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2024 高考物理二轮复习80 热点模型
最新高考题模拟题专项训练
模型69 光学+方玻璃砖模型
最新高考题
1.（2022·全国理综甲卷·34（2））（10 分）如图，边长为a 的正方形
为一棱镜的
横截面，M 为AB 边的中点。在截面所在平面内，一光线自M 点射入棱镜，入射角为
60°，经折射后在
边的N 点恰好发生全反射，反射光线从
边的P 点射出棱镜。求棱
镜的折射率以及P、C 两点之间的距离。
【参考答案】
a
【命题意图】本题考查折射定律、全反射。
【解题思路】由折射定律，n=sin60°/sinr，sinC=1/n，r+C=90°，
联立解得n=
，sinr=
，sinC=
设BN=b，PC=c，则有sinr=
，
1
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sinC=
，
联立解得c=
a。
2.（2017 北京）如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b 两束单色光。如果光
束b 是蓝光，则光束a 可能是（ ）
A．红光
B．黄光
C．绿光
D．紫光
【参考答案】D
【名师解析】根据题意作出完整光路图，如下图所示，a 光进入玻璃砖时光线偏折角较大，
根据光的折射定律可知玻璃砖对a 光的折射率较大，因此a 光的频率应高于b 光，故选项
D 正确。
最新模拟题
1. （2024 安徽名校联盟第一次大联考）如图所示，一块足够长两面平行玻璃砖对红色光的
折射率为
，一束红色光垂直射到该玻璃砖的上表面某点
时，穿过该玻璃砖的时
间为t。若该单色光以45°的入射角斜射到
点，则该束光从下表面射出所需的时间是（
）
2
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A.
B.
C.
D.
【参考答案】B
【名师解析】
设介质中的速度为v，平行玻璃砖厚度为d，根据
若该单色光以45°的入射角斜射到
点，则
解得
单色光在玻璃砖中运动距离为
该束光从下表面射出所需的时间是
故选B。
2. （2023 山东聊城三模）. 汽车的前挡风玻璃设计成双层玻璃，会使驾驶员在视觉上有
“缩短”距离的作用。如图甲，在水平路面上行驶的某型号重卡的双层玻璃中夹的是空气，
双层玻璃的倾斜角为30°（与竖直方向的夹角），将重卡驾驶员前方的小轿车尾灯简化为
一个点光源A，若其发出的与水平方向成30°角的光线在B 点到达重卡外层玻璃外表面，该
光线在外层玻璃内部的折射光线恰好沿水平方向，光线射出外层玻璃经过中间的空气层进
入内层玻璃，折射后进入重卡驾驶员的眼睛，部分光路图如图乙所示。已知双层玻璃的厚
度均为d。则双层玻璃使驾驶员的视觉上“缩短”的安全行驶距离
的长度为（ ）
3
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A.
B.
C.
D.
【参考答案】B
【名师解析】光路图如图所示，由几何关系知光线AB 进入外玻璃层的入射角
，折
射角
由题意知该光线在外层玻璃内部的折射光线恰好沿水平方向，则玻璃内部的折射光线长度
则光线经过两层玻璃的偏移量
双层玻璃使驾驶员的视觉上“缩短”的安全行驶距离
的长度为
。B 正确。
。
3. 如图所示，将透明长方体放在空气中，矩形
是它的一个截面，
两种单色细
4
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光束从
点射入，入射角
，
，若光折射后恰好射至
点，
光从
面
射出，则（ ）
A.在介质中
光的速度比光的速度小
B.该介质对光的折射率力
C.该介质对光的折射率
D.若要光在
面上发生全反射，角
的范围应满足
【参考
答案】ACD
【名师解析】 由题意可知，a 光的折射角大于b 光的折射角，由折射定律可知，该介质对b
光的折射率大于对a 光的折射率，由v＝
可知在介质中b 光的速度比a 光的速度小，A 正
确；
BC．由题意可知，a 光折射后恰好射至AD 面上D 点
如图所示，根据几何关系可知
5
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该介质对a 光的折射率
B 错误，C 正确；
若要a 光在AD 面上发生全反射，则有
可得
由
可得
可知
，D 正确。
4. （2023 广东实验中学三模）如图，矩形
为一玻璃砖的截面，
、
．该截面内一条单色光线
从
点射向
中点
，刚好在
发生全反射并直
接射向
点。该单色光的另一条与
平行的光线
从
上的
点（未画出）射入玻璃
砖，光线经
反射后直接射向
点。已知真空中光速为
，求
6
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(1)玻璃砖的折射率
；
(2)
、
的距离及光从
点传播到
点的时间。
【参考答案】(1)
；(2)
，
。
【名师解析】
(1)如图所示
玻璃砖的该截面内光线
从A 点射到
中点
时，刚好在
发生全反射，由于
则入射角为
，则有
玻璃砖的折射率
。
(2)如图所示
7
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设从
点入射的光线
在
边界的折射角
，根据折射定律有
解得
，可知
，可知光线
界面
发生全反射，经
反射后到达
点，根据几何关系有
因为
则由几何关系可得
可得光线从
到
经过路程
8
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光线在玻璃砖中的传播速度为
则光线在玻璃砖内传播的时间为
5. （2023 山东青岛二中下学期期中）如图，边长为a 的正方形ABCD 为一棱镜的横截面，
M 为AB 边的中点。在截面所在的平面，一光线自M 点射入棱镜，入射角为60°，经折射后
在BC 边的N 点恰好发生全反射，反射光线从CD 边的P 点射出棱镜，求棱镜的折射率以及
P、C 两点之间的距离。
【参考答案】
，
【名师解析】
光线在M 点发生折射有
sin60° = nsinθ
由题知，光线经折射后在BC 边的N 点恰好发生全反射，则
C = 90° - θ
联立有
9
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根据几何关系有
解得
再由
解得
6. （2023 浙江萧山名校联考）如图，正方形ABCD 为一棱镜的横截面，N 为AB 边的中点。
在截面所在平面内，一光线自N 点射入棱镜，入射角为
，反射光线与折射光线垂直，
折射光线射在BC 边的M 点，求：
（1）棱镜的折射率：
（2）请判断折射光线NM 能否从BC 面射出棱镜，说明理由。
【参考答案】（1）
；（2）见解析
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【名师解析】
（1）如图，由反射定律可得
又反射光线与折射光线垂直，则
（2）不能，临界角
光线NM 射在BC 面是光密介质到光疏介质，由题可知
所以光线NM 在BC 面发生全反射，不能从BC 面射出棱镜。
7. （2023 辽宁鞍山一模）第四届中国质量获奖者——福耀集团，其生产的汽车玻璃以超高
的品质取得了世界八大汽车厂商的认证。参加社会实践的某高中学生利用所学的光学知识
测出了一款汽车玻璃样品的折射率。如图所示，该学生将一束光线以入射角
从空
气射向厚度h=2cm 的平行板玻璃，测出下界面出射光线的出射点与上界面入射光线的法线
之间的距离d=1cm。则此玻璃的折射率n 为（ ）
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A.
B.
C.
D.
【参考答案】C
【名师解析】
根据几何关系可知
因此该玻璃的折射率
故选C。
8. ．（12 分）（2023 山东潍坊高二期末）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＝3×108m/s，求：
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（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。
【名师解析】．(12 分) 光路图如图所示
（1）由几何知识可知△AOE 与△BEF 相似
AO
BF
OE
EF
且OE＋EF＝14cm···（1 分）
解得OE＝6cm····················（1 分）
设玻璃砖厚为d
△AOE 与△DMH 相似
5
AO
d
OE
HM
，解得：d＝4cm· ·（2 分）
（2）入射角的正弦：
2
2
2 5
sin
5
OE
i
OE
AE
·······················（1 分）
折射角的正弦：
2
2
5
5
EN
sinr
EN
NH
······················（1 分）
折射率：
sin
2
sin
i
n
r
·················································（2 分）
（3）光在玻璃砖内地传播速度
8
=1.5 10
c
v
n
m/s·····················（1 分）
经过的路程：
2
2 =2 5cm
s
2 EN
d
···························（1 分）
所用的时间：
-10
8 5
10
s
3
s
t
v
···································（2 分）
评分标准：第1 问，4 分；第2 问，4 分；第3 问，4 分。共 12 分。
i
F
G
M
H
N
E
r
－3
－5
10
18
14
4
3
O
D
C
B
A
x/cm
y/cm
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9. （2023 山东潍坊期末）如图所示为一个用折射率
的透明介质做成的四棱柱
，其中
，
，
。现有一平行光
束垂直于四棱柱侧面
入射，已知
，
，
，求：
（1）从侧面
入射到面
上的光线经第一次反射后的反射光线与面
的
夹角；
（2）面
上的发光面积。
【参考答案】（1）
；（2）
【名师解析】
（1）根据题意，在四棱柱横截面上画出光路图，如图所示
由几何关系可知
可得
面入射光线的入射角为
，则从侧面
入射到面
上的光线经第一
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次反射后的反射光线与面
的夹角为
。
（2）根据题意，由公式可得
可知，临界角小于
，根据折射定律和反射定律画出截面上的光路图，如图所示
可知，光线从
段入射，可以从
段射出，光线从
段入射，无论是经
反射，
还是直接照射到
，在
上的入射角均大于临界角，不能从
上射出，由于
，
可得
由几何关系可得
则面
上的发光面积为
10．（2023 武汉重点高中质检）在如图所示的平面坐标系的第四象限紧贴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，
在玻璃砖垂直与纸面并平行于x 轴的两个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
，
，
，
，
ABCD 四个点皆在玻璃砖外部．由此请求出下列物理量并写出重要的步骤：
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（1）第一个入射点的坐标；
（2）玻璃砖沿y 轴方向上的厚度d；
（3）该玻璃砖的折射率n．
【名师解析】
（1）找到A 相对x 轴对称的A’（0，-2）
连接CA’与x 轴的交点为入射点E（1 分）
且
（2 分）
求得
（1 分）
第一个入射点坐标为E（4，0）（1 分）
（2）因为反射的对称性，从上表面射出时的入射角一定与从E 点射入时的折射角相等。所
以过D 点的出射光线出射角一定与AE 的入射角相等，即与CE 平行。（1 分）
因此CD=EG=3cm 出射点G（7,0）（1 分）
EG 的中垂线为下表面反射的法线
因为上下表面平行，所以下表面出射光与AE 平行,并与中垂线相交于K 点
K 即为玻璃砖下边界，K（5.5，-3） （2 分）
玻璃砖厚度为3cm（1 分）
（3）
（2 分）
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（2 分）
（1 分）
（1 分）
11. （2023 湖南益阳桃江一中模拟）如图所示
是一玻璃砖的截面图,一束光沿与
面成30°角从
边上的
点射入玻璃砖中,折射后经玻璃砖的
边反射后,从
边上的
点垂直于
边射出．已知
,
,
,
．真空中的光
速
,求:
①玻璃砖的折射率;
②光在玻璃砖中从
传播到
所用的时间．
【参考答案】①
②
【名师解析】
本题考查光 的折射和全反射．
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①光在玻璃砖中传播的光路如图所示，由几何关系可得
光在
边发生反射后垂直BC 边射出，可得
由折射定律
解得
②光在玻璃砖中的速度为
由几何关系得
所以
12. (2023 重庆七校期末联考)如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q 接收到光的强度
变化而触发工作的，光从挡风玻璃内侧P 点射向外侧M 点再折射到空气中，测得入射角为
，折射角为
；光从P 点射向外侧N 点，刚好发生全反射并被Q 接收，已
知挡风玻璃的厚度为d，光在真空中的传播速度为c，求：
（1）该挡风玻璃的折射率；
（2）光从接光源P 经过N 点到收器Q 的时间t。
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【参考答案】（1）
；（2）
【名师解析】
（1）光线在M 点发生折射，由折射定律得
（2）光在N 点恰好发生全反射，则
根据几何关系
光在介质中的传播速度为速度
光从接光源P 经过N 点到收器Q 的时间
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