高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题及答案(3).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答案(3)一、选择题1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2先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光，比另一种单色光（）A.在真空中的波长较短B.在玻璃中传播的速度较大C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大D.其在

2、空气中传播速度大3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=sinrcsini4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 B

3、v1v2 C E1n25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 D6如图所示，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7公园里灯光喷泉的水池中有处于

4、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8一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9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

5、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10 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11 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

6、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12 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边不会有光线射出13 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

7、，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 如图，半径为R 的半圆柱玻璃体置于水平桌面上，半圆柱玻璃体的上表面水平，半圆柱玻璃体与桌面相切于A 点。一细束单色光经球心O 从空气中射入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为60，出射光线射在桌面上B 点处。测得AB 之间的距离为33R，则下列说法正确的是（）A该玻璃体的折射率为62nB该玻璃体折射率为2nC若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O 点23R位置时射入玻璃体的光线在玻璃体下表面处恰好发生全反射D若用同样频率、宽度为R 的光束 CO 沿与玻璃体上表面成30入射，从玻璃体下表面折射出的

8、弧长占圆柱体弧长的1315 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）（）ABCD16 下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的()A用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理BB 光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波C通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致D在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄17 如图，在某种液体内，有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC,底面水平,罩内为空气。发光点D 位于 BC 中点，发出的垂直于BC 的光恰好不能射出液面。下列说法正

9、确的是AD 发出的光照射到CB 界面时可能发生全反射B液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮C液体的折射率为2 33D液体的折射率为3E.液体的折射率为318 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 6719 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

10、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20 如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o、半径为 R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧AB上的光，则AB上有光透出的部分的弧长为（）A16RB14RC13RD5

11、12R21 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22 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 nb23 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

12、色光带24 如图所示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（）ABCD25 下列说法正确的是_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具体应用【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1A 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

13、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。2B 解析：B【解析】试题分析：根据双缝干涉中相邻两条亮条纹间距公式dLx，用同双缝干涉装置做实验条纹间距大的说明波长大，所以A 项错误；波长越大折射率越小，所以C 项错误；在介质中的速度根据公式ncv，折射率越小在介质中传播的速度越大，所以B 项正确；在空气中不同的单色光的速度与在真空中速度相同都等于光速，所以D项错误。考点：本题考查了双缝干涉和不同色光的折射率3B 解析

14、：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4C 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5D 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

15、，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6D 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，故我们从侧面就可以看到小球，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

16、于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C 错误，D 正确7D 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8A 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，

17、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。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

18、 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D10A 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 A11B 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

19、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12D 解析：D【解 析】折 射 不 改 变 光 的 频 率，频 率 相 同，A错

20、 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 面发生全反射，没有光线射出，D正确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

21、，D正确.14C 解析：C【解析】【分析】【详解】AB作出光路图如图根据几何关系可知2222313sin213RABrABRRR根据折射定律可知玻璃体的折射率为sinsin6031sin2inrAB 错误；C根据题意作出光路图，假设光在D点发生全反射已知30r，则60OEDEODEDO根据全反射定律11sinsin603Cn所以光在D点发生全反射，C正确；D若从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的13，作出光路图如图假设光在M点发生全反射，则MN对应的圆心角60MON，则EM对应的圆心角60EOM，则60OPM，故30，入射角与折射角相同，不符合折射定律，所以若用同样频率、宽度为R的光束 C

22、O 沿与玻璃体上表面成30入射，从玻璃体下表面折射出的弧长不可能占圆柱体弧长的13，D 错误。故选 C。15D 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。16C 解析：C【解析】用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A 正确，光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，横波传播方向与振动方向垂直，所以B 正确，通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的色散现象，C错误，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长减小，根据公式lx

23、d，间距变窄，D 正确17C 解析：C【解析】【分析】本题考查光的反射和折射，重点考查全反射时临界角与折射率的关系。【详解】CDE由 D 发出的垂直于BC 的光在上液面的入射角为60，且恰好不能射出液面，则发生全反射，液体的折射率12 3sin 603nC 正确，DE 错误；AD 发出的光照射到CB 界面时入射角最大为60，故不发生全反射，A 错误；BD 发出的垂直于BC 的光恰好不能射出液面，则D 发出的在垂直于BC 之下的光也不能射出液面，液面上方不能看到透明罩所有位置都被照亮，B 错误；故选 C。18B 解析：B【解析】【分析】【详解】由图线可知sin0.621sin0.93irn，可得

24、 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 B19B 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。20B 解析：B【解析】【

25、分析】【详解】根据折射定律有：sin 45sinnr可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30。过 O 的光线垂直入射到AB 界面上点 C射出，C 到 B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大，发生全反射的可能性越大根据临界角公式：1sin2C得临界角为45，如果 AB界面上的临界点为D，此光线在AO 界面上点E 入射，在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为：180-（120+45）=15所以 A 到 D 之间没有光线射出由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为：90-（30+15）=45所以有光透出的部分的弧长为14R。故选 B。【点睛】21A 解析：A

26、【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；22B 解析：B【解析】【详解】由图

27、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23B 解析：B【解析】【分析】【详解】A光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，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

28、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。24D 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。25B 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

29、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】该题考查受迫振动、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