高考物理光学知识点之几何光学难题汇编含答案(6).pdf

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1、高考物理光学知识点之几何光学难题汇编含答案(6)一、选择题1有关光的应用，下列说法不正确的是（）A拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象D在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理2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=sinrcsini3如图所示，一细束平

2、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4一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A只有频率发生变化 B只有波长发生变化C只有波速发生变化 D波速和波长都变化5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

3、。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如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）ABCD7一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如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是（）AAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短BAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短CAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长DAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长9如图所

4、示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可的厚度相同，已知 sin37 =0.6，cos37=0.8.则A如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106B装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106C装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小D若要将视野扩大到180，需嵌入折射率大于或等于53的玻璃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

5、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，一束可见光射向

6、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14 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（）ABCD15 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

7、如图潜水员在水深为h 的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是()A2htanCB2hsinCC2hcosCD2h17 如图所示，两束单色光a、b 从水下射向A 点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是A水对单色光a 的折射率比对单色光b 的折射率大B在水中a 光的临界角比b 光的临界角大C在水中a 光的速度比b 光的速度小D用同一双缝干涉实验装置分别以a、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距18 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

8、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19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4

9、5o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（）A16RB14RC13RD512R21 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（）A22RRdB22RdRCRdDdR22 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

10、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）D激光束的入射角为=4523 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()ABCD24 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25 如图所示，ABC 为一直角

11、玻璃三棱镜的横截面，A 30，一束红光垂直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60【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.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

12、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。2B 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3D 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

13、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4D 解析：D【解析】光的频率由光源决定，因此光一旦形成，频率不再改变光在不同介质中传播时，波长变化，波速也发生变化，故D 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，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

14、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6B 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

15、。8D 解析：D【解析】试题分析：由图看出两光束的折射角r 相同，因BO的入射角i 较大，由折射定律sins n1iirn，得知 BO的折射率较小，故BO是黄光，AO是紫光；由cvn知，黄光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故BO（黄光）穿过玻璃砖所需时间短，AO（紫光）穿过玻璃砖所需时间长故D正确，ABC错误故选 D考点：光的折射定律【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况关键要抓住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。9D 解析：D【解析】因3tan4da，则0=37，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为74，选项 A 错误；装入玻璃后，根据折射定律：s

16、in2sinn，34sin255，则053，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106，选项 B 错误；装入玻璃的折射率越大，则折射角越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，选项 C 错误；若要将视野扩大到180，则 =900，则00sinsin 905sinsin 373n，则需嵌入折射率大于或等于5/3 的玻璃，选项D 正确；故选D.点睛：对于几何光学，其基础是作出光路图，借助几何知识研究入射角与折射角，再求解折射率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

17、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.11B 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

18、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12D 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 2/10/22cv

19、m 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】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。

20、14D 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。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。16A 解析：A【解析】【详解】在圆形亮斑边缘从空气射入水

21、中的光线，折射角的大小等于临界角C，如图所示，有几何关系可知，此圆形亮斑的直径是：A 符合题意。BCD 不符合题意17B 解析：B【解析】试题分析：由折射定律12sinsinn，a、b 从水中射向空气的折射角1相等，而由图可得22ab，所以abnn，所以，A 选项错误；由1sinnC,可知abCC,所以 B 选项正确；由cnv，abvv，C选项错误；因为abnn，所以 a光的频率小于b 光的频率，而cf，所以ab，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b 光做实验，由Lxd知，a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距，D 选项错误考点：光的折射光在介质中的传播全发射 光的干涉18B 解析：B【解

22、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19D 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

23、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.20B 解析：B【解析】【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

24、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】21C 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，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。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

25、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。23C 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

26、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。24B 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

27、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】【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。