高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题及解析(1).pdf

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1、高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题及解析(1)一、选择题1如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b 两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在 AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是()A在真空中，a 光光速大于b 光光速B在真空中，a 光波长大于b 光波长Ca 光通过棱镜的时间大于b 光通过棱镜的时间Da、b 两束光从同一介质射入真空过程中，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角2如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M 与 N 平行，一束光射到表面M 上，(光束不与 M 平行)如果入射角大于临界角，光在表面M 即发生反射。无论

2、入射角多大，光在表面M 也不会发生全反射。可能在表面N 发生全反射。由于 M 与 N 平行，光只要通过M，则不可能在表面N 发生全反射。则上述说法正确的是()A B C D3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 D4一细光束由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5a、b 两种单色光以相同

3、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6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 光通过同一双缝干涉装置，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

4、电压高7如图所示为用a、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（）ABCD只有8如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b 两束单色光则A玻璃对a、b光的折射率满足nanbBa、b 光在玻璃中的传播速度满足vavbC逐渐增大入射角，a 光将先消失D分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离a 光大于 b 光9红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则A绿光也一定能发生全反射B红光也一定能发生全反射C红、绿光都能发生全反射D红、绿光都不能发生全反射

5、10ABCDE 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11 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

6、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()ABCD12 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 E1n213 如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部内窥镜有两组光导纤维，

7、一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察光在光导纤维中的传输利用了()A光的全反射B光的衍射C光的干涉D光的折射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 下列说法正确的是（）A麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在B光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原

8、理C光的偏振现象说明光是纵波D微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的16 1966 年华裔科学家高锟博士提出一个理论：直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来做为光的波导来传输大量信息，43 年后高锟因此获得2009 年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的（）A图甲中，弯曲的水流可以导光B图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像C图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色D图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象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

9、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 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19 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

10、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20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21 某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n如图甲所示，O 是圆心，MN 是法线，AO、BO 分别表示某次测量

11、时光线在空气和玻璃砖中的传播路径该同学测得多组入射角i 和折射角r，做出 sin i-sin r 图像如图乙所示则A光由 A 经 O 到 B，n=1 5B光由 B 经 O 到 A，n=1 5C光由 A 经 O 到 B，n=067D光由 B 经 O 到 A，n=0 6722 一半径为 R 的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如下图所示.图中 O 为圆心，MN 为竖直方向的直径.有一束细光线自O 点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O 点的距离为d 时，从玻璃砖射出的光线刚好消失.则此玻璃的折射率为（）A22RRdB22RdRCRdDdR

12、23 如图所示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则下列说法中正确的是（）A如 果 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24 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25

13、 如图所示是一透明玻璃球体，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【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】【分析】【详解】因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折射率nanb，a光的频率ab，光在真空中的传播速度相等，A 错误；由 得 B 错误；由v和 t得 C 正确；根据sinC得 a光的临界角小于b光的临界角，

14、D 错误2D 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两个表面平行，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】解决本题的关键是掌握全反射的条件，灵活运用光路的可逆性分析玻璃砖的光学特性3A 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

15、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，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4A 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

16、：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5B 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，

17、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6C 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，入射角相同，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，依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，因此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，入射角相同，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，

18、在真空中a 光波长大于b 光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此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】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系7A 解析：A【解析】由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b 光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式 x=Ld 可知，a光的波长长，则同一介

19、质对a 的折射率小，对b 光的折射率大根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故正确，错误由sinC=1n分析可知，a光的临界角较大当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b 光，若 b 不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射从棱镜射出，故正确，错误故选A.点睛：解决本题是掌握光学的基本知识：双缝干涉相邻条纹间距公式x=Ld、折射定律、临界角公式sinC=1n和全反射的条件要知道折射率越大，介质对该光的折射率越大8A 解析：A【解析】【详解】A、由图可知a 光偏折程度大，则玻璃对a 光的折射率大，a光的频率

20、较大，故A 正确 B、a 光的折射率大，则根据光速公式cvn，知 b 光在该玻璃中的传播速度比a 大，故 B 错误 C、由1sinCn分析知，a 光的临界角比b 光的小，则让该复色光从玻璃射向空气，逐渐增大入射角，a 光的入射角先达到临界角，则a 光先发生全反射，折射光线消失，但产生反射光线，故C错误D、a光的频率大，波长短，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，可知a 光形成的干涉条纹间距比b 光的小，故D 错误故选A【点睛】解决本题的关键在于根据光的偏折程度分析折射率的大小，掌握光的频率、波长、传播速度与折射率、临界角的关系，并能熟练运用.9A 解析：A【解析】红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在

21、减小，折射率在增大，根据公式可得：同一介质对红光折射率小,对绿光折射率大,所以发生全反射时,红光的临界角最大,绿光的临界角最小.若黄光发生全反射,则绿光一定能发生全反射.，A 正确，思路分析：红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，再根据公式分析试题点评：做本题的关键是知道对红橙黄绿蓝靛紫七种光的折射率的变化10C 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

22、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.11C 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

23、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。12C 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13A 解析：A【解析】光在光导纤维中传播时，其入射角大于或等于临界角，光线只能在光导纤维中传播，折射不出去，是利用了全反射，A 正确14D 解析：D【解析】【分析】【详解】A设折射角为，

24、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

25、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.麦克斯韦提出了电磁波理论，赫兹通过实验进行了验证，故A 错误；B.光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故B 错误；C.光的偏振现象说明了光是横波，故C 错误；D.微波与食物中水分子的固有频率接近时，发生共振使热运动加剧从而实现加热的目的，故 D 正确.16A 解析：A【解析】图甲中，弯曲的水流可以导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

26、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

27、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”18A 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

28、射出，所以光线只能从圆孤1NF射出，A正确19B 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20D 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，

29、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.21B 解析：B【解析】【分析】【详解】由图线可知sin0.621sin0.93irn，可得n=15；因i是入射角，r是折射角，折射角大于入射角，故光由B 经 O 到 A，故选 B22C 解析：C【解析】【详解】根据题意可知，当入射光线与O 点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在 MN 圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图根据几何知识得：dsinCR1sinCn,联立得：RndA.22RRd与上述计算结果Rnd不相符，

30、故A 错误；B.22RdR与上述计算结果Rnd不相符，故B 错误；C.Rd与上述计算结果Rnd相符，故C 正确；D.dR与上述计算结果Rnd不相符，故D 错误。23A 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】本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用

31、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；24A 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25A 解析：A【解析】【详解】A：如图所示：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。