高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编含答案.docx

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编含答案高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编含答案一、选择题1如下图，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判定正确的是A玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B逐步增大入射角，b光首先发生全反射C在玻璃中，a光的速度大于b光的速度D在真空中，a光的波长小于b光的波长2华裔科学家高锟获得2020年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的构造如下图，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播下列关于光导纤维的讲法中正确的是A内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C波长越短的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越大3下列现象中属于光的衍射现象的是A光在光导纤维中传播B马路积水油膜上呈现彩色图样C雨后天空彩虹的构成D泊松亮斑的构成4半径为R的玻璃半圆柱体，截面如下图，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，AOB60°，若玻璃对此单色光的折射率n3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为A3RB2RC2RDR5题图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线已知该棱镜的折射率n=53，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线A不能从圆孤射出B只能从圆孤射出C能从圆孤射出D能从圆孤射出6如下图，放在空气中的平行玻璃砖，外表M与N平行，一束光射到外表M上，(光束不与M平行)假如入射角大于临界角，光在外表M即发生反射。无论入射角多大，光在外表M也不会发生全反射。可能在外表N发生全反射。由于M与N平行，光只要通过M，则不可能在外表N发生全反射。则上述讲法正确的是()ABCD7如下图，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B小球所发的光能从水面任何区域射出C小球所发的光从水中进入空气后频率变大D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大8公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列讲法正确的是()A红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小B红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小C红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大D红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大9有一束波长为6×107m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则A介质的折射率是2B这束光在介质中传播的速度是1.5×108msC这束光的频率是5×1014HzD这束光发生全反射的临界角是30°10如下图，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列讲法中正确的是AAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短BAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短CAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长DAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长11明代学者方以智在（阳燧倒影）中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色，表明白光通太多棱晶体折射会发生色散现象如下图，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列讲法正确的是A若增大入射角i，则b光最先消失B在该三棱镜中a光波速小于b光C若a、b光通过同一双缝干预装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽D若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高12在玻璃中有一个截面为三角形的柱状真空空腔，a,b两束单色光以同样的入射角由玻璃射入空腔，部分光路如图，下列讲法正确的是A若增大b光在空腔内先消失B若改变，a光通过空腔的时间一定比b光短C在同一双缝干预装置的干预条纹a光较宽D若将两个一样的小球分别涂上a、b两种颜色放在同样深度的水中，在水面上看涂a颜色的小球较浅13下列讲法正确的是_A物体做受迫振动时，振幅与物体本身无关B光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的C火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮D全息照相技术是光的衍射原理的详细应用14如下图为一块透明光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小，现有一束单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是ABCD15有关光的应用，下列讲法不正确的是A拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B光学镜头上的增透膜是利用光的干预现象C用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射构成的色散现象D在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理16如下图是一透明玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，一条平行于AB的光线自D点射入球体内，其折射光线为DB，已知ABD30°，光在真空中的传播速度为c、波长为，则A此玻璃的折射率为B光线从D传播到B的时间是C光在玻璃球体内的波长为D光在B点会发成全反射17某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是60°，则下列光路图中正确的是图中I为空气，为介质ABCD18如下图，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为()A12B22C3D3319如下图，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2若光在空气中的传播速度近似为c，则对于光由它的一端射入经屡次全反射后从另一端射出的经过中，则下列判定中正确的是()An1n2，光通过光缆的时间等于1nLcDn1>n2，光通过光缆的时间大于1nLc20某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为，c为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是ABCcoscDsinc21如下图两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M则下列讲法中正确的是A假如a为蓝色光,则b可能为红色光B在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大C棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大Da光的折射率小于b光折射率22用abcd表示4种单色光，若ab从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；用bc和d在一样条件下分别做双缝干预实验，c的条纹间距最大；用bd照射某金属外表，只要b能使其发射电子则可推断abcd分别可能是()A紫光蓝光红光橙光B蓝光紫光红光橙光C紫光蓝光橙光红光D紫光橙光红光蓝光23如下图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为a、b，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，.则()AanbBa>b，nab，na>nb24已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光A在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B以一样的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D用同一装置进行双缝干预实验，蓝光的相邻条纹间距较大25已知单色光a的频率低于单色光b的频率，则A通过同一玻璃三棱镜时，单色光a的偏折程度小B从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a的临界角小C通过同一装置发生双缝干预，用单色光a照射时相邻亮纹间距小D照射同一金属发生光电效应，用单色光a照射光阴电子的最大初动能大【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1D解析：D【解析】【详解】A.由于光的偏折程度大于光，所以根据折射定律得知玻璃对光的折射率大于对光的折射率，故选项A错误；B.根据全反射临界角公式知，光的临界角小于光的临界角，光首先发生全反射，故选项B错误；C.由可知，光的折射率较大，则在玻璃砖中，光的速度小于光的速度，故选项C错误；D.根据折射率大，频率大，波长短，可知光的折射率大于光的折射率，则光在真空中的波长小于光在真空中的波长，故选项D正确。2B解析：B【解析】试题分析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射A错，B对；波长越短的光，频率越大，介质对它的折射率n越大，根据公式，光在光纤中传播的速度越小，CD错，所以此题选择B。考点：光的折射定律全反射3D解析：D【解析】光在光导纤维中传播为光的全反射现象，A错误；马路积水上的油膜呈现彩色图样，是由于日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干预现象，故B错误；雨后天空出现彩虹属于光的折射现象，故C错误；光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，讲明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故D正确4A解析：A【解析】【分析】【详解】光路图如下图，1=60°根据，得：2=30°由几何关系得：光线射到底边上时的入射角3=30°光线在底边折射时，由折射定律得可得：4=60°由几何知识得：CO=CB，所以在OCD中可得：所求距离；故选项A正确【点睛】先根据折射定律求出光线2在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线1在底面上的折射角，根据几何知识求解即可【考点】光的折射定律5B解析：B【解析】此题考察光的折射有关的知识，此题为中等难度题目由该棱镜的折射率为可知其临界角C知足：，可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射所以光线只能从圆弧NG1射出6D解析：D【解析】、B产生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，可知，光从空气进入玻璃砖时，不会产生光的全反射现象，无论入射角多大，光都能从界面ab进入玻璃砖故错误，正确、由于ab与cd两个外表平行，根据几何知识得知，光线在ab面上的折射角等于在cd面上的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定从界面cd射出，故错误，正确综上选D【点睛】解决此题的关键是把握全反射的条件，灵敏运用光路的可逆性分析玻璃砖的光学特性7D解析：D【解析】【详解】A小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就能够看到小球，选项A错误；B由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B错误；CD光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C错误，D正确8D解析：D【解析】试题分析：红灯看起来较深，由于水对红光的折射率小于对绿光的折射率，根据视深与实深的关系式hhn=实视，折射率越小，看起来较深由1sinCn=又由题意知，点光源照亮的水面边缘光线恰好发生全反射，由几何知识得sinC=，折射率越小，半径越大，点光源照亮的水面面积为2SR=，故红灯照亮的水面面积较大，故选D考点：考察了折射定律的应用点评：题关键要知道水面边缘光线恰好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答9C解析：C【解析】该介质的折射率为sin45sin30n?=?，A错误；光在介质中传播的速度是8810/cvmsn=，该束光的频率为8147310510/610vfms?=?，B错误C正确；由于1sin2Cn=，该束光的全反射临界角为45°，D错误10D解析：D【解析】试题分析：由图看出两光束的折射角r一样，因BO的入射角i较大，由折射定律sinsn1iirn=，得知BO的折射率较小，故BO是黄光，AO是紫光；由cvn=知，黄光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故BO黄光穿过玻璃砖所需时间短，AO紫光穿过玻璃砖所需时间长故D正确，ABC错误故选D考点：光的折射定律【名师点睛】此题考察对光的色散的理解和把握情况关键要捉住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。11C解析：C【解析】A、根据折射率定义公式sinsininr=，从空气斜射向玻璃时，入射角一样，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即nanb，若增大入射角i，在第二折射面上则两光的入射角减小，根据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因而它们不会发生光的全反射，故A错误B、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角一样，光线a对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即nanb，根据cvn=分析知在该三棱镜中a光速度大于b光速度，故B错误.C、a光的折射率较小，在真空中a光波长大于b光波长，而双缝干预条纹间距与波长成正比，因而a光条纹间距大于b光条纹间距，故C正确D、光线a的折射率较小，频率较低；根据Eh=，则a光光子能量较小，则a光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小，根据qUc=Ekm，则a光的遏止电压低，故D错误故选C【点睛】此题关键根据光路图来断定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比拟折射率大小，学会断定频率高低的方法，同时把握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系12D解析：D【解析】试题分析：由于空腔内部是真空、外部是玻璃，故在左边侧面上可能发生全反射，是a光线的折射角先到达90°，故是a光在空腔内先消失，故A错误；由于a光线偏折大，故在空腔中是a光的光程大，光速为c，故a光的传播时间长，故B错误；由于a光线偏折大，故nanb，故a光的频率大，波长短，根据Lxd，在同一双缝干预装置上，是a光的条纹间距窄，故C错误；若将两个一样的小球分别涂上a、b两种颜色放在同样深度的水中，由于nanb，根据视深推论式1hHn=，在水面上看涂a颜色的小球较浅，故D正确；故选D。考点：光的折射定律；光的干预13B解析：B【解析】【分析】受迫振动时，其振幅与驱动的频率和固有频率的比值有关；光纤通信是激光的频率单一性；光速不变原理有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的；全息照片是利用激光的相干性较好.【详解】A、物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大，出现共振现象，驱动力频率与固有频率相差越小，振幅越大；故A错误.B、光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点；故B正确.C、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故C错误.D、全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；故D错误.故选B.【点睛】该题考察受迫振动、光纤通信、激光的性质、全息照片、爱因斯坦的相对论等在实际生活的现象14D解析：D【解析】【分析】【详解】光线从空气射入透明的光学材料后，由于该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小，以平行于x轴的平面作为界面，可得折射角越来越大，最终在某一平行于x轴的平面处发生全反射；全反射后，由于该光学材料的折射率沿y轴负方向均匀增大，以平行于x轴的平面作为界面，可得折射角越来越小。故D正确，ABC错误。故选D。15A解析：A【解析】【详解】A.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度，故A错误；B.增透膜是利用薄膜干预，故B正确；C.用三棱镜观察白光，由于三棱镜对不同色光的折射率不同，进出三棱镜的偏折角度不同，出现了不同色光的色散，故C正确；D.光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，故D正确。16A解析：A【解析】【详解】A：如下图：由几何知识得入射角，折射角，则此玻璃的折射率为：，A正确；B：BD长度，光在玻璃球内传播的速度，所以光线从B到D的时间为，B错误；C、光在玻璃体内的波长，C错误D、在玻璃体内，发生全反射时，根据几何知识可知光在B点的入射角为30°，而，即临界角，所以光线不可能在B点发生全反射现象，D错误。17D解析：D【解析】【详解】设该介质的临界角为C，则12sinCn=C=45°，由于光从介质射向空气，入射角i=60°C，所以发生全反射，光线全部被反射回原介质。故ABC错误，D正确。18C解析：C【解析】【分析】顶角A为30°，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角i30°.由于出射光线和入射光线的夹角为30°，所以折射角r60°.由光路可逆和折射率的定义可知nsinrsini3C项正确【详解】19D【解析】【分析】【详解】如下图，欲使光在1n和2n的界面上发生全反射，需有12nn>，光在介质1n中的传播最长路程为sinLxC=，传播速度为1cvn=，则最长时间1sinLnxtvcC=，所以光通过光缆的时间大于1nLc，故D正确，ABC错误20B解析：B【解析】试题分析：根据全反射定律可得1sinn=，根据折射率与传播速度公式cnv=，两式联立可得sinvc=，故B正确，ACD错误故选B考点：考察了全反射，折射率公式点评：关键是知道公式1sinn=和cnv=21A解析：A【解析】【分析】【详解】由图看出，a光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率大于b光折射率，若a为蓝光，b可能为红光故A正确，D错误由cvn=，知a光的折射率大于b光折射率，则在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率小，故B错误由临界角公式1sinCn=分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角小，故C错误故选A.【点睛】此题是光的色散问题，考察光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆；22A解析：A【解析】根据临界角C、折射率1sinnC=，由a的临界角小于b的临界角，可知nanb，根据色散规律可知a的频率大于b即ab；根据双缝干预条纹间距Lxd?=，由c的条纹间距最大可知b、c和d中c的波长最长，故c的频率最小；每种金属都有对应的最小入射光频率，入射光频率越大、光电效应越容易发生，由可知b和d中b的频率较大即bd，综合上述可知a、b、c、d的频率从大到小依次为abdc，故A正确23B解析：B【解析】【详解】由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又由于光的频率越大，介质对光的折射率就越大，所以nab.Aanb与分析结果不相符；故项错误Ba>b，nab，na>nb与分析结果不相符；故D项错误24C解析：C【解析】【分析】根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大，能够判定这两种光在该玻璃中的波速大小，以及波长、临界角等大小情况，然后以及相关物理知识即可解答【详解】A由Cvn=可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A错误；B以一样的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，故B错误；C从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式1sinCn=可知，红光的折射率小，临界角大，故C正确；D用同一装置进行双缝干预实验，由公式Lxd?=可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，故D错误25A解析：A【分析】单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小；折射率越小，临界角越大；波长越长，干预条纹的间距越大；频率越大，发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能越大；【详解】A、单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小，则知a光的折射率小，通过三棱镜时，单色光a的偏折程度小，故A正确；B、由1sinCn=知，折射率越小，全反射临界角越大，故B错误；C、频率越小，波长越长，发生双缝干预时，干预条纹的间距与波长成正比，则知用单色光a照射时相邻亮纹间距大，故C错误；D、发生光电效应时,光电子的最大初动能为kmEhvW=-，光的频率越小，光电子的最大初动能越小，所以用单色光a照射光阴电子的最大初动能小，故D错误；故选A。【点睛】关键要把握折射率与光的频率、波长的关系，要把握全反射临界角公式、干预和衍射的条件等多个知识点。