖所示是煤礦安保系統(tǒng)中常用的一種邏輯

判斷元件，這種元件的“核心構(gòu)件”是兩個完全相同的、截面為等腰

直角三角形的棱鏡,兩棱鏡被平行拉開一小段距離，形成的通道與礦

道相通。棱鏡對紅光的折射率為1.5,一束紅光從棱鏡1的左側(cè)垂直

射入，下列說法正確的是（）

r-------------------

d—2]核

T^'

I_________

A.正常情況下這束紅光能通過棱鏡2射出

B.將入射光改成綠光能提高瓦斯檢測的靈敏度

C.只要礦道空氣中存在瓦斯氣體,這束紅光便不能從棱鏡2射出

D.只有礦道空氣中瓦斯氣體達(dá)到危險濃度時,這束紅光才能從棱鏡2

射出

2.多選題，（2023河南南陽期中）一柱狀容器的高為31,底面是邊長為

2/的正方形,容器內(nèi)裝滿某種透明液體。過容器中心軸加'、垂直于

左右兩側(cè)面的剖面如圖所示。容器右側(cè)內(nèi)壁涂有反光材料,其他內(nèi)壁

涂有吸光材料。在剖面圖的左下角處有一點光源,其發(fā)出的黃光經(jīng)過

容將內(nèi)部相應(yīng)光路后有兩束相互垂直的光從液體上表面的〃點射出，

光在真空中的傳播速度為G則（）

點光源21

A.該透明液體對黃光的折射率為J

B.黃光在透明液體中的傳播速度為0.6c

C.黃光從透明液體射入空氣的臨界角小于37°

D.將黃光改為紅光后從〃點射出的兩束光夾角小于90°

3.多選題，（2022遼寧六校期初聯(lián)考）如圖所示,半圓玻璃楂可繞過圓心

的垂直軸轉(zhuǎn)動，圓心。與足夠大光屏的距離片20cm,初始半圓玻璃

磚的直徑與光屏平行時,一束光對準(zhǔn)圓心、垂直于光屏射向玻璃磚，

在光屏上。點留下一光點。保持入射光方向不變，讓玻璃磚繞軸沿順

時針方向轉(zhuǎn)動時,光屏上光點也會移動，當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過。=30°角時，

光屏上光點位置距離a點為20cm,已知sin75。=亨，則（）

4

A.玻璃磚轉(zhuǎn)動后，光屏上的光點會相對于。向上移動

B.該玻璃磚的折射率為互

C.該玻璃磚的折射率為學(xué)

D.當(dāng)玻璃磚繞軸相對初始位置轉(zhuǎn)過的角度的正弦值為修時,光屏上

的光點消失

4.（2023浙江杭州期末）光學(xué)銀子是靠激光束“夾起”細(xì)胞、病毒等

極其微小粒子的工具。為了簡化問題，將激光束看作粒子流,其中的

粒子以相同的動量沿光傳播方向運(yùn)動。如圖所示是一個半徑為此

折射率均勻的圓柱形玻璃磚的橫截面,兩束光線從4點、與橫截面中

軸線（圖中虛線）成74。角射入玻璃磚后從反。點射出，出射光與中

軸線平行。已知真空中的光速為c,sin370=0.6,則（）

A.該玻璃磚的折射率為1.5

B.兩束光線對玻璃磚的合力向下

C.光從玻璃磚射出時發(fā)生全反射的臨界角的正弦值為《O

D.光在玻璃磚內(nèi)運(yùn)動消耗的時間為署/DC

5.（2023湖南長郡中學(xué)月考）有兩個半徑均為〃的不同透明材料制成

的半圓形磚甲和乙,⑦是半圓的直徑，。為圓心。某單色光分別垂直

射到半圓形磚甲和乙的⑦表面的/點和B點,如圖所示（乙圖未畫

出）。半圓形磚甲和乙對該單色光的折射率分別為〃尸魚和生喙已知

0吟R、。吟R。求:該單色光分別在甲、乙中傳播的時間右和友之

比。

6.（2022廣西桂林期末）如圖,力力是橫截面為直角三角形的玻璃三棱

鏡,一平行于"邊的細(xì)激光束從/C邊上的某點由空氣射入棱鏡后，

在邊上的〃點部分反射、部分折射,其中反射光剛好與4C邊平行。

已知小L,八鵬/俏30°,空氣中的光速為co

⑴試通過計算判斷光第一次射到a'邊時是否發(fā)生全反射；

⑵求光自進(jìn)入棱鏡到第一次從AC邊射出所經(jīng)歷的時間。

7.（2022江蘇蘇州高新區(qū)第一中學(xué)月考）各色各類的觀賞魚給養(yǎng)魚愛

好者帶來無窮的樂趣,各式各樣的魚缸也吸引了眾多消費(fèi)者的目光。

如圖所示是一個水平橫截面為圓形的平底波璃魚缸,玻璃缸深度為

2A,缸底面圓心處有一單色點光源S,缸中裝有某種液體,深度為A0

點為液面的圓心，OS垂直于水平面，用面積為兀刀的圓形黑紙片覆蓋

在液面上,則液面上方恰好無光線射出。若在上述黑紙片上，以。為

圓心剪出一個面積為訂方的圓孔，余下的黑紙環(huán)仍放置在液面上原

來的位置,所有出射光線都能從缸口射出，則：

⑴該液體的折射率為多少？

（2）缸口的最小面積為多少？

8.（2023河南南陽期末）某廣場有一個噴泉,噴泉底部裝有五顏六色

的彩燈。如圖所示,如果彩燈為一個長曲忙以寬小6的矩形水平光

帶MNPQIP、。未標(biāo)注），放置在水池底部,水面離燈帶的高度為h,水

池面積足夠大，水對燈帶發(fā)出的綠光的折射率為外真空中的光速為c,

求：

⑴燈帶發(fā)出的綠光能射出水面的最短時間；

⑵燈帶發(fā)出綠光時,有綠光直接射出的水面的面積。

水面

h

MN

綠色燈帶

9.（2023重慶八中期中）如圖所示為單反相機(jī)的取景五棱鏡原理圖,

光線①經(jīng)反光鏡反射后垂直48面射入五棱鏡，以平行于力夕面的方向

射出五棱鏡。已知玻璃相對空氣的折射率為1.6,切面與面的夾

角為30°,N/吐90°。（已知：sin38°1）

1.6

⑴如圖所示,如果左下角的桃心表示一正立的物體,判斷經(jīng)過多次反

射后在取景窗中得到的是正立還是倒立的像。

⑵試分析光線在6點是否發(fā)生全反射;如不發(fā)生全反射,求折射角的

正弦值。

⑶調(diào)節(jié)切和力/面與力〃面的夾角，使得光線①由切面射向空氣時，

恰好發(fā)生全反射,且光線出射方向仍與左月面平行,求調(diào)整后⑦面和

/￡面與面的夾角分別為多大？（在傳播過程中光線與應(yīng)面無交點）

遷移創(chuàng)新

10.（2022江蘇蘇州實驗中學(xué)學(xué)情調(diào)研）某半徑為r的類地行星表面

有一單色點光源P,其發(fā)出的各方向的光經(jīng)過厚度為（四T）”折射

率n=2的均勻行星大氣層射向太空。取包含〃和行星中心〃的某一

截面（如圖所示），設(shè)此截面內(nèi)，一衛(wèi)星探測器在半徑為言的軌道上繞

V3+1

行星做勻速圓周運(yùn)動。忽略行星表面對光的反射。求：

⑴從〃點發(fā)出的光入射到大氣層外表面處時，發(fā)生全反射的臨界角；

⑵大氣層外表面發(fā)光區(qū)域在截面上形成的弧長；

⑶衛(wèi)星探測器運(yùn)行時，只能在軌道某些部分觀測到光,則這部分軌道

的弧長。

答案與分層梯度式解析

第四章光

綜合拔高練

五年高考練

LB6.C7.All.B12.AB13.ACD14.D15,D

1.B光束。為入射光,則光束b為反射光，光束c為折射光，光束d為

光束c的反射光。根據(jù)反射定律知，光束〃逆時針轉(zhuǎn)過M時，光束b

順時針轉(zhuǎn)過△仇故A錯誤;根據(jù)折射定律片罌知，折射角小于入射角,

則光束。逆時針轉(zhuǎn)過角度小于△仇故光束〃順時針轉(zhuǎn)過角度小于\e,

故B正確,C錯誤;由光束仄C轉(zhuǎn)動情況，可知光束仄C之間夾角減小

的角度小于2△仇故D錯誤。

2.答案（l）tan，（2）Dtan6

解析⑴由幾何關(guān)系可知折射角所90。/,則折射率〃=|^=tan0.

⑵如圖所示，由幾何關(guān)系可知高=亮，所以仁端建。=。tan仇

3.答案⑴3⑵9

解析（1）小球做平拋運(yùn)動，設(shè)初速度為W、在空中飛行時間為乙則

水平方向上4出/

豎直方向上胃=9

再由速度合成與分解有tan族匕%

解得tan

?J

⑵設(shè)光線在水面的入射角為九由折射定律有

=__sin￡i_

1sin（9O°-0）

再由圖中幾何關(guān)系有

六二十/tan&

tan?3

聯(lián)立解得H=±d

4/

4.答案①AD②D③器

解析①所用玻璃磚兩表面是否平行，與提高實驗精確度無關(guān)，故B錯。

選用細(xì)的大頭針有利于提高精確度，故C錯。所用玻璃傳兩表面及插

在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針的間距盡量大些，可以減小測量的相對誤

差，故A、D均正確。②利用平行玻璃磚做本實驗時，入射光線進(jìn)入玻

璃破后，折射光線向法線偏折，而穿出玻璃豉的光線與入射光線平行，

故根據(jù)孔洞作出的兩條光線應(yīng)平行且下面的光線應(yīng)向左錯開一小段

距離。故A、B、C錯誤,D正確。③由折射率的定義式可

AC

sxnA0CAC

知n-^—AO-

'sinzBOD織BD

BO

5.答案（/）或（77）15°

解析（了）設(shè)光線的入射角和折射角分別為以和仇,由幾何關(guān)系有sin

n_AM①

1yJAM2+MO2D

sin②

vsz+hz

設(shè)玻璃磚的折射率為〃，由折射定律有

sin6\=nsin優(yōu)③

聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得片近④

（方）如圖,設(shè)光線在玻璃磚上表面的折射角為仇'，在下表面的入射角為

%上、下表面的夾角為呢由幾何關(guān)系有

9I

t

。3二〃2,+。⑤

由折射定律有sin45。=〃sin仇’⑥

設(shè)全反射臨界角為%則nsinOc=\⑦

當(dāng)光線從玻璃射入空氣，滿足仇N&時發(fā)生全反射。由題意，當(dāng)光線在

玻璃磚上表面的入射角為45。時，仇二聯(lián)立④⑤⑥⑦式得a=15。⑧

6.C

思路點撥畫出光路,標(biāo)出水球半徑R、氣泡半徑八光線進(jìn)入水球

時的入射角八折射角或光線進(jìn)入氣泡時的入射角仇如圖所示。i

越大/越大，由幾何關(guān)系小二牛2a越大，。就越大。

TK

光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無關(guān)，此單色光從空氣進(jìn)入水球，頻率不

變,A、B錯誤;

由圖可知光線2的入射角i大于光線1的入射角

所以，故若光線1在M處發(fā)生全反射，光線2在N處一定發(fā)

生全反射,C正確,D錯誤。故選C。

7.A

模型構(gòu)建

當(dāng)兩種頻率的細(xì)激光束從A點垂直于AB面入射時，激光沿直線傳播

到。點，經(jīng)第一次反射沿半徑方向傳播出去。

保持光的入射方向不變，入射點從A向8移動過程中，如圖，激光沿直

線傳播到CO面經(jīng)反射向PM面?zhèn)鞑?，光線傳播到面的入射角逐

漸增大。

當(dāng)入射點為B點時,根據(jù)光的反射定律及幾何關(guān)系可知，光線傳播到

面的P點，此時光線在面上的入射角最大，設(shè)為火由幾何關(guān)系

得G=45°O

根據(jù)全反射臨界角公式,sinC尸工=嗅＜曰,皿?！?上=士＞?兩種頻率的

na1.4227ib1.402

細(xì)激光束發(fā)生全反射的臨界角關(guān)系為仁＜45。＜?！?故在入射點從A向

3移動過程中，。光能在PM面全反射后從OM面射出力光不能在PM

面發(fā)生全反射，故A正確。

8答案,曾0

解析設(shè)光線在M點的折射角為"由折射定律有

sin60°

sin。

由幾何關(guān)系可知光線在N點的入射角為90。-a由于光線在N點恰好

發(fā)生全反射，可知臨界角%=90。/

又片」T

sm0o

解得??=Atan0-

44

由圖中幾何關(guān)系有磊+焉二〃

解得PC舍Cl

9.答案（/）V5（⑶等

解析（/）光路圖如圖所示

在A點發(fā)生折射口寸,抬30。

由幾何關(guān)系:。=2。=6（）。

則折射率片嗎=再

sinG

（，）sin45°>sinC=—4,當(dāng)柒45。時，從S發(fā)出的光線經(jīng)3次全反射后回

TV3

到S點通過的路程最短，所用時間最短,

光通過的路程5=472/?

光速U

最短時間它

聯(lián)立解得仁也

M-i

J若人（2）見解析

解題關(guān)鍵

如圖所示，由*半可知，夕越大,入射角i越大，當(dāng)光從光源照到與

水面相平的圓周上的點時,入射角最大。

解析（1）為使從光源照射到上半球面的光都能發(fā)生折射,以紅光為例,

當(dāng)入射角最大達(dá)到臨界角C紅時，光線恰好垂直水面折射出去,光路圖

如圖所示

假設(shè)球半徑為R,根據(jù)全反射臨界角公式可知sin。冊工

紅

由幾何關(guān)系可知tanC紅R

同理可知對藍(lán)光有sinC^=—JanC

n&R

兩式聯(lián)立解得人藍(lán)二慘%紅

Int.--1

⑵同種介質(zhì)對藍(lán)光的折射率大于對紅光的折射率，即〃藍(lán),〃紅＞1,可知

h*袈力紅V/2紅，所以藍(lán)燈應(yīng)該在紅燈的上方。

11.B復(fù)色光通過雙縫干涉實驗裝置，能夠看到彩色的干涉條紋，選項

A錯誤;利用雙縫可以得到兩列相干光，明暗相間條紋是這兩列光在屏

上疊加的結(jié)果，選項B正確;根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式6段可知，光

屏前移或后移，會改變干涉條紋的疏密程度，選項C錯誤;藍(lán)光的波長

比紅光的短，通過同一個干涉實驗裝置，根據(jù)入廠禁可知，藍(lán)光干涉條紋

的間距比紅光的小，選項D錯誤。

12.AB由于表面張力的作用，過肥皂膜最高點和最低點的截面會有

凹或者凸現(xiàn)象,A項正確;薄膜前后兩個表面的反射光頻率相同,發(fā)生了

干涉現(xiàn)象，形成干涉條紋,B項正確;從形成到破裂，由于重力的影響，肥

皂膜會上薄下厚,且厚度會改變，故條紋會改變,C項錯誤;由于重力作

用，當(dāng)把柄向上轉(zhuǎn)動90。時,條紋不會隨之轉(zhuǎn)動,D項錯誤。

13.ACD圖乙是干涉圖樣，在發(fā)生干涉時乜有衍射，故A正確。遮住

一條狹縫，另一狹縫變寬,其他條件不變，則衍射現(xiàn)象明顯程度減小，圖

丙中亮條紋寬度變小或不會出現(xiàn)衍射條紋，故B錯誤。由■=%知,增

大L時,心變大，故C正確。屏上P點到雙縫的路程差為半波長的奇

數(shù)倍,點處一定是暗條紋,D正確。

14.D

模型構(gòu)建如果薄膜厚度從左到右均勻減小或均勻增大，如圖所示，分

析均勻減小的情況C

薄膜上下兩個面反射光的路程差A(yù)s=2d,薄膜厚度d每變化今路程差

As變化Zo

所以相鄰亮條紋對應(yīng)的薄膜厚度差比/

而相鄰亮條紋間距Ax與對應(yīng)的薄膜厚度差關(guān)系為△仁A?sin0

從而得出以二六，。不變，條紋間距均勻。

zsintz

本題從左向右，圖中干涉條紋間距不同，所以薄膜厚度從左到右變化不

均勻,A、B錯誤;從左向右，條紋間距—逐漸變大，。將逐漸變小,"人圖

像斜率變小,C錯誤,D正確。故選D。

15.D根據(jù)雙縫干涉條紋間距公式Ax=I并結(jié)合題圖信息可知用對

應(yīng)的光的波長較長，即為位置處的光的偏折程度大于N位置處

的光的偏折程度,所以三棱鏡對M位置處的光的折射率大于對N位置

處的光的折射率，則M位置處的光的頻率大于N位置處的光的頻率,

根據(jù)公式c="知,M位置處的光的波長小于N位置處的光的波長，則

N是波長為3的光出射位置，故D正確。

16.答案黑不能

解析本題中，單縫在平面鏡中的像與原來的單縫共同構(gòu)成一組雙縫

（如圖），所以雙縫間距為42〃,故3；；。

濾光片D__________＞

;光

白熾燈中＞邈_屏

撤去平面鏡后，只剩雙縫、濾光片和白熾燈，缺少單縫,無法形成干涉

條紋。

三年模擬練

1.D2.AD3.ACD4.D

I.D棱鏡對紅光的折射率為1.5,則紅光發(fā)生全反射的臨界角C滿足

sin。二汽,則。＜45。,當(dāng)一束紅光從棱鏡1的左側(cè)垂直射入時，在斜邊的

入射角為45。,會發(fā)生全反射，所以正常情況下這束紅光不能通過棱鏡

2射出,A錯誤油于棱鏡對綠光的折射率比對紅光的大，臨界角更小，故

將入射光改成綠光不能提高瓦斯檢測的靈敏度,B錯誤;當(dāng)?shù)V道空氣中

瓦斯氣體的濃度足夠大時，因瓦斯的折射率大于空氣的折射率,則這束

紅光可在兩棱鏡的斜邊上發(fā)生折射，然后從棱鏡2射出,C錯誤,D正確。

故選D。

2.AD根據(jù)題意畫出光路圖如圖所示

由折射定律可知〃二粵，〃二警,根據(jù)題意可知門+「2=90。,聯(lián)立解得

sinqsint2

"飛益麗，由幾何關(guān)系可知sin八號獲sin辦與幽立解得片位,A

正確;黃光在透明液體中的傳播速度為:,B錯誤;根據(jù)全反射臨

界角公式知sin|>|=sin37。,所以黃光從透明液體射入空氣的臨

n755

界角大于37。(錯誤;紅光的頻率小于黃光的頻率，折射角力、-2均減

小,因此兩束光夾角小于90。,D正確。故選A、Do

3.ACD玻璃磚沿順時針方向轉(zhuǎn)動30。角時,光路如圖所示，可知光屏

上的光點會相對于01向上移動，入射角曰()。,設(shè)NPOO產(chǎn)仇tan

Q等，解得。=45。,則折射角尸45。+30。=75。,根據(jù)折射定律可得

〃=理=學(xué)上錯誤,A、正確;設(shè)當(dāng)玻璃嵇繞軸相對初始位置轉(zhuǎn)過的

sint乙C

角度為B時，恰好發(fā)生全反射，此時轉(zhuǎn)過的角度剛好等于臨界角，則sin

夕二sinC三二臂，故D正確。

4.D

模型構(gòu)建兩光線在玻璃磚中的光路圖如圖所示:

兩光束（看作粒子流）進(jìn)入玻璃磚前與射出玻璃磚后的速度大小不變,

方向改變,動量發(fā)生變化，由動量定理確定玻璃磚對光的作用力。玻璃

磚對光的作用力Q的方向與△力的方向相同,玻璃磚對光的作用力Fi

的方向與△以的方向相同。

光進(jìn)入玻璃磚，設(shè)折射角為。，橫截面的圓心為0,由幾何關(guān)系可知

2k74。,解得心37。,玻璃磚的折射率片筆=2SE37：:7。=2cos

o1110/o1110/

370=2x0.8=1.6,A錯誤;由前面的分析知，玻璃磚對光的合力尸方向向

下，由牛頓第三定律，兩束光線對玻璃磚的合力廣向上,B錯誤;光從玻

璃磚射出時發(fā)生全反射的臨界角的正弦值sinC三4U，C錯誤;光在

H1.0o

玻璃磚內(nèi)運(yùn)動的路程s=2Rcos37。,光在玻璃磚內(nèi)的傳播速度

口三￡=缶光在玻璃磚內(nèi)運(yùn)動消耗的時間/二安,D正確。故選Do

九l.ooP25c

5.答案t\:/2=1?1

解析根據(jù)全反射臨界角公式sinC三n可知

光線在甲磚內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角6=45。

在乙磚內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角C2<60°

光線垂直射到半圓形磚甲的CQ表面的A點，

由幾何關(guān)系可知,光線射到半圓面的入射角八二45。，

所以光線在甲磚內(nèi)恰好發(fā)生全反射，其光路圖如圖所示

cD

單色光在甲磚中傳播的距離s】=4x9=2aR,傳播速度u尸￡=焉

2n1V2

所以該單色光在甲磚內(nèi)傳播的時間占包二把

V1C

光線垂直射到半圓形磚乙的CD表面的3點，

由幾何關(guān)系可知，光射到半圓面的入射角Z2=60°>C2

所以光線在乙磚內(nèi)也發(fā)生全反射，其光路圖如圖所示

光在乙磚內(nèi)傳播的距離S2=2R+2x/=3R,傳播速度V2=-=；c

2n，24

所以光在乙磚內(nèi)傳播的時間亥竺

v2c

所以力：t2=l：1

6.答案⑴見解析⑵等

解析(D設(shè)光在AC邊的入射點為E,在D點反射后射到BC邊的F

點，光路圖如圖所示。由幾何關(guān)系可知，光在。點的反射角為30。,故

Zy4DE=60°/AADE為等邊三角形。

由幾何關(guān)系可知