2026年高考物理一轮复习专项练习考点46光的折射、全反射（含解析）

考点46光的折射、全反射
1.如图为水流导光实验，出水口受激光照射，下面桶中的水被照亮，则( )
A.激光在水和空气中速度相同
B.激光在水流中有全反射现象
C.水在空中做匀速率曲线运动
D.水在水平方向做匀加速运动
2.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( )
3.现有一光线以相同的入射角θ，打在两杯不同浓度的 NaCl溶液甲、乙中，折射光线如图所示((β <β ),已知折射率随浓度增大而增大。则 ( )
A.光在甲中折射率较大
B.甲中 NaCl浓度较小
C.光在甲中的传播速度较大
D.光在甲中发生全反射的临界角较大
4.如图，一教师用侧面开孔的透明塑料瓶和绿光激光器演示“液流导光”实验。瓶内装有适量清水，水从小孔中流出后形成了弯曲的液流。让激光水平射向小孔，使光束与液流保持在同一竖直平面内，观察到光束沿着弯曲的液流传播。下列操作中，有助于光束更好地沿液流传播的是 ( )
A.减弱激光强度
B.提升瓶内液面高度
C.改用折射率更小的液体
D.增大激光器与小孔之间的水平距离
5.如图所示的平面内，光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖，出射光为b、c两束单色光。下列说法正确的是（ ）
A.这是光的干涉现象
B.在真空中光束b的波长大于光束c的波长
C.玻璃砖对光束b的折射率大于对光束c的折射率
D.在玻璃砖中光束b的传播速度大于光束c的传播速度
6.一正三角形OPQ 玻璃砖，某束光线垂直OP 射入，恰好在 PQ 界面发生全反射，则玻璃砖对该光的折射率为（ ）
A. B. D.2
7.完全失重时，液滴呈球形，气泡在液体中将不 会 上 浮。2021 年12月，在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中，航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示，若气泡与水球同心，在过球心O 的平面内，用单色平行光照射这一水球，下列说法正确的是 ( )
A.此单色光从空气进入水球，频率一定变大
B.此单色光从空气进入水球，频率一定变小
C.若光线1在M 处发生全反射，光线2在N处一定发生全反射
D.若光线2在N处发生全反射，光线1在M处一定发生全反射
8.某同学设计了一种测量液体折射率的方案。容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心。调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n。忽略器壁厚度，由该方案可知( )
A.若h=4cm,则
B.若h=6cm,则
C.若 则h=10cm
D.若 则h=5cm
9.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
10.如图所示，红绿两束单色光，同时从空气中沿同一路径以θ角从 MN面射入某长方体透明均匀介质。折射光束在 NP面发生全反射，反射光射向 PQ 面。若θ逐渐增大，两束光在 NP 面上的全反射现象会先后消失。已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率。下列说法正确的是 ( )
A.在PQ 面上，红光比绿光更靠近 P点
B.θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失
C.θ逐渐增大时，入射光可能在 MN面发生全反射
D.θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大
11.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 ( )
C. d
12.(多选)如图为一半圆柱形均匀透明材料的横截面，一束红光a从空气沿半径方向入射到圆心O，当θ=30°时，反射光b 和折射光c刚好垂直。下列说法正确的是( )
A.该材料对红光的折射率为
B.若θ=45°,光线c消失
C.若入射光a变为白光，光线b为白光
D.若入射光a变为紫光，光线b和c仍然垂直
13.柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心、半径为R的 圆，左侧是直角梯形,AP 长为 R,AC 与 CO 夹角45°,AC 中点为 B。a、b 两种频率的细激光束，垂直AB 面入射，器件介质对a、b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A 向B 移动过程中，能在 PM 面全反射后，从OM 面出射的光是(不考虑三次反射以后的光) ( )
A.仅有a光 B.仅有b光
C. a、b光都可以 D. a、b光都不可以
14.如图,单色光从折射率n=1.5、厚度d= 10.0 cm的玻璃板上表面射入。已知真空中的光速为 则该单色光在玻璃板内传播的速度为 m/s；对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用时间 t 的取值范围是 s≤t< s(不考虑反射)。
15.如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A 和B、顶角大小为θ)的折射率。
①在白纸上画一条直线 ab，并画出其垂线 cd，交于O点；
②将侧面A 沿 ab 放置，并确定侧面 B 的位置 ef;
③在 cd上竖直插上大头针 P 和P ，从侧面B透过玻璃砖观察 P 和 P ，插上大头针 P ，要求 P 能挡住 (选填“P ”、“P ”或“P 和P ”)的虚像;
④确定出射光线的位置 (选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针；
⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃砖折射率n= 。
16.某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：
①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA'和BB'，交点为O。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA'，并使其圆心位于O 点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图甲所示。
②将一细激光束沿 CO 方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点 M。
③拿走玻璃砖，标记 CO 光线与半圆弧的交点 P。
④分别过 M、P 作 BB'的垂线 MM'、PP',M'、P'是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP'的长度x和y。
⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据。根据这些数据作出y-x图像，如图乙所示。
(1)关于该实验，下列说法正确的是 (单选，填标号)。
A.入射角越小，误差越小
B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差
C.选择圆心O 点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显
(2)根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为 (保留三位有效数字)。
(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
17.某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。
(1)为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是 。(填正确答案标号)
A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'
B.在玻璃砖一侧插上大头针 P 、P ，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P 把P 挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O 。在眼睛这一侧，插上大头针 P ，使它把P 、P 都挡住，再插上大头针P ，使它把P 、P 、P 都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O
C.实验时入射角θ 应尽量小一些，以减小实验误差
(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关，频率大，折射率 (填“大”或“小”)。
(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束激光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α ，测得折射角分别为 则玻璃和该介质的折射率大小关系为 n玻璃 n介质(填“>”或“<”)。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。
18.一玻璃柱的折射率 其横截面为四分之一圆，圆的半径为R，如图所示。截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射。入射光线与AB 边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生全反射。求此时 h 与 R 的比值。
19.某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O 点，半径为 R；直角三棱镜 FG边的延长线过O 点，EG边平行于AB边且长度等于 R,∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。
(1)求 sinθ;
(2)以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB 可以发生全反射，求光线在 EF 上入射点 D(图中未标出)到E 点距离的范围。
20.(多选)一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是 ( )
A.水的折射率为
B.水的折射率为
C.当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于 60°
D.当他以α=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
21.一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为2a，折射率为 M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在 M 内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。
(1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为θ，求θ的正弦值；
(2)被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围(只考虑在被测物体表面反射一次的光线)。
1B 由 知不同介质中同种光的传播速度是不同的，A错误；水流中光多次发生全反射，所以下面桶中的水被照亮，B正确；水在空中做平抛运动，是匀变速曲线运动，C错误；水在水平方向不受力，做匀速直线运动，D错误。
知识归纳水流导光与光纤通信相似，应用的都是光的全反射，光在水流中会多次发生全反射。
2A 如图所示，光由光疏介质射入光密介质时，折射角小于入射角，高度越低，地球表面附近空气的折射率越大，则太阳光斜射向地面的过程中会逐渐靠近法线，故选项 A正确,B、C、D错误。
A光线的入射角相同，由于β <β ，根据折射定律可知np> nz,故甲中 NaCl浓度较大，A 正确，B错误；根据 知，光在甲中的传播速度较小，C错误；由 可知，折射率越大临界角越小，故光在甲中发生全反射的临界角较小，D错误。
4B 要使“光束更好地沿液流传播”，就是要让光束从液流射向空气时更容易发生全反射。是否发生全反射与激光强度、激光器与小孔之间的水平距离无关，A、D均错误。水平光束从液流射向空气的入射角 i 与液流的弯曲程度有关，小孔与瓶中液面的高度差越大，则喷射出的液流弯曲程度越小，入射角i 就越大，更易发生全反射，B正确。液体折射率越小，全反射临界角越大，越不容易发生全反射，C错误。
5C 光从一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象是光的折射现象，A错误；光束b、c的入射角相同，b的折射角小，由折射定律可知，光束b的折射率大，故C 正确；由折射率大的光波长短，可知真空中光束b的波长小于光束c的波长，B错误；由 知，折射率大的光在介质中的传播速度小，故光束b的传播速度小，D错误。
方法技巧光在空气(或真空)与某种介质的分界面上发生折射时，一定有空气(或真空)中的光线与法线的夹角大于介质中的光线与法线的夹角，可简记为“空气中的角大”。
6C 如图所示，根据几何关系可知，光线在 PQ 界面的入射角为C=60°，根据全反射的临界条件可得 解得 故选C。
7C 光的频率与介质无关，光从空气进入水球，频率不发生改变，A、B错误；由题图知，光线1在 M处的入射角小于光线2在N处的入射角，若光线1 在 M处发生全反射，则光线2在 N处一定发生全反射，若光线2在 N处发生全反射，光线l在 M 处不一定发生全反射，C正确，D错误。
B组 融会贯通
8B 根据几何关系，如图所示，标注入射角θ 、折射角θ ，根据折射定律可得 代入选项中的数据可知，B正确。
9A 在BC 面的平面镜中成像如图所示，由对称性可知β=φ，由几何知识及光路可逆可知，光线在AC 处的折射角为θ，由于光线在AB、AC边的法线改变90°，所以出射光线相对于入射光线偏转了90°，故选 A。
10 B 设红光和绿光在MN面的折射角分别为θ红和θ绿，由光的折射定律有 且 可知红光在介质中的折射角更大，即 ,故在 PQ 面上,绿光更靠近 P点，A错误；由全反射临界角公式 可知，红光的全反射临界角C红大，设红光和绿光在 NP 面发生全反射的入射角分别为i红和i绿，由几何关系可知 故 θ增大时，红光在 NP 面的全反射现象先消失，B正确；在MN面光由光疏介质射入光密介质，无论入射角怎样增大，均不会发生全反射现象，C错误；由光的折射定律 可知，θ减小时，两束光在MN面的折射角均减小，D错误。
11C 在N点发生折射时，由几何关系知入射角为30°，则折射率 由 知，全反射临界角C=45°，OQ边上有光射出部分如图中AB 区域，由几何关系可知 则AB=2SD=d,C正确。
12ABC 由光的反射定律可知反射角为30°，由几何关系可知折射角为60°，由折射率定义可知 A正确；红光在半圆柱形材料中发生全反射的临界角满足 若θ=45°，入射光发生全反射，光线c消失，B正确；由反射定律可知入射光a变为白光，则光线b为白光，C正确；若入射光a变为紫光，介质对紫光的折射率大于对红光的折射率，则折射角变大，反射角不变，故光线b和c不再垂直，D错误。
13 A 设a、b光的临界角分别为C。、C。
则
因此，C。<45°, Cb>45°
从B点入射的光经OC 面反射后射到 P点，此时的入射角等于45°，则从A、B之间入射的光射到PM 面上的入射角都小于45°，只有a光能发生全反射，选项A 正确。
14 答案
思路分析 ①根据 计算光在介质中的速度。
②画出时间最短和最长时光传播的路径，根据 计算时间。
解题思路 该单色光在玻璃板内传播的速度 10 m/s。
光在玻璃板中传播的两种极限情况如图
情况①在介质中传播路径最短，时间最短
情况②在介质中传播路径最长，时间最长
15答案 ③P 和P ④不需要
解题思路 ③要求 P 和P 在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P ，故P 要遮挡住 P 和P 的虚像。
④cd与 ab 垂直,则过 P 、P 的光线与 ab 垂直,光垂直入射时传播方向不变，则可以确定 ef上的入射点，此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射光线，故不需要插第4枚大头针。
⑤由图中几何关系可知，入射角为θ，折射角为 故
16 答案(1)B(2)1.58(1.57~1.59) (3)不变
解题思路 (1)入射角和折射角的测量会造成误差，故入射角应适当大些，以减小测量的相对误差，A错误；通过插针法来确定入射光线和出射光线时会造成误差，而激光的平行度好，更有利于减小误差，B正确；选择圆心O点作为入射点，是为了利用圆的半径表示入射角和折射角的正弦值，而不是因为O处的折射现象最明显，C错误。(2)玻璃砖的折射率 又 所以 即y-x图像的斜率表示玻璃砖的折射率，则 (3)由(2)可知，折射率的表达式 与半圆弧轮廓线半径的大小无关，所以折射率的测量结果不变。
17 答案 (1)B (2)大 (3)>
解题思路 (1)不能用笔沿着玻璃砖上边和下边画线，这样会磨损玻璃砖，A错误；为了减小误差，应使入射角θ 适当大一些，C错误。(2)红、绿两束光入射角相同，红光折射角较大，由折射定律可知红光的折射率较小，由于红光的频率小于绿光的，所以频率大，折射率大。(3)保持相同的入射角α ，入射到玻璃的折射角为α ，由折射定律有 入射到该介质的折射角为α ，由折射定律有 又α <α ,则n玻璃>n介质。
18 答案
解题思路 由光的折射定律得
由几何关系知
折射光线射至 BC 边恰好发生全反射，则
又由几何关系有∠1=∠2+∠3
联立解得：
19 答案
解题思路 (1)单色光在 EF边的折射角α=30°
由折射定律有
解得
(2)在圆弧上刚好发生全反射时 此时在 EF 边上入射点 D 到 E 点的距离 解得
又人射点 D 到E的距离
C组 学以致用
20 BC 当α等于41°时，入射角为49°，此时刚好发生全反射现象，由 得水的折射率 A错误，B正确；当以α=60°向水面发射激光时，入射角为 设折射角为θ ，则由 可知 ，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确，D错误。
21 答案(1)√n -1
(1)激光在M 内侧壁上刚好发生全反射时，入射角和反射角最小，在下端面的入射角最大，折射角即出射的光与竖直方向的偏角最大，则
解得
(2)激光在M内侧壁刚好发生全反射并从下端面最右端射出，经被测物体反射后刚好射到N下端面最左端时b最小，刚好射到 N下端面最右端时b最大，则
则b的取值范围是