高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题及答案解析.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及答案解析一、选择题1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，

2、折射角为r，下列正确的是（）Av=nc，=nc0B0=n，v=sinicsinrCv=cn，=cv0D0=/n，v=sinrcsini3半径为 R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，AOB 60，若玻璃对此单色光的折射率n3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（）A3RB2RC 2R DR4一束光线从空气射向折射率为1.5 的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A BC D5图 1、2 是利用 a、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样下列关于a、b 两束单色光的说法正确的是（）A真空中，a光的频率比较大

3、B同一介质中，a光传播的速度大Ca光光子能量比较大D同一介质对a光折射率大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，

4、光的传播路径与方向可能正确的是（）ABCD只有8如图所示，ABC 为一直角玻璃三棱镜的横截面，A30，一束红光垂直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609如图所示，一束可见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

5、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10 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，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11 关于下列光学现象，正确的说法是()A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气射入玻璃时可能发生全反射C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄。12 下列现象中属于光的衍射现象的

6、是A光在光导纤维中传播B马路积水油膜上呈现彩色图样C雨后天空彩虹的形成D泊松亮斑的形成13 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()A2htanCB2hsinCC2hcosCD2h14 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

7、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16 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

8、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17 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18 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319 雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，

9、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光更容易发生明显衍射20 氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数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

10、照射某一金属能发生光电效应，则也一定能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 下列说法不正确的是（）A检验工件平整度的操作中，如图1 所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P 为凹处，Q 为凸处B图 2为光线通过小圆板得到的衍射图样C

11、图 3 的原理和光导纤维传送光信号的原理一样D图 4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样23 为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为A73rB43rC34rD3 77r24 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与通常观察到的月全

12、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【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：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2B 解析：B【解析】试题分析：光在水中的传播速度是c

13、vn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3A 解析：A【解析】【分析】【详解】光路图如图所示，1=60根据，得：2=30由几何关系得：光线射到底边上时的入射角3=30光线在底边折射时，由折射定律得可得：4=60由几何知识得：CO=CB，所以在OCD 中可得：所求距离；故选项 A 正确【点睛】先根据折射定律求出光线2 在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线 1 在底面上的折射角，根据几何知识求解即可【考点】光的折射定律4C 解析：C【解析】光由空气射向玻璃，折射角

14、小于入射角，反射角等于入射角，故C正确5B 解析：B【解析】A、a 光照射产生的条纹间距大于b 光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式Lxd知，a 光的波长大于b 光的波长，A 正确 B、由cf结合波长关系知a 光的频率小于 b 光的频率，而hf可得 a 光光子能量比较小，B错误 C、D、由cvn可知 a光的频率小，折射率小，则波速较大，即两种光在同一介质中的传播速度满足abvv，C 正确、D 错误.故选 AC.【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式Lxd，以及知道波长、频率的大小关系，注意光电效应方程的内容6C 解析：C【解析】A、根据折射率定义公式sinsininr，从

15、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，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

16、；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

17、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8C 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

18、 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。9D 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；

19、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。10D 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.11C 解析：C【解析】【详解】A光在介质中传播速度，其中 n 是折射率，由于蓝光折射率大于红光折射率，所以蓝光传播速度比红光慢，不符合题意；B光从光密介质射向光疏介质时，才会发生全发射

20、，空气属于光疏介质，而玻璃属于光密介质，不会发生全发射，不符合题意；C视深 h 与实际深度H 关系为：，所以鱼的实际深度比看到的要深，符合题意；D条纹间距，由于红光波长大于蓝光波长，所以红光得到的条纹间距较宽，不符合题意。12D 解析：D【解析】光在光导纤维中传播为光的全反射现象，A 错误；马路积水上的油膜呈现彩色图样，是因为日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，故B 错误；雨后天空出现彩虹属于光的折射现象，故C 错误；光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故D 正确13A 解析：A【解析】【详解】在圆形亮斑边缘从空气射入水中的光线

21、，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，

22、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。15B 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，

23、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16B 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17D 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

24、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18C 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

25、有位置都被照亮，B 错误；故选 C。19C 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

26、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。20A 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最大，BC 错误；的波长小于的波长，故的频率

27、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 B22D 解析：D【解析】A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q 处凸起，故A 正确；B、图为光线通过小圆板得到的衍射图

28、样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B 正确；C、沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故C正确；D、立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故 D 错误；错误的故选D23A 解析：A【解析】【详解】只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，根据几何关系有2213sin4rCnrh所以73hr故 A 正确，BCD 错误；故选 A【点睛】以大头针末端为研究对象，只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，作出光

29、路图，根据全反射的临界角公式求解即可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。25C 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”