高考物理光学知识点之几何光学真题汇编含答案解析(4).pdf

高考物理光学知识点之几何光学真题汇编含答案解析(4)一、选择题1光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种.阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低.关于光在连型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是()ABCD2一束光线从空气射向折射率为1.5 的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A BC D3甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为 x1和 x2，已知 x1 x2。另将两单色光在真空中的波长分别用1、2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。则下列关系正确的是A12 Bv1v2 C E1n24图示为一直角棱镜的横截面，。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）A从ab面射出 B从ac面射出C从bc面射出，且与bc面斜交 D从bc面射出，且与bc面垂直5两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6一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是Aa光在水中传播速度比b光小Bb光的光子能量较大C当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大D用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距7一束单色光由玻璃斜射向空气，下列说法正确的是A波长一定变长 B频率一定变小C传播速度一定变小 D一定发生全反射现象8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309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10a、b 两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O 射向空气，其光路如图所示下列说法正确的是（）Aa 光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小B该玻璃对a 光的折射率较小Cb 光的光子能量较小Db 光在该玻璃中传播的速度较大11 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12 如图所示，一细束平行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()A当它们在真空中传播时，a 光的速度最大B当它们在玻璃中传播时，c 光的速度最大C若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大D若它们都能使某种金属产生光电效应，c 光照射出的光电子最大初动能最大13 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涉，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照射时光电子的最大初动能大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。下列判断正确的是A玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率B逐渐增大入射角，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16 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。17 与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012 年 12 月 10 日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹18打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP、OQ 边与轴线的夹角切磨在12的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP边和 OQ 边都发生全反射（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ过后射向MN 边的情况），则下列判断正确的是()A若2，光线一定在OP 边发生全反射B若2，光线会从OQ 边射出C若1，光线会从OP 边射出D若1，光线会在OP边发生全反射19 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20 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21 很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()ABCD22 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 77r23 如图所示，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()AanbBab，nanbCab，na b，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以相同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涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大25 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】试题分析：首先我们看最左端光线刚进入时的情况，光由空气进入内芯，由于内芯有一定的折射率，故折射角会变小，而选项AD 中的折射角都大于入射角，故选项AD 错误；又因为光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，所以光线进入纤维中后折射角会变化，而不是像 B 中不变，故选项B 错误，C 正确；当折射率减小时，其折射角与入射角的差值会变小，且在边缘时光会发生全反射，故光又会折回这种介质中，形成如图C 所示的传播轨迹。考点：光的折射。2C 解析：C【解析】光由空气射向玻璃，折射角小于入射角，反射角等于入射角，故C正确3C 解析：C【解析】试题分析：根据双缝干涉的条纹间距公式求解波长大小关系，波长越长，频率越小，在同一种介质中的折射率越小，结合cvn、Eh分析解题由于同一装置，L、d 相同，根据公式Lxd可得12，波长越大，频率越小，折射率越小，故12nn，根据Eh可知12EE，根据cvn可知12vv，故 C 正确4B 解析：BD【解析】由得，得到全反射临界角射到光线ac 面的光线，入射角等于30，小于临界角C，不发生全反射，则ac 面上有光射出，也有反射，此反射光射到 ab 面上时入射角为60，发生全反射，而不能从ab 面射出如图，射到光线bc 面的光线，入射角i=0，则光线从bc 面垂直射出，AC错误 BD正确5C 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6A 解析：A【解析】由题，两光束的入射角i 相同，折射角rarb，根据折射定律得到，折射率nanb由公式cvn分析得知，在玻璃砖中a 光的速度比b 光的速度小故A 正确由于b光的折射率较小，则b 光的频率较小，光子能量较小，故B 错误根据sinC=1n分析知：a光的折射率大，临界角小，故C 错误折射角rarb，频率fafb，则波长ab，根据公式x=Ld，则知 a 光的干涉条纹间距小于b 光的间距故D 错误故选A.点睛：本题关键要掌握光的折射定律、全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点，同学们只要加强对光学基础知识的学习，就能轻松解答7A 解析：A【解析】试题分析：当单色光由玻璃射向空气时，频率不变，但光速要变大，故根据公式v=f 可知，其波长一定变长，A 是正确的，B 是不对的，C也是不对的；是否发生全反射还要看其入射角是否大于临界角，如果大于临界角，则会发生全反射，如果不大于临界角，则不会发生全反射，故D 是不对的。考点：光的折射。8C 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9D 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D10B 解析：B【解析】试题分析：从玻璃射入空气中会发生全反射现象，由光路图可知，a、b 光入射角相同，在分界面上a 光发生反射及折射，而b 光发生全反射，因此a 光的折射率小于b 光折射率，故 B 正确；a 光折射率小，因此a 光发生全反射的临界角大，故A 错误；b 光折射率大，则 b 光在玻璃中的传播速度小，b 光的波长小，b 光的光子能量大，故C、D 均错误考点：折射率，临界角，光子的能量11D 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.12D 解析：D【解析】试题分析：通过各种色光折射光线，比较出折射率，从而知道各种色光的频率大小，然后根据公式cvn、1sinCn、0KmEhW分析解题光在真空中传播的速度相等，都等于光速，A 错误；三种色光，c 的偏折程度最大，知c 的折射率最大，a 的折射率最小则c 的频率最大，a 的频率最小，根据公式cvn可得在玻璃中传播时a 光的速度最大，B 错误；根据1sinCn可得 a 光的临界角最大，C 错误；根据光电效应方程0KmEhW，频率越大，照射出光电子的最大初动能越大，所以c 光照射出的光电子最大初动能最大，D 正确13A 解析：A【解析】【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，干涉条纹的间距越大；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，发生双缝干涉时，干涉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照射时光电子的最大初动能小，故D 错误；故选 A。【点睛】关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系，要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。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】A.因为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。16C 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。17C 解析：C【解析】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故C正确，ABD 错误点睛：发生月食时，地球挡住了太阳射向月球的光，但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮，这就让我们看到了“红月亮”18D 解析：D【解析】试题分析：由全反射的临界角满足1sinCn，则入射角满足iC发生全反射；作出光路可知当2时，根据几何关系，可知光线在PO边上的入射角较小，光线将从PO 射出，AB项错误；同理当1时，光线在PO 边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO射边上发生全反射，D 项正确考点：本题考查了光的折射和全反射.19D 解析：D【解析】根据题意作出完整光路图，如图所示，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D【名师点睛】由教材中白光通过三棱镜时发生色散的演示实验可知，光线在进入棱镜前后偏折角度越大，棱镜对该光的折射率越大，该光的频率越大20B 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。21C 解析：C【解析】【分析】【详解】蓝光折射率大于红光，故入射角首先达到蓝光的临界角，如果等于或大于这个临界角，蓝光发生全反射，出射光只剩红光，如果小于蓝光的临界角两束光都出射，但蓝光折射角将大于红光；因此AB 图错误，D 图错误的原因是红光也有反射光；只有C 图正确，故选C。22A 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23B 解析：B【解析】【详解】由图知，三棱镜对b 光的折射率较大，又因为光的频率越大，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Bab，nanb与分析结果相符；故B 项正确Cab，nab，nanb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，可以判断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以相同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涉实验，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