高考物理光学知识点之几何光学真题汇编及答案解析(4).pdf

高考物理光学知识点之几何光学真题汇编及答案解析(4)一、选择题1如图所示，ABC 为一直角玻璃三棱镜的横截面，A30，一束红光垂直AB 边射入，从 AC 边上的 D 点射出，其折射角为60。则下列说法正确的是A玻璃对红光的折射率为2B红光在玻璃中的传播速度大小为82 10 m/sC若使该束红光绕O 点顺时针转过60 角，则光不会从AC 面射出来D若将这束红光向左水平移动一小段距离则从AC面上出来的折射角小于602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雨后天空彩虹的形成D泊松亮斑的形成3半径为 R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，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，AOB 60，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（）A3RB2RC 2R DR4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5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,下列说法正确的是()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6两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（a）。下列结论中正确的是（）A光束的频率比光束低B在水中的传播速度，光束比小C水对光束的折射率比水对光束的折射率小D若光束从水中射向空气，则光束的临界角比光束的临界角大7有一束波长为6107m 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12B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308如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于 O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN 是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图，下列说法正确的是（）A在该玻璃体中，A 光比 B 光的运动时间长B光电效应实验时，用A 光比 B 光更容易发生CA 光的频率比B光的频率高D用同一装置做双缝干涉实验时A 光产生的条纹间距比B光的大9图 1、2 是利用 a、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样下列关于a、b 两束单色光的说法正确的是（）A真空中，a光的频率比较大B同一介质中，a光传播的速度大Ca光光子能量比较大D同一介质对a光折射率大10 下列说法中正确的是A白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象B照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象C门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉11 下列说法正确的是（）A由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角水面上首先消失的是绿光B光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现亮条纹，时而出现暗条纹C红光的光子能量比紫光光子能量大D只有横波才能产生干涉现象12 光在真空中的传播速度为c，在水中的传播速度为v。在平静的湖面上，距水面深h处有一个点光源，在水面上某些区域内，光能从水面射出，这个区域的面积为（）A2222vcvh B222cvhC222vcvh D2222)(cvch13 如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（）A水面有一个亮点B充满水面的圆形亮斑C发光小球在水面上的像D比小球浅的发光小球的像14 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”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）A若增大入射角i，则 b 光先消失B在该三棱镜中a 光波长小于b 光Ca 光能发生偏振现象，b 光不能发生D若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a 光的遏止电压低15 如图所示，一束红光从空气穿过平行玻璃砖，下列说法正确的是A红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化B红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化C若紫光与红光以相同入射角入射，则紫光不能穿过玻璃砖D若紫光与红光以相同入射角入射，在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小16 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）（）ABCD17 关于下列光学现象，正确的说法是()A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气射入玻璃时可能发生全反射C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄。18 如图所示，三束细光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a、b、c 三束单色光.比较a、b、c三束光，可知()Aa为波长较长的光B当它们在真空中传播时，a光的速度最大C分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小D若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大19 如图是一个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=52,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线：（）A只能从圆孤1NF射出B只能从圆孤1NG射出C可能从圆孤11G H射出D可能从圆孤1H M射出20如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a 光和 b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色（见图乙）则一下说法中正确的是（）Aa 光的频率比b 光大B水对 a 光的折射率比b 光大Ca 光在水中的传播速度比b 光大D在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比b 光窄21 一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是()A该介质的折射率是33B该介质的折射率是3C该介质相对真空发生全反射的临界角是45D光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象22 氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n2 的能级跃迁到n=2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A对应的前后能级之差最小B同一介质对的折射率最大C同一介质中的传播速度最大D用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能23 彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b 为两束频率不同的单色光对于这两束光，以下说法中正确的是（）A单色光a 比单色光b的频率高B由水射向空气，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角C在水中a 光的传播速度小于b 光的传播速度D如果 b 光能使某金属发生光电效应，则a 光也一定能使该金属发生光电效应24 为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为A73rB43rC34rD3 77r25 如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B 点则（）A该玻璃对此单色光的折射率为1.5B光从 A 传到 P 的时间为（c 为空气中的光速）C该玻璃对此单色光的临界角为45D玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1C 解析：C【解析】【详解】A、红光到达AC 面的入射角为i=30，折射角为r=60，则玻璃对红光的折射率为：sinsin 603sinsin 30rni，故 A 错误；B、红光在玻璃中的传播速度大小为：883 10m3 10s3CVn，故 B 错误；C、设临界角为C，则33sin,6032CC若使该束红光绕O 点顺时针转过60角，入射角为i=60，根据折射定律可得sinsininr，折射角为r=30，光线射到AC 面上的入射角等于60，大于临界角C，所以光线在AC 面发生全反射，不会从AC 面射出来，故 C 正确；D、若将这束红光向左水平移动一小段距离，光线射到AC 面上的入射角不变，则折射角不变，仍为60，故 D 错误。2D 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，是因为日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，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，说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3A 解析：A【解析】【分析】【详解】光路图如图所示，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4B 解析：B【解析】本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目由该棱镜的折射率为可知其临界角 C满足：，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5D 解析：D【解析】试题分析：红灯看起来较深，因为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刚好发生全反射，由几何知识得22RsinCRh，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：考查了折射定律的应用点评：题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答6C 解析：C【解析】试题分析：光束b 的偏折角大，水对光束b 的折射率，光束b 的频率大，波长小，速度小，临界角小，故选C考点：考查光的折射点评：本题难度较小，熟记7 中单色光中折射率、频率、波长、速度和临界角的大小关系7C 解析：C【解 析】该 介 质 的 折 射 率 为sin452sin30n，A 错 误；光 在 介质 中 传 播 的 速 度 是883 103 210/22cvm sn，该束光的频率为81473 105 10/6 10vfm s，B错误 C 正确；因为12sin2Cn，该束光的全反射临界角为45，D 错误8D 解析：D【解析】光线通过玻璃体后，A 光的偏折程度比B 光的小，则该玻璃体对A 光的折射率比对B 光的折射率小，根据n=c/v 可知，A 在玻璃中的速度较大，在该玻璃体中，A 光比 B 光的运动时间短，选项A 错误；折射率越大，光的频率越高，说明A 光的频率比B 光的频率低，光电效应实验时，用B 光比 A 光更容易发生，选项BC 错误；A 光的频率比B 光的频率低，由 c=知，在真空中，A 光的波长比B 光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则A光的条纹较B 宽故 D 正确故选D9B 解析：B【解析】A、a 光照射产生的条纹间距大于b 光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式Lxd知，a 光的波长大于b 光的波长，A 正确 B、由cf结合波长关系知a 光的频率小于 b 光的频率，而hf可得 a 光光子能量比较小，B错误 C、D、由cvn可知 a光的频率小，折射率小，则波速较大，即两种光在同一介质中的传播速度满足abvv，C 正确、D 错误.故选 AC.【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式Lxd，以及知道波长、频率的大小关系，注意光电效应方程的内容10D 解析：D【解析】【分析】【详解】A.白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A错误；B.表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B 错误；C.门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C 错误；D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D 正确故选 D.11A 解析：A【解析】【详解】A由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故A 正确；B光的双缝干涉，在光屏上的某一位置会始终出现明条纹或暗条纹，并非时明时暗，故B 错误；C红光的频率比紫光小，则红光的光子能量比紫光光子能量小，选项C 错误；D波的干涉和衍射现象是波特有的现象，并非只有横波才能产生干涉现象，故D 错误故选 A12A 解析：A【解析】试题分析：最边缘的部分应该是光发生全反射的时候，故求出区域的半径即可，由于光在水中的折射率n=c/v，而临界角的正弦sinC=1/n=v/c，设区域半径为R，则sinC=22RRh=vc，故 R=22vhcv，故区域的面积S=R2=2222vcvh，选项 A正确。考点：折射率，临界角。13D 解析：D【解析】【详解】AB.小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射，在水面上可以看到一个圆形亮斑，但不是充满水面的圆形亮斑，故AB 错误；CD.由于光的折射，在水面上可看到比小球浅的发光小球的像，如图所示，选项C 错误，D正确.14D 解析：D【解析】【分析】【详解】A设折射角为，在右界面的入射角为，如图所示：根据几何关系有A根据折射定律：sinsinin，增大入射角i，折射角 增大，减小，而 增大才能使b光发生全反射，故A 错误；B由光路图可知，a 光的折射率小于b 光的折射率（abnn），则 a光的波长大于b光的波长（ab），故 B 错误；C光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C 错误D根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能k0EhW，再根据动能定理：ck0eUE，即遏止电压0cWhUee，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，abnn，则 a 光的频率小于b 光的频率（ab），a 光的遏止电压小于b 光的遏止电压，故D 正确。故选 D。【点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系15D 解析：D【解析】【详解】AB、波在传播的过程中频率和周期保持不变，在玻璃中，红光的传播速度为cvn，故红光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长cTvTn，波长发生改变，故 AB 错误；CD、紫光与红光以相同入射角入射，光从光疏介质射入光密介质，折射角一定小于全反射的临界角，所以能再次从玻璃砖中穿出来，故C错误，因为sinsinn，紫光的折射率大于红光的折射率，故在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小，D 正确。16D 解析：D【解析】【详解】设该介质的临界角为C，则112sinCn，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。17C 解析：C【解析】【详解】A光在介质中传播速度，其中 n 是折射率，由于蓝光折射率大于红光折射率，所以蓝光传播速度比红光慢，不符合题意；B光从光密介质射向光疏介质时，才会发生全发射，空气属于光疏介质，而玻璃属于光密介质，不会发生全发射，不符合题意；C视深 h 与实际深度H 关系为：，所以鱼的实际深度比看到的要深，符合题意；D条纹间距，由于红光波长大于蓝光波长，所以红光得到的条纹间距较宽，不符合题意。18A 解析：A【解析】【详解】A三种色光，a的偏折程度最小，知a 的折射率最小，a的频率最小，根据cf，得 a的波长最长，符合题意；B三种色光在真空中传播时，速度相等，都等于光速，不符合题意；Ca的波长最长，再由双缝干涉的条纹间距：lxd知 a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大，不符合题意；D 根据全反射公式：1sinCn得：折射率越大，临界角越小，所以c 光的临界角最小，不符合题意19A 解析：A【解析】试题分析：由临界角公式1sinCn求出临界角，确定光线射到圆孤NM的临界入射点，当入射光线在临界光路的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将从圆弧射出当入射点在临界入射点左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出由临界角公式得到12sin5Cn设圆弧的半径为R，2sin5RCR，则由题可知，当光线从 F 点入射到圆弧面1F点时，恰好发生全反射当入射点在1F的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出当入射点在1F的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆孤1NF射出，A正确20C 解析：C【解析】试题分析：由图乙可知a 光发生全反射的临界角大，由1sinCn可知 a 光的折射率小，即频率小，波长长，故选项AB错误；由cvn可知选项C 正确；由Lxd可知选项D错误考点：全发射；单色光的特点21B 解析：B【解析】【详解】AB入射光线与法线之间的夹角为入射角：r=90-60=30；折射光线与法线之间的夹角为折射角：i=90-30=60；根据折射定律60330sinisinnsinrsin，故 A 错误，B 正确；C根据公式sinC=1/n 得：3arcsin453C，故 C 错误；D光从介质射入真空中，即从光密介质射向光疏介质，当入射角大于临界角C 的时候会发生全反射，故D错误22A 解析：A【解析】试题分析：根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A 正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC 错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D 错误【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小23B 解析：B【解析】【分析】【详解】A由图可看出两种光从空气射入水珠时，入射角相同，而b 光的折射角小于a 光，故 b光的折射率大于a光，b 光的频率大于a光，选项A 错误；B根据1sinCn则由水射向空气，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角，选项 B 正确；C根据cnv，在水中a光的传播速度大于b 光的传播速度，选项C 错误；D由于 b 光的频率大于a 光，所以如果b 光能使某金属发生光电效应，则a 光不一定能使该金属发生光电效应，选项D 错误故选 B。24A 解析：A【解析】【详解】只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，根据几何关系有2213sin4rCnrh所以73hr故 A 正确，BCD 错误；故选 A【点睛】以大头针末端为研究对象，只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，作出光路图，根据全反射的临界角公式求解即可25B 解析：B【解析】【分析】作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据 sinC=求出临界角根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v=求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A 到 P的时间【详解】A、作出光路图，如图所示，根据几何关系知，入射角=30，折射角=60，根据折射定律得：，故 A 错误。B、光在玻璃砖中传播的速度，则光从A传到P的时间t=，故B正确。C、根据 sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin，故 C 错误。D、玻璃的临界角与入射角无关，故D 错误。故选：B。【点睛】本题考查了几何光学的基本运用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大