光學(xué)-2024年新高考物理壓軸題專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練含答案

光學(xué)-2024年新高考物理壓軸題專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練

法枯找兆#

NO.1

壓軸題解讀

1.本專(zhuān)題是光學(xué)部分的典型題型，包括光的折射、光的全反射的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。高考中經(jīng)常在選擇題中命

題，計(jì)算題中也有考到，2024年高考對(duì)于光學(xué)的考查仍然是熱點(diǎn)。

2.通過(guò)本專(zhuān)題的復(fù)習(xí)，不僅利于完善學(xué)生的知識(shí)體系，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

3.用到的相關(guān)知識(shí)有:光的全反射，光的反射定律和折射定律知識(shí)等。近幾年的高考命題中一直都是以壓軸題

的形式存在,重點(diǎn)考幾何光學(xué)作圖，利用折射定律計(jì)算等。

NO.2

壓軸題密押

0解題要領(lǐng)歸納

考向一:光的折射和折射率

i.折射定律

A

氣

空

水

力

N'B

(1)內(nèi)容:如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);入

射角的正弦與折射角的正弦成正比。

⑵表達(dá)式：駕■=坳2(%2為比例常數(shù))。

sin

2.折射率

_sin優(yōu)

(1)定義式:

sin%

⑵計(jì)算公式：九=9.因?yàn)?。所以任何介質(zhì)的折射率都大于1。

V

3.對(duì)折射率的理解

(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大??？=

n

(2)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。

①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小。

②同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同,但頻率相同。

4.光路的可逆性

在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射

光線發(fā)生折射。?M

5.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制

項(xiàng)目平行玻璃徜三棱鏡圓柱體(球)

結(jié)構(gòu)上下表面平行橫截面為三角形橫截面是圓

A7

h/、、、

對(duì)光線*

ABC

的作用圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，

通過(guò)平行玻璃磚的光不改通過(guò)三棱鏡的光經(jīng)過(guò)兩次折經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折

變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移射后，出射光向棱鏡底邊偏折

全反射棱鏡，改變光的傳播方

應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率改變光的傳播方向

向

考向二，全反射

1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)

介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)

折射率大小

光速小大

若71甲＞71乙，則甲相對(duì)乙是光密介質(zhì)

相對(duì)性

若打甲V,則甲相對(duì)丙是光疏介質(zhì)

2.全反射

(1)定義:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象.

(2)條件:①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì).②入射角大于或等于臨界角。

(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角.若光從介質(zhì)(折射率為⑴射向真空或空氣時(shí),發(fā)生全反射的臨界角

為。,由n=幽霧,得sinC=工。介質(zhì)的折射率越大,發(fā)牛全反射的臨界角越小.

3.光導(dǎo)纖維:光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射(如圖)。

4.分析綜合問(wèn)題的基本思路

(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。

(2)判斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。

(3)畫(huà)出反射、折射或全反射的光路圖，必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫(huà)出光路圖，然后結(jié)合幾何知識(shí)推斷和

求解相關(guān)問(wèn)題。

5.求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時(shí)間的注意事項(xiàng)

(1)在全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即。=二。

n

（2）在全反射現(xiàn)象中，光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。

⑶利用￡=亙求解光的傳播時(shí)間。

V

題型空押

?題型01折射定律折射率

題目U如圖所示,半徑為R的玻璃半圓柱體,圓心為O。兩條平行紅光射向圓柱面，方向與底面垂直，光線

1的入射點(diǎn)A為圓柱的頂點(diǎn),光線2的入射點(diǎn)為8,ZAOB=60二已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=兩

條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d等于（）

B.爭(zhēng)

A.D.冬R

?5

?題型02全反射

題目如圖所示，截面為半圓形玻璃豉的半徑為R,一束單色平行光向右垂直直面射向玻璃磚，在玻璃磚右

側(cè)可看到圓弧面上有三分之二的區(qū)域被照亮。已知光在真空中的速度為c。

（1）求該玻璃磚對(duì)此單色光的折射率；

（2）自不同點(diǎn)入射的光在玻璃磚中的傳播時(shí)間不同，計(jì)算得出最短傳播時(shí)間（不考慮光在玻璃磚內(nèi)的多次

反射）。

N0.3

壓軸題速練

一、單海B

題目0（2024?江西南昌?二模）如圖所示，昌昌同學(xué)為了測(cè)量某溶度糖水折射率,將圓柱形透明薄桶放在水平

桌面上，倒入半桶糖水;再將圓柱體豎直插入水中，圓柱體的中軸線與圓桶的中軸線重合;用刻度尺測(cè)量圓

柱體在糖水中成的像的直徑心=5.80cm；已知圓柱體截面直徑為4=4.00cm,透明圓桶直徑d:i=10.00cm。

則該糖水折射率（）

?M

C.2.00D.2.50

題目叵1（2024?廣東?二模）圖甲為太陽(yáng)光穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)的六角形冰晶形成“幻日”的示意圖，圖乙為太陽(yáng)光穿過(guò)六

角形冰晶的過(guò)程，a、b是其中兩種單色光的光路，則在冰晶中（）

A.a的折射率比b的大B.Q的頻率比b的大

C.。的傳播速度比b的小D.a的波長(zhǎng)比b的大

題目叵（2024.重慶.二模）EW光刻機(jī)是利用波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外光進(jìn)行曝光來(lái)制造芯片。如圖為

EUV光刻機(jī)的簡(jiǎn)化原理圖，為提高光刻機(jī)的光刻精度，在投影物鏡和光刻膠之間填充了折射率為L(zhǎng)5的浸

沒(méi)液體，則加上浸沒(méi)液體后，該極紫外光波（）

光線

掩膜版一j=XXX=i

投影物鏡一.

浸沒(méi)液體真空區(qū)域

光刻膠/一'硅片

A.在浸沒(méi)液體中的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的L5倍B.在浸沒(méi)液體中的波長(zhǎng)變?yōu)?rlm

C.光從真空區(qū)域進(jìn)入浸沒(méi)液體傳播速，變不變D.在浸沒(méi)液體中比在空氣中更容易發(fā)生衍射

題目［7］（2024?浙江嘉興?二模）如圖所示，過(guò)玻璃球球心的平面內(nèi)，一束紅、藍(lán)復(fù)合光入射到玻璃球表面。。、

6是該復(fù)合光經(jīng)兩次折射和一次反射后的出射光，則a、b兩種光判斷錯(cuò)誤的是（）

A.。一定是藍(lán)光B.b一定是藍(lán)光

C.從玻璃球出射的折射角相等D.b在玻璃中傳播時(shí)間一定大

題目回（2024?河南濮陽(yáng)?一模）如圖所示，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)量圓形玻璃磚折射率的方法：是圓的直

徑，從4點(diǎn)斜射入一束單色光，觀察從圓弧面上第一次出射的光線CD,調(diào)節(jié)光在4點(diǎn)的入射角，直到C。

與AB平行，測(cè)得此時(shí)光在A點(diǎn)的入射角為仇則玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為（）

D

B

A.2cos3B.2sin-1-C.28s0D.2sinG

題目［〕（2024?廣西柳州?三模）如圖所示為一圓柱形玻璃磚的截面，O為圓心，4B為一條直徑，光線Q、b均

從C點(diǎn)射入，光線a平行于AB,光線b與光線。的夾角a=15°,兩條光線的折射光線均經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，0=60°,

則光線a、b在玻璃豉中傳播的時(shí)間之比為（）

題目0（2024.安徽.二模）光導(dǎo)纖維作為光傳導(dǎo)工具。已廣泛應(yīng)用于通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。一段光導(dǎo)纖維由

折射率不同的內(nèi)芯和包層構(gòu)成，如圖所示，和CD為光導(dǎo)纖維橫截面的直徑，與C。平行，和

長(zhǎng)度均為d,一束單色光經(jīng)力B的中點(diǎn)與工B橫截面成45°角從空氣入射到光導(dǎo)纖維中，折射光線與

AD的夾角為30°,光在真空中傳播的速度大小為c,則下列說(shuō)法中正確的是（）

A.光導(dǎo)纖維對(duì)該單色光的折射率為當(dāng)

B.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率

C.如果增大入射光線與橫截面的夾角，光線可能在4B的橫截面上發(fā)生全反射

D.若外部包層的折射率與空氣的折射率相同，則光從4B傳播到C。所用的最長(zhǎng)時(shí)間為我

c

題目叵］（2024?河北邯鄲.一模）如圖所示,一棱鏡的截面為直角三角形48cNA=30°,一束單色光從AC邊

的P點(diǎn)進(jìn)入棱鏡，棱鏡對(duì)該單色光的折射率為g當(dāng)入射角等于i時(shí),折射到AB邊上的光線剛好發(fā)生全

反射，則入射角i的正弦值為（）

A

D瓜+五

題目叵）（2024?天津?一模）如圖所示，水面下單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一條細(xì)光束投射到水面的O點(diǎn)后射出水

面，下列說(shuō)法正確的是（）

A.從。點(diǎn)射出水面的光線可能為aB.從O點(diǎn)射出水面的光線可能為占

C.折射光與入射光的光速相同D.從S發(fā)出的投射到水面的所有光束都能射出水面

題目應(yīng)（2024.遼寧.一模）翡翠文化在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，翡翠手鐲一直以來(lái)都備受人們的喜愛(ài)。翡翠的折射率

是鑒定翡翠的重要依據(jù)之一，某位同學(xué)想親自鑒定一下家里的一塊環(huán)形翡翠手鐲，他將手鐲平放在水平桌

面上，過(guò)環(huán)心的橫截面如圖所示（俯視圖），內(nèi)圓的半徑為小圖中是過(guò)環(huán)心。的一條直線，該同學(xué)用激

光筆發(fā)出一細(xì)光束平行于力B射入手鐲,調(diào)整光束與工6的距離d,使光束折射后在內(nèi)環(huán)面上恰好發(fā)生全反

射（不考慮多次折射和反射）。則下列說(shuō)法正確的是（）

A.光線由空氣進(jìn)入翡翠手鐲后，傳播速度變大

B.光束與AB的距離d與內(nèi)圓的半徑為『大小相等

C.減小光束與AB的距離d，光束折射后在內(nèi)環(huán)面上仍能發(fā)生全反射

D.增大光束與AB的距離d,光束折射后不經(jīng)過(guò)內(nèi)環(huán)面,直接照射到外環(huán)面,則有可能在外環(huán)面發(fā)生全反

射

二、多選JB

題目叵（2024.湖南衡陽(yáng).二模）“道威棱鏡”是一種用于光學(xué)圖像翻轉(zhuǎn)的儀器。如圖所示，等腰梯形4BC0

是“道威棱鏡”的橫截面,底角為45°,光1和光2均沿與平行的方向射入棱鏡，且均在8C面上發(fā)生一次

全反射后從CD面射出。已知棱鏡對(duì)光1的折射率為物=2，對(duì)光2的折射率電＞2，＞光在真空

中的傳播速度為。,則（）

A.光1和光2經(jīng)過(guò)棱鏡后從CD邊射出時(shí)均與BC邊平行

B.光1在棱鏡中的傳播時(shí)間為逑

C.光1在棱鏡中經(jīng)過(guò)的路程小于光2在棱鏡中經(jīng)過(guò)的路程

D.光1在棱鏡中傳播的時(shí)間小于光2在棱鏡中傳播的時(shí)間

題目叵（2024?全國(guó)?二模）如圖,半徑為R的玻璃半球體，。點(diǎn)為球心，左表面豎直，其下半部分放有一毛玻

璃屏,在半球體右側(cè)豎直放置一平面鏡。某同學(xué)用激光筆發(fā)出一細(xì)束與過(guò)球心的水平直線OO］平行且間

距為。4二9八的激光從A點(diǎn)射入，該同學(xué)緩慢地向左移動(dòng)平面鏡，發(fā)現(xiàn)L=時(shí),在毛玻璃上的H點(diǎn)

觀察到清晰的亮點(diǎn)，且4點(diǎn)與A點(diǎn)關(guān)于。點(diǎn)對(duì)稱(chēng)。已知光在真空中的速度為c。則下列說(shuō)法正確的是

()

C.激光在該玻璃中的傳播速度為喀cD.激光由8點(diǎn)射入到從4點(diǎn)射出的時(shí)間1=迪

題目叵（2024?遼寧遼陽(yáng)?二模）一位潛水愛(ài)好者在水下利用激光器向岸上救援人員發(fā)射激光信號(hào)時(shí),發(fā)現(xiàn)激

光束只有在如圖所示的錐形范圍內(nèi)才能射出水面，已知圓錐的底面直徑為6zn、母線長(zhǎng)4m,卜列說(shuō)法正

A.水的折射率為1.5

B.潛水者不能看見(jiàn)岸上的救援人員

C.救援人員看見(jiàn)潛水者的位置比潛水者的實(shí)際位置高

D.潛水者在錐形范圍內(nèi)看見(jiàn)岸上的救援人員的位置比救援人員的實(shí)際位置高

題目叵（2024?廣東?二模）圖示為一半圓柱形透明體橫截面，橫截面的圓心為。，半圓柱的半徑為R,居為直

徑AB上的點(diǎn)，OR=樵透明體的折射率為V2o現(xiàn)有一細(xì)光束MP.以入射角0=45°從E點(diǎn)射入半圓

A.細(xì)光束MR經(jīng)兩次折射后會(huì)從弧面4R射出

B.細(xì)光束MR經(jīng)面折射，在弧面發(fā)生兩次全反射后再?gòu)拿嫔涑鐾该黧w

C.細(xì)光束第一次射出透明體時(shí)，折射角為45°

D.細(xì)光束第一次射出透明體時(shí)，折射角為30°

三、解衡R

題目叵(23-24高三，?陜西安康?期末)某透明介質(zhì)的橫截面如圖所示，截面由半徑為2R的四分之一圓弧

ABO和一個(gè)長(zhǎng)方形BCDO組成，00:40=(V6+V2)：2o一單色光線從圓弧43的中點(diǎn)E沿垂直于DC

邊的方向射入，折射光線剛好到達(dá)。點(diǎn)，光在真空中的傳播速度為c,不考慮光在介質(zhì)中的反射，求：

(1)介質(zhì)對(duì)該光的折射率九；

(2)該光在介質(zhì)中傳播的時(shí)間to

題目加］(2024.內(nèi)蒙古包頭?二模)負(fù)折射率材料是一種折射率為負(fù)值的材料，當(dāng)光從空氣照射到負(fù)折射率材

料界面時(shí),光波的折射與常規(guī)折射相反,入射光線和折射光線分布在法線的同側(cè)，折射角取負(fù)值。如圖為一

負(fù)折射率材料制成的棱鏡橫截面，截面為一等邊三角形,邊長(zhǎng)為4m。一束單色光在截面所在平面內(nèi)，從中

點(diǎn)D射入棱鏡，入射角為60°,正好從界面的中點(diǎn)E射出，不考慮光線在棱鏡中的反射，真空中光速為。=3

x108m/s求

(1)該棱鏡的折射率；

(2)光在棱鏡中的傳播時(shí)間。

A

題目叵(2024.黑龍江牡丹江.一模)隨著監(jiān)控技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在大街小巷、家家戶(hù)戶(hù)都安裝了監(jiān)控?cái)z像

等設(shè)備。如圖所示為一監(jiān)控設(shè)備上取下的半徑為R的半球形透明材料,球心為O點(diǎn)，A點(diǎn)為半球面的頂

點(diǎn),且滿(mǎn)足40與鍍有反射膜的底面垂直。一束單色光平行于40射向半球面的B點(diǎn)，折射光線通過(guò)底面

。點(diǎn)，經(jīng)。點(diǎn)反射后射向半球面上的E點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)，光真空傳播速度為c。已知B到連線的距離

為乂碧，0。長(zhǎng)為零。求：

(1)此材料的折射率；

(2)求該單色光在半球形透明材料中傳播時(shí)間

題目?(2024?重慶?二模)如圖所示，一圓柱形均質(zhì)實(shí)心玻璃體豎直固定在真空中,其上底面中心S處有一

點(diǎn)光源，可向下方各個(gè)方向發(fā)射某種單色光。該點(diǎn)光源從S處射向該玻璃體下底面邊緣圓周上的光恰好發(fā)

生全反射，已知該玻璃體的底面圓半徑為『、高為d,其下底面到水平屏的高度為R真空中的光速為c,不考

慮光在玻璃體側(cè)面的折射以及光的反射。求：

(1)該玻璃體對(duì)該單色光的折射率；

(2)該單色光從S處沿豎直向下方向到達(dá)水平屏所經(jīng)過(guò)的時(shí)間。

水平屏

題目叵(2024?內(nèi)蒙古呼和浩特?二模)如圖所示長(zhǎng)方體玻璃磚，長(zhǎng)為3cm,寬與高均為2cm。AB邊上

有一單色光源S。該單色光相對(duì)于玻璃的折射率為V2,當(dāng)右側(cè)面BCCB恰好全部都有光線射出時(shí)：

(1)光源S離B點(diǎn)的距離是多少；

(2)左側(cè)面力。。4有光線射出的面積是多少。

題目［1匕（2024?廣東韶關(guān)?二模）如圖,半徑為R的半球形玻璃體置于水平桌面上，半球的上表面水平，球面

與桌面相切于4點(diǎn)。一細(xì)束單色光經(jīng)球心。從空氣中攝入玻璃體內(nèi)（入射面即紙面），入射角為45°,出射

光線射在桌面上B點(diǎn)處。測(cè)得之間的距離為現(xiàn)將入射光束在紙面內(nèi)向左平移,平移到E點(diǎn)時(shí),

恰好在球面上。點(diǎn)發(fā)生全反射，（不考慮光線在玻璃體內(nèi)的多次反射）求：

（1）玻璃體的折射率71；

（2）OE的距離。

題目叵：（2024.廣東佛山?二模）如圖所示，用激光束豎直射向水平放置的盛水容器底部，在容器底部。會(huì)形

成一個(gè)光點(diǎn)，由于激光束在O點(diǎn)發(fā)生漫反射，O點(diǎn)可視為一個(gè)點(diǎn)光源，向四周各個(gè)方向射出反射光,最后在

容器底部形成一個(gè)以。點(diǎn)為圓心的圓形“暗區(qū)”。測(cè)得當(dāng)水的深度無(wú)=2.65cm時(shí),“暗區(qū)”的半徑約為「=

6cm。已知光經(jīng)過(guò)水和空氣交界面時(shí)，當(dāng)反射和折射同時(shí)存在，反射光較折射光弱很多，水的折射率九二

試分析與猜想暗區(qū)和亮區(qū)的形成原因，并通過(guò)計(jì)算證明你的猜想。（己知：/=2.645751）

O

題目叵（2024?河北石家莊?二模）如圖所示,一特制玻璃磚的截面由等邊三角形48。和以。為圓心、為

直徑的半圓組成。一束寬度等于30且平行于49的單色光射到月3面上，折射光線恰與力C平行。已知

sin35.5°=今，不考慮半圓面的反射光。求：

（1）玻璃磚的折射率；

（2）半圓面上有光射出的部分所對(duì)應(yīng)的圓心角。

10

題目叵1(2024?安徽池州?二模)如題圖所示，有一折射率為方的玻璃柱體,其橫截面是圓心角為90°、半徑

為R的扇形一束平行光平行于橫截面，以30°入射角照射到上，OR不透光，若只考慮首次入射

到圓弧AB上的光，(已知sin28°a率，sin20°七斗，sinl6°?李)求：

(1)這束光在玻璃柱體內(nèi)的折射角；

(2)照射到圓弧AB上最右側(cè)的光線距離B點(diǎn)、的弧長(zhǎng)；

(3)圓弧A8上有光透出部分的弧長(zhǎng)。

題目叵：(2024.寧夏銀川?一模)如圖,截面為直角三角形的玻璃棱鏡置于真空中，已知乙4=60°,ZC=90°,

一束極細(xì)的光于AC邊的中點(diǎn)尸處垂直AC面入射，AC=2《cm,玻璃的折射率為n=血,光在真空的速

度為c=3x10*m/s。求：

(1)光從玻璃射向真空時(shí)，發(fā)生全反射時(shí)的臨界角；

(2)從BC面射出的光在棱鏡中傳播的時(shí)間。

題目區(qū)1(2024?貴州畢節(jié)?二模)如圖,為某一扇形透明柱狀介質(zhì)的橫截面，其中乙403=60,OM為N49B

的角平分線，從M點(diǎn)發(fā)出一束平行于80的光線，射向OA界面，在。點(diǎn)處同時(shí)發(fā)生折射和反射，其中折射

光線平行于OM,反射光線射到08界面上的。點(diǎn)(圖中。點(diǎn)未畫(huà)出)。

(1)求介質(zhì)折射率的大小，并作出經(jīng)。點(diǎn)反射到。點(diǎn)的光路圖；

(2)若。。的距離為L(zhǎng),光在真空中的傳播速度為c,求光在介質(zhì)內(nèi)第一次從M點(diǎn)到。點(diǎn)所用的時(shí)間？(計(jì)

算結(jié)果可用根式表示)

11

A

四、填現(xiàn)

題目回：(2024.山東濟(jì)南.二模)目前新建住宅為取得良好的保溫效果，窗戶(hù)廣泛采用雙層玻璃，如圖所示，某

雙層玻璃由厚度均為d=0.5cm的單層玻璃組成,兩玻璃板平行且中間有干燥的空氣，玻璃的折射率為九

=?，一束光線以入射角a=45°射向玻璃,從另一側(cè)射出，求：

(1)出射光線相對(duì)于入射光線的側(cè)移量5；

(2)透過(guò)窗戶(hù)玻璃仰視窗外的飛鳥(niǎo)時(shí)，看到鳥(niǎo)的高度比實(shí)際高度o(只需回答"高”、“低”或“相同”，

不需要論證過(guò)程)

12

NO.1

壓軸題解讀

1.本專(zhuān)題是光學(xué)部分的典型題型，包括光的折射、光的全反射的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。高考中經(jīng)常在選擇題中命

題，計(jì)算題中也有考到，2024年高考對(duì)于光學(xué)的考查仍然是熱點(diǎn)。

2.通過(guò)本專(zhuān)題的復(fù)習(xí)，不僅利于完善學(xué)生的知識(shí)體系，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的物理核心素養(yǎng)。

3.用到的相關(guān)知識(shí)有:光的全反射，光的反射定律和折射定律知識(shí)等。近幾年的高考命題中一直都是以壓軸題

的形式存在,重點(diǎn)考幾何光學(xué)作圖，利用折射定律計(jì)算等。

NO.2

壓軸題密押

0解題要領(lǐng)歸納

考向一，光的折射和折射率

1.折射定律

A

氣

空

水

力

N'B

(1)內(nèi)容:如圖所示，折射光線與入射光線、法線處在同一平面內(nèi)，折射光線與入射光線分別位于法線的兩側(cè);入

射角的正弦與折射角的正弦成正比。

⑵表達(dá)式：駕■=坳2(%2為比例常數(shù))。

sin

2.折射率

_sin優(yōu)

(1)定義式:

sin%

⑵計(jì)算公式：九=9.因?yàn)椤Ｋ匀魏谓橘|(zhì)的折射率都大于1。

V

3.對(duì)折射率的理解

(1)折射率的大小不僅反映了介質(zhì)對(duì)光的折射本領(lǐng)，也反映了光在該介質(zhì)中傳播速度的大??？=

n

(2)折射率的大小不僅與介質(zhì)本身有關(guān)，還與光的頻率有關(guān)。

①同一種介質(zhì)中，頻率越大的光折射率越大，傳播速度越小。

②同一種光，在不同介質(zhì)中雖然波速、波長(zhǎng)不同,但頻率相同。

4.光路的可逆性

在光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。如果讓光線逆著原來(lái)的折射光線射到界面上，光線就會(huì)逆著原來(lái)的入射

光線發(fā)生折射。?M

5.平行玻璃磚、三棱鏡和圓柱體(球)對(duì)光路的控制

項(xiàng)目平行玻璃磚二棱鏡圓柱體(球)

結(jié)構(gòu)上下表面平行橫截面為三角形橫截面是圓

A7

h/、、、

“

對(duì)光線

ABC

的作用圓界面的法線是過(guò)圓心的直線，

通過(guò)平行玻璃磚的光不改通過(guò)三棱鏡的光經(jīng)過(guò)兩次折

經(jīng)過(guò)兩次折射后向圓心偏折

變傳播方向,但要發(fā)生側(cè)移射后，出射光向棱鏡底邊偏折

全反射棱鏡，改變光的傳播方

應(yīng)用測(cè)定玻璃的折射率改變光的傳播方向

向

考向二，全反射

1.光密介質(zhì)與光疏介質(zhì)

介質(zhì)光密介質(zhì)光疏介質(zhì)

折射率大小

光速小大

若71甲＞71乙，則甲相對(duì)乙是光密介質(zhì)

相對(duì)性

若打甲V,則甲相對(duì)丙是光疏介質(zhì)

2.全反射

(1)定義:光從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，當(dāng)入射角增大到某一角度，折射光線消失，只剩下反射光線的現(xiàn)象.

(2)條件:①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì).②入射角大于或等于臨界角。

(3)臨界角：折射角等于90°時(shí)的入射角.若光從介質(zhì)(折射率為⑴射向真空或空氣時(shí),發(fā)生全反射的臨界角

為。,由n=幽霧,得sinC=工。介質(zhì)的折射率越大,發(fā)牛全反射的臨界角越小.

3.光導(dǎo)纖維:光導(dǎo)纖維的原理是利用光的全反射(如圖)。

4.分析綜合問(wèn)題的基本思路

(1)判斷光線是從光疏介質(zhì)進(jìn)入光密介質(zhì)還是從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)。

(2)判斷入射角是否大于或等于臨界角，明確是否會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象。

(3)畫(huà)出反射、折射或全反射的光路圖，必要時(shí)還可應(yīng)用光路的可逆原理畫(huà)出光路圖，然后結(jié)合幾何知識(shí)推斷和

求解相關(guān)問(wèn)題。

5.求解全反射現(xiàn)象中光的傳播時(shí)間的注意事項(xiàng)

(1)在全反射現(xiàn)象中，光在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度不發(fā)生變化，即。=二。

n

(2)在全反射現(xiàn)象中，光的傳播路程應(yīng)結(jié)合光路圖與幾何關(guān)系進(jìn)行確定。

⑶利用￡=亙求解光的傳播時(shí)間。

V

題型空押

?題型01折射定律折射率

題目U如圖所示,半徑為R的玻璃半圓柱體,圓心為O。兩條平行紅光射向圓柱面，方向與底面垂直，光線

1的入射點(diǎn)A為圓柱的頂點(diǎn),光線2的入射點(diǎn)為8,ZAOB=60二已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=兩

條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d等于()

修'

A.-B.爭(zhēng)C.々RD.冬R

?5

【答案】C

【解析】如圖所示，光線1通過(guò)玻璃半圓柱體后不偏折。

光線2在圓柱面上的入射角i=60°

由九二

sinr

sin%

n

由幾何知識(shí)得V=G00-r=30°

由幾何關(guān)系得卒R

則d=OCtan30°=故選項(xiàng)。正確。

?題型02全反射

題目［2如圖所示，截面為半圓形玻璃磚的半徑為H,一束單色平行光向右垂直直面射向玻璃磚，在玻璃磚右

側(cè)可看到圓弧面上有三分之二的區(qū)域被照亮。已知光在真空中的速度為c。

?M

（1）求該玻璃成對(duì)此單色光的折射率；

（2）自不同點(diǎn)入射的光在玻璃磚中的傳播時(shí)間不同，計(jì)算得出最短傳播時(shí)間（不考慮光在玻璃磚內(nèi)的多次

反射）。

【答案】⑴挈⑵嚕

【解析】（1）如圖所示，設(shè)光射到P點(diǎn)處恰好發(fā)生全反射，臨界角為。。

由幾何知識(shí)可得此單包光在玻璃磚中全反射的臨界角。=60°

又有sinC=—

n

可得該玻墻磚對(duì)此單色光的折射率

_2瓜

n=——o

O

（2）光在玻璃磚中的最短傳播距離

s=Reos60°

又有7i=4-,s=o￡

v

可得最短傳播時(shí)間￡=建2。

3c

NO.3

壓軸題速練

一、單

題目[]：（2（）24?江西南昌?二模）如圖所示，昌昌同學(xué)為了測(cè)量某溶度糖水折射率,將圓柱形透明薄桶放在水平

桌面上，倒入半桶糖水:再將圓柱體豎直插入水中，圓柱體的中軸線與圓桶的中軸線重合;用刻度尺測(cè)量圓

柱體在糖水中成的像的直徑心=5.80cm；已知圓柱體截面直徑為d】=4.00cm,透明圓桶直徑d：產(chǎn)10.00cm。

則該糖水折射率（）

JJ、-圓嶺

像

L_4__J\透明HI柱體

—jj出射光線

?~~截面示意圖

A.1.45B.1.72C.2.00D.2.50

【答案】A

【詳解】作出對(duì)應(yīng)的光路圖如圖所示

/網(wǎng)柱體

U竟不像

透明圓柱體

_dj_

0

根據(jù)幾何關(guān)系可得sint=-7一,sinr=+

a

~2-2-

則該糖水折射率為九二萼_必_5.8

sinrd\4

故選力。

角形冰晶的過(guò)程，a、b是其中兩種單色光的光路，則在冰晶中（）

太陽(yáng)光

轉(zhuǎn)動(dòng)的

六角形冰晶

甲

A.Q的折射率比b的大B.Q的頻率比b的大

C.Q的傳播速度比b的小D.a的波長(zhǎng)比b的大

【答案】。

【詳解】由圖可知，太陽(yáng)光射入冰晶時(shí)，a光的偏折程度比b光的偏折程度小，則a的折射率比b的小，a的頻

率比b的小，a的波長(zhǎng)比b的大；根據(jù)?！辍?，可知a的傳播速度比b的大。

n

故選。。

題目區(qū)（2024?重慶?二模）EUU光刻機(jī)是利用波長(zhǎng)為13.5nm的極紫外光進(jìn)行曝光來(lái)制造芯片。如圖為

光刻機(jī)的簡(jiǎn)化原理圖，為提高光刻機(jī)的光刻精度，在投影物鏡和光刻膠之間填充了折射率為1.5的浸

沒(méi)液體，則加上浸沒(méi)液體后，該極紫外光波（）

光線

掩膜版一

投影物鏡一

浸沒(méi)液體虧真空區(qū)域

光刻膠尸

硅片

A.在浸沒(méi)液體中的頻率變?yōu)樵瓉?lái)的1.5倍B.在浸沒(méi)液體中的波長(zhǎng)變?yōu)?nm

C.光從真空區(qū)域進(jìn)入浸沒(méi)液體傳播速度不變D.在浸沒(méi)液體中比在空氣中更容易發(fā)生衍射

【答案】B

【詳解】光的頻率由光源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，可知在加入設(shè)液體和沒(méi)有加液體前后，光的頻率不變，故4錯(cuò)

誤;根據(jù)九=￡~=&,可得4=9nm,故8正確：根據(jù)=2,可知，光從真空區(qū)域進(jìn)入浸沒(méi)液體傳播速度變

VAV

小，故。錯(cuò)誤；由于波長(zhǎng)變短，在浸沒(méi)液體中比在空氣中更不容易發(fā)生衍射，故。錯(cuò)誤。

故選以

題目0（2024.浙江嘉興.二模）如圖所示，過(guò)玻璃球球心的平面內(nèi)，一束紅、藍(lán)復(fù)合光入射到玻璃球表面。。、

b是該復(fù)合光經(jīng)兩次折射和一次反射后的出射光，則Q、b兩種光判斷錯(cuò)誤的是（）

A.。一定是藍(lán)光B.b一定是藍(lán)光

C.從玻璃球出射的折射角相等D.b在玻璃中傳播時(shí)間一定大

【答案】4

【詳解】由題意可得，紅、藍(lán)復(fù)合光在玻埔球中的光路圖如圖所示，b光的偏折程度較大，說(shuō)明玻璃球?qū)光

的折射率較大，則b光的波長(zhǎng)較小，頻率較大，則b應(yīng)是藍(lán)光，a是紅光，工錯(cuò)誤，符合題意，8正確，不符合

由光路可逆性原理可知，則a、b兩種光從玻璃球出射的折射角相等，。正確，不符合題意；由光路圖可知，6

光在玻璃球中的運(yùn)動(dòng)路徑大于a光在玻璃球中的運(yùn)動(dòng)路徑，玻璃球?qū)光的折射率較大，由&=￡■可知，b

n

光在玻璃球中的傳播速度小于Q光在玻璃球中傳播速度，因此b在玻璃中傳播時(shí)間較大，。正確，不符合題

意。

故選力。

題目叵：（2024.河南濮陽(yáng)?一模）如圖所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種測(cè)量圓形玻璃成折射率的方法：43是圓的直

徑,從4點(diǎn)斜射入一束單色光,觀察從圓弧面上第一次出射的光線CD,調(diào)節(jié)光在A點(diǎn)的入射角，直到CD

與AB平行,測(cè)得此時(shí)光在4點(diǎn)的入射角為。，則玻璃磚對(duì)該單色光的折射率為（）

D

A.2cos-yB.2sin-1-C.28soD.2sin0

【答案】A

【詳解】光路如圖

根據(jù)幾何關(guān)系可知y方，根據(jù)折射定律有但煞=需，解刖=2cos^

故選4。

題目叵：（2024.廣西柳州?三模）如圖所示為一圓柱形玻璃磚的截面，O為圓心，A3為一條直徑，光線均

從C點(diǎn)射入，光線。平行于力b光線b與光線。的夾角。=15°,兩條光線的折射光線均經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，。=60°,

則光線a、b在玻璃轉(zhuǎn)中傳播的時(shí)間之比為（）

.乎空

Bc音D.

【答案】3

【詳解】如圖所示

根據(jù)幾何關(guān)系可得￡=30°,根據(jù)折射定律&=駕，飛=sE（f，光線在玻璃中傳播的速度。=9,設(shè)

sinpsmpn

CB長(zhǎng)為，則光線在玻墻中傳播的時(shí)間￡=上,聯(lián)立可得光線a、b在玻墻磚中傳播的時(shí)間之比&■=

vtb2

故選5。

題目叵］（2024.安徽.二模）光導(dǎo)纖維作為光傳導(dǎo)工具。已廣泛應(yīng)用于通信、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。一段光導(dǎo)纖維由

折射率不同的內(nèi)芯和包層構(gòu)成，如圖所示，和CD為光導(dǎo)纖維橫截面的直徑，與C。平行，和

BC長(zhǎng)度均為d,一束單色光經(jīng)力8的中點(diǎn)與力B橫截面成45°角從空氣入射到光導(dǎo)纖維中，折射光線與

AD的夾角為30°,光在真空中傳播的速度大小為。，則下列說(shuō)法中正確的是（）

內(nèi)芯

A.光導(dǎo)纖維對(duì)該單色光的折射率為乎

B.光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率小于包層的折射率

C.如果增大入射光線與橫截面的夾角，光線可能在AB的橫截面上發(fā)生全反射

D,若外部包層的折射率與空氣的折射率相同,則光從傳播到CD所用的最長(zhǎng)時(shí)間為我

c

【答案】。

【詳解】4.根據(jù)題意，由折射定律和幾何關(guān)系可得，光導(dǎo)纖維對(duì)該單色光的折射率為九=典%=2,故

sin30

A錯(cuò)誤；發(fā)生全反射的條件是光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)，入射角達(dá)到臨界角，則光線在內(nèi)芯和包層的界面

上發(fā)生全反射，光導(dǎo)纖維內(nèi)芯的折射率大于包層的折射率，無(wú)論入射光線與橫截面的夾角多大，光線不

可能在力石的橫微面上發(fā)生全反射，故3C錯(cuò)誤；若外部包層的折射率與空氣的折射率相同，設(shè)光在4。面

的入射角為明則光在光導(dǎo)纖維內(nèi)芯中的傳播距離為$=*-,可知，當(dāng)a角最小，等于臨界角C時(shí)，光從

sina

d

4B傳播到8所用的時(shí)間最長(zhǎng)，最長(zhǎng)時(shí)間為1='=皿仁="旦=21,故。正確。

Vc_cC

n

故選。。

題目叵：（2024.河北邯鄲—模）如圖所示,一棱鏡的截面為直角三角形A8CNA=30°,一束單色光從4C邊

的P點(diǎn)進(jìn)入棱鏡，棱鏡對(duì)該單色光的折射率為瓜當(dāng)入射角等于i時(shí),折射到AB邊上的光線剛好發(fā)生全

反射，則入射角i的正弦值為（）

A

K

C1---------

AA/3nA/2r>A/3—A/2nA/3+A/2

A-B.丁C-2-D.^—

【答案】C

【詳解】作出光路圖如圖

A

由幾何關(guān)系可得30°=C—T

]

又由71=

sinC

聯(lián)立求得sin￡=瓜?品

。正確。

故選。。

題目回（2024.天津.一模）如圖所示，水面下單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一條細(xì)光束投射到水面的O點(diǎn)后射出水

面，下列說(shuō)法正確的是（）

A.從O點(diǎn)射出水面的光線可能為QB.從。點(diǎn)射出水面的光線可能為6

C.折射光與入射光的光速相同D.從S發(fā)出的投射到水面的所有光束都能射出水面

【答案】A

【詳解】光從水中斜射入空氣中會(huì)發(fā)生擰射，折射角大于入射角，所以從。點(diǎn)射出水面的光線可能為。，故

4正確，8錯(cuò)誤；根據(jù)?1=且，可知折射光與入射光的光速不相同，故。錯(cuò)誤；光從光密物質(zhì)進(jìn)入光疏物質(zhì)

v

入射角大于臨界角時(shí)會(huì)發(fā)生全反射，所以從S發(fā)出的投射到水面的光束當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，發(fā)生全反

射不能射出水面，故。錯(cuò)誤。

故選力。

題目應(yīng)〕（2024?遼寧?一模）翡翠文化在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，翡翠手鐲一直以來(lái)都備受人們的喜愛(ài)。翡翠的折射率

是鑒定翡翠的重要依據(jù)之一，某位同學(xué)思親自鑒定一下家里的一塊環(huán)形翡翠手鐲，他將手鐲平放在水平桌

面上，過(guò)環(huán)心的橫截面如圖所示（俯視圖），內(nèi)圓的半徑為圖中是過(guò)環(huán)心。的一條直線，該同學(xué)用激

光筆發(fā)出一細(xì)光束平行于射入手鐲，調(diào)整光束與的距離d,使光束折射后在內(nèi)環(huán)面上恰好發(fā)生全反

射（不考慮多次折射和反射）。則下列說(shuō)法正確的是（）

?M

A.光線由空氣進(jìn)入翡翠手鐲后，傳播速度變大

B.光束與AB的距離d與內(nèi)圓的半徑為『大小相等

C.減小光束與的距離d,光束折射后在內(nèi)環(huán)面上仍能發(fā)生全反射

D.增大光束與AB的距離d,光束折射后不經(jīng)過(guò)內(nèi)環(huán)面,直接照射到外環(huán)面,則有可能在外環(huán)面發(fā)生全反

射

【答案】8

【詳解】A.光線由空氣進(jìn)入翡翠手鐲后，傳播速度變小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤：

謾外圓半徑為R.光線在E點(diǎn)的入射角為叫折射角為￡,光線在。點(diǎn)發(fā)生全反射,臨界角為C,則在4ODE

中由正弦定理/才=—4k?，在E點(diǎn)九=卓器■，在。點(diǎn)時(shí)sinC=L,由幾何關(guān)系可知sina=