高考物理光学知识点之几何光学真题汇编及答案.pdf

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1、高考物理光学知识点之几何光学真题汇编及答案一、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如图所示，将等腰直角棱镜截去棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知折射角30，则A光在玻璃中的频率比空气中的频率大B玻璃的折射率62nC光在玻璃中的传播速度为2 108 m/sDCD边不会有光线射

2、出3如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于Asin50sin55Bsin55sin50Csin40sin35Dsin35sin404某单色光在真空中传播速度为c，波长为0，在水中的传播速度为v，波长为，水对这种单色光的折射率为n，当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为i，折射角为r，下列正确的是（）Av=nc，=nc0B0=n，v=sinicsinrCv=cn，=cv0D0=/n，v=sinrcsini5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

3、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 E1n27如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是()A BC D8如图所示的四种情景中，属于光的折射的是

4、（）ABCD9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

5、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 如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形ABCD 是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为 12APAD，则()A若要使光束进入长方体后能射至AD 面上，角 的最小值为arcsin12nB若要使光束进入长方体后能射至AD 面上，角 的最小值为arcsin55nC若要此光束在AD 面上发生全反射，角 的范围应满足arcsin12n arcsin21nD若要此光束在AD 面上发生全反射，角 的范围应满足arcsin2 55n arcsin21n12 光在真空中的传播速度为c，在水

6、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，一束红光PA 从 A 点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B 反射后到达C 点，CQ 为出射光线，O 点为球形水珠的球心下列判断中正确的是()A光线在B点可能发生了全反射B光从空气进入球形水珠后，波长变长了C光从空气进入球形水珠后，频率增大了D仅将红光改为紫光，光从A 点射入后到达第一个反射点的时间增加了14 以往，已知材料的折射率都为正值（n0）现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折

7、射率可以为负值（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22 如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC 传播，并于玻璃球表面的C 点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知120COD，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是（）A出射光线的频率变小B改变入射角的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射C此激光束在玻璃中穿越的时间为3tRc（c 为真空中的光速）

8、D激光束的入射角为=4523 用 abcd 表示 4 种单色光，若 a b 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 在相同条件下分别做双缝干涉实验，c 的条纹间距最大；用bd照射某金属表面，只有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24 下面事实与光的干涉有关的是（）A用光导纤维传输信号B水面上的油膜呈现彩色C水中的气泡显得格外明亮D一束白光通过三棱镜形成彩色光带25ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由 a、b 两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB 射

9、入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC 射出，且在CD、AE 边只有 a 光射出，光路图如图所示，则a、b 两束光()A在真空中，a 光的传播速度比b 光的大B在棱镜内，a光的传播速度比b光的小C以相同的入射角从空气斜射入水中，b 光的折射角较小D分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距小【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

10、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。2D 解析：D【解 析】折 射 不 改 变 光 的 频 率，频 率 相 同，A错 误；根 据 折 射 定 律：sinsin452sinsin30inr，B 错 误；根 据cnv可 得 光 在 玻 璃 中 的 传 播 速 度 为883 103 2/10/22cvm sm sn，C 错 误；光 路 图 如 图 所 示，由 几 何 关 系 知75，根据全反射定律，12sin2Cn得 C=45，7545，故在CD

11、 面发生全反射，没有光线射出，D正确3C 解析：C【解析】根据折射定律可得sin 9050sin40sin 9055sin35n，C 正确【点睛】注意公式sinsininr中的角为入射线（折射线）与法线的夹角4B 解析：B【解析】试题分析：光在水中的传播速度是cvn折射率12sinnsin，则21sinvcsin由cvn，v=f，c=0f 得：00fnf得：0=n故 B正确，ACD错误故选B考点：光的折射定律5B 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

12、能从圆弧NG1射出6C 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7A 解析：A【解析】试题分析：根据折射定律垂直于射向界面的光线不发生偏折，由光疏介质射向光密介质折射角变小垂直射向玻璃时，光线不发生偏折，到达玻璃底面时，若入射角大于临界角则发生反射，没有折射光线故A 有可能，A 正确；由空气射向玻璃，时光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，

13、没有折射光线，故B 错误；若光线到达玻璃的底面时入射角小于临界角则同时发生折射和反射，但应该空气中的折射角大于玻璃中的入射角，故C 错误；由空气射向玻璃时，同时发生折射和反射，但应该玻璃中的折射角小于空气中的入射角，故D 错误8B 解析：B【解析】A 属于光沿直线传播；B 属于光的折射；C 属于光沿直线传播，C 属于光的反射，故B 正确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

14、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

15、：折射率，临界角，光子的能量11B 解析：B【解析】A、B、当光束进入长方体后恰好射至AD 面上 D 点时，角 的值最小设此时光线在AB面的折射角为 根据几何知识得：22sinAPAPAD，由已知条件12APAD代入解得：5sin5，由sinsinn得：5sinsin5nn，可得5arcsin5n，故 A 错误，B 正确 C、D、设光束射AD 面上的入射角为，若要此光束在AD 面上发生全反射，则必须有 C，得到1sinsin Cn，由几何知识得：+=90，可得：2221sincos1sin1sin1Cn，又由sinsinn得2sinsin1nn，则2arcsin1n，所以若要此光束在AD 面上

16、发生全反射，角 的范围应满足：25arcsinarcsin15nn，故 C、D 均错误故选B【点睛】本题是全反射、折射定律、临界角等知识的综合应用，首先要正确作出光路图，运用几何知识研究折射角的正弦12A 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】试题分析：根据光路图可知，光线在B点的入射角等于在A 点的折射角，因

17、为光线在A 点的折射角不可能大于等于临界角，所以光线在B点不可能发生全反射；光从空气进入球形水珠后，频率不变，由可知光速减小，所以波长变小；仅将红光改为紫光，则由于紫光的频率大于红光，紫光的折射率大于红光，紫光在水珠中的传播速度小于红光，又由于紫光的折射角大于红光，所以AB线变长，所以光从A 点射入后到达第一个反射点的时间增加了选项D 正确考点：光的折射及全反射；光在介质中的传播14B 解析：B【解析】【分析】【详解】AD 本题给定信息“光的折射光线和入射光线位于法线的同侧”，无论是从光从空气射入介质，还是从介质射入空气，都要符合此规律，故A、D 错误BC折射率为-1，由光的折射定律可知，同侧

18、的折射角等于入射角，故B 正确，C 错误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涉，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。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。17A 解析：A【解析】图甲中，弯曲的水流可以导

19、光是因为光在水和空气界面上发生了全反射现象，故与光导纤维原理相同，A 正确；图乙中，用偏振眼镜看3D 电影，感受到立体的影像是因为光的偏振现象，B 错误；图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色是因为光的干涉现象，C 错误；图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象是因为光发生了折射现象，D 错误18B 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

20、，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19C 解析：C【解析】【详解】Ab 光的偏折程度比a 大，则 b 的折射率大，故 b 的频率较大，A 说法正确，故A 不符合题意。B根据=h可知，b 光的频率大于a 光，故 b光光子能量较大，B 说法正确，故B 不符合题意。C因为b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率。C说法不正确，故C 符合题意。D根据公式cvn可知，a的折射率小，所以a 光在玻璃砖中的速度大于b 光在玻璃砖中的速度，故D 说法正确，故D 不符合题意。故选 C。20D 解析：D【解析】根据题意作出完整光路图，如图所示，

21、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21A 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

22、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22C 解析：C【解析】【详解】A.光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误；B.激光束从C 点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，故B错误；C.此激光束在玻璃中的波速为3ccvnCD 间的距离为2603SRsinR则光束在玻璃球中从C到D传播的时间为3SRtvc故 C 正确；D.由几

23、何知识得到激光束在在C点折射角30r，由sinnsinr可得入射角60，故 D 错误。23A 解析：A【解析】【详解】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；根据双缝干涉条纹间距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b d，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24B 解析：B【解析】【分析】【详解】A光导纤维是利用光的全反射的

24、原理传播光信号，与光的干涉无关，故A 错误；B光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，故与光的干涉有关，故B 正确；C光从水或玻璃射到气泡中时，由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射，所以气泡看起来特别明亮，与干涉无关，故C 错误；D白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关，故 D 错误。故选 B。25C 解析：C【解析】所有光在真空中有相同的速度，选项A 错误；在CD、AE边只有 a 光射出，b 光发生了全反射，说明b 光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由cvn知，b光在棱镜里的速度小，选项 B 错误；由折射定律sinsinin知，b 光的折射率大，折射角小，选项C 正确；a光的频率小于b 光的频率，则a 光的波长大于b 光的波长，由lxd知，a 光的相邻亮条纹间距大于b 光的相邻亮条纹间距，选项D 错误；故选C点睛：本题考查了光的折射和干涉现象关键要根据光路图正确判断出折射率的大小，再根据其他量与折射率的关系进行分析.