高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题含解析.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含解析一、选择题1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）（）ABCD2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3一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

2、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4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5频率不同的两束单色光1 和 2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是()A单色光1 的波长小于单色光2 的波长B在玻璃中单色光1 的传播速度大于单色光2 的传播速度C单色光1 通过玻璃板所需的时间小于单色光2 通过玻璃板所需的时间D单色光1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单

3、色光2从玻璃到空气的全反射临界角6一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7如图所示，一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，c光的波长最大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小D对同一双缝干涉装置，a 光干涉条纹之间的距离最小8如图所示，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

4、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9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

5、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 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

6、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 光在真空中的传播速度为c，在水中的传播速度为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

7、射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弧长占圆柱体弧长的1315 一束只含红光和紫光的复色光沿PO 方向射入玻璃三棱镜后分成两束光，

8、并沿OM 和ON方向射出，如图所示，已知OM和ON两束光中只有一束是单色光，则（）AOM 为复色光，ON 为紫光BOM 为复色光，ON 为红光COM 为紫光，ON 为复色光DOM 为红光，ON 为复色光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 如图是一个14

9、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18如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a 光和 b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色（见图乙）则一下说法中正确的是（）Aa 光的频率比b 光大B水对 a 光的折射

10、率比b 光大Ca光在水中的传播速度比b光大D在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比b 光窄19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20 如图所示，一束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。下列判断不正确的是Aa 光的频率小于b 光的频率Ba 光光子能量小于b 光光子能量C玻璃砖对a光的折射率大

11、于对b光的折射率Da 光在玻璃砖中的速度大于b 光在玻璃砖中的速度21 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22 雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是Aa光线是红光，b光线是紫光B当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮Ca 光在水滴中的传播时间比b 光在水滴中的传播时间长D遇到同样的障碍物，a 光比 b 光更容易

12、发生明显衍射23 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（）A16RB14RC13RD512R24 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，其折射率可以为负值（n 0），称为负折射率材料位于空气中的这类材料，入射角 i 与折射角r 依然满足sinsininr，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入

13、，下表面射出若该材料对此电磁波的折射率n=-1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是（）AABBCCDD25 如图所示，ABC 为一直角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1D 解析：D【解析】【详解】设该介质的临界角为C，则112sinCn，C=45

14、，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。2D 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

15、照射出的光电子最大初动能最大，D 正确3D 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4D 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，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C 错误，D 正确5A 解析：AD【解析】试题分析：由折射光路可知，单色光1 的折射率大于单色光2，则单色光1 的频率

16、大于单色光2，单色光1 的周期小于单色光2，根据，所以单色光1 的波长小于单色光 2 的波长，选项 A 正确；根据在玻璃中单色光1 的传播速度小于单色光2 的传播速度，选项B错误；根据，所以单色光1 从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光 2 从玻璃到空气的全反射临界角，选项D 正确；设光线由空气射向玻璃时的入射角是 折射角为，则，设玻璃的厚度为d，则光线在玻璃中的路程为，穿过玻璃的时间为，联立以上各式可得：，特殊的，当=00时，n 越大则 t 越大，所以单色光1 通过玻璃板所需的时间大于单色光2通过玻璃板所需的时间，选项C错误。考点：此题考查了光的折射定律、全反射现象及光在介质中的传播规律。视

17、频6A 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。7C 解析：C【解析】【详解】A由光路图可知，c 光的偏转程度最大，则c 光的折射率最大，频率最大，根据cf知，c光的波长最小，故A 错误；Bc 光的折射率最大，根据cvn知，c 光在玻璃中传播的速度最小，故B 错误；C根据1sinCn知，c 光的折射率最大，则c 光发生全反射的临界角最小

18、，故C 正确；D a光的频率最小，则波长最长，根据Lxd知，a 光干涉条纹之间的距离最大，故D错误；故选 C【点睛】根据光线的偏折程度比较出各种色光的折射率，从而得出频率的大小，根据cf得出波长的大小，根据cvn比较在三棱镜中的传播速度大小，根据1sinCn比较发生全反射的临界角大小；根据波长的大小，结合Lxd比较干涉条纹间的间距大小8D 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：sin2sinn，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

19、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9D 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

20、；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.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

21、系进行分析.11B 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

22、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。13A 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

23、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。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

24、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CO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】ON 为反射光，应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一束光发生了全反射；而红光与紫光相比较，紫光的折射率较大，临界角较小，故紫光发生了全反射；可知OM 应为红光故 D 正确，ABC 错误故选D.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

25、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17A 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

26、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，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆孤1NF射出，A正确18C 解析：C【解析】试题分析：由图乙可知a 光发生全反射的临界角大，由1sinCn可知 a 光的折射率小，即频率小，波长长，故选项AB错误；由cvn可知选项C 正确；由Lxd可知选项D错误考点：全发射；单色光的特点19B 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

27、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20C 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

28、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。21D 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22C 解析：C【解析】【详解】AD a、b 两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a 光的折射角小于b 光，根据折射定律可知，a 光的折射率大于b 光，所以a 是紫光，b 是红光，a 光的波长小于b 光，水滴

29、背面发生全反射时b 光更容易发生明显的衍射现象，故AD 错误；B光在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B 错误；C令太阳光在水滴表面发生折射现象时，a 光的折射角为，b 光的折射角为，则球形水滴的半径为R，所以 a 光在水滴中的传播路径长为xa=4R?cosb 光在水滴中传播的路径长为xb=4Rcos因为 ，所以xa xb又因为光在介质中的传播速度为cvn，因为 nanb，所以va vb光在水滴中的传播时间为xtv，所以a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长，故C正确。故选 C。23B 解析：B【解析】【分析】【详解】根据折射定律有：

30、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】24B 解析：B【解析】【分析】【详解】AD

31、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，同侧的折射角等于入射角，故B 正确，C 错误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。