高考物理光学知识点之几何光学全集汇编(1)

高考物理光学知识点之几何光学全集汇编(1)一、选择题1．如图所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2．若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，则下列判断中正确的是( )A ．n 1< n 2，光通过光缆的时间等于1n L cB ．n 1< n 2，光通过光缆的时间大于1n L c C ．n 1> n 2，光通过光缆的时间等于1n L c D ．n 1> n 2，光通过光缆的时间大于1n L c2．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是A ．内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B ．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D ．频率越大的光在光纤中传播的速度越大3．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)①如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射。

②无论入射角多大，光在表面M也不会发生全反射。

③可能在表面N发生全反射。

④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．①③ B．②③ C．③ D．②④6．有一束波长为6×10－7m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则A．介质的折射率是2B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／sC．这束光的频率是5×1014HzD．这束光发生全反射的临界角是30°7．如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为θ．12AP AD=，则( )A．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin 1 2 nB．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin5 5nC．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 12n＜21n-D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足25＜21n-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n a>n bB．a、b光在玻璃中的传播速度满足v a>v bC．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．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ）A．向上移动 B．向下移动C．不动 D．可能向上移动，也可能向下移动10．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11．如图所示，一束红光从空气穿过平行玻璃砖，下列说法正确的是A．红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化B．红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化C．若紫光与红光以相同入射角入射，则紫光不能穿过玻璃砖D．若紫光与红光以相同入射角入射，在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小12．在玻璃中有一个截面为三角形的柱状真空空腔，a, b两束单色光以同样的入射角 由玻璃射入空腔，部分光路如图，下列说法正确的是（）A．若增大b光在空腔内先消失B．若改变 ，a光通过空腔的时间一定比b光短C．在同一双缝干涉装置的干涉条纹a光较宽D．若将两个相同的小球分别涂上a、b两种颜色放在同样深度的水中，在水面上看涂a颜色的小球较浅13．如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为( )A．12B．22C．3D．3314．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C．a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．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。

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．如图所示，三束细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 ．a 为波长较长的光B ．当它们在真空中传播时，a 光的速度最大C ．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小D ．若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大18．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( )A ．2htanCB ．2hsinC C ．2hcosCD ．2h19．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（ ）A ．a 光的频率比b 光大B ．水对a 光的折射率比b 光大C ．a 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20．某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为θ， c 为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是 （ ）A ．B ．C ．cos c θD ．sin c θ21．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θ切磨在12θθθ<<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2θθ>，光线一定在OP 边发生全反射B ．若2θθ>，光线会从OQ 边射出C ．若1θθ<，光线会从OP 边射出D ．若1θθ<，光线会在OP 边发生全反射22．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A ．a 光的频率小于b 光的频率B ．a 光光子能量小于b 光光子能量C ．玻璃砖对a 光的折射率大于对b 光的折射率D ．a 光在玻璃砖中的速度大于b 光在玻璃砖中的速度23．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 ( )A ．B ．C．D．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（）A．B．C．D．25．一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（）A．OM为复色光，ON为紫光B．OM为复色光，ON为红光C．OM为紫光，ON为复色光D．OM为红光，ON为复色光【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．D解析：D【解析】【分析】【详解】如图所示，欲使光在1n 和2n 的界面上发生全反射，需有12n n >，光在介质1n 中的传播最长路程为sin L x C =，传播速度为1c v n =，则最长时间1sin Ln x t v c C ==，所以光通过光缆的时间大于1n L c，故D 正确，ABC 错误． 2．B解析：B【解析】试题分析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射．A 错，B 对；波长越短的光，频率越大，介质对它的折射率n 越大，根据公式，光在光纤中传播的速度越小，CD 错，所以本题选择B 。

考点： 光的折射定律 全反射 3．D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c v n =、1sin C n=、0Km E h W γ=-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c v n =可得在玻璃中传播时a 光的速度最大，B 错误；根据1sin C n=可得a 光的临界角最大，C 错误；根据光电效应方程0Km E h W γ=-，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．4．D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．5．D解析：D【解析】①、②、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①错误，②正确．③、④、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③错误，④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．6．C解析：C【解析】该介质的折射率为sin452sin30n ︒==︒，A 错误；光在介质中传播的速度是883210/2c v m s n ===⨯，该束光的频率为8147310510/610v f m s λ⨯===⨯⨯－，B 错误C 正确；因为12sin 2C n ==，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 7．B解析：B【解析】A 、B 、当光束进入长方体后恰好射至AD 面上D 点时，角θ的值最小．设此时光线在AB 面的折射角为α．根据几何知识得：22sin APAP AD α=+12AP AD =代入解得：5sin α=，由sin sin n θα=得：5sin sin n θα==，可得5arcsin θ=，故A 错误，B 正确．C 、D 、设光束射AD 面上的入射角为β，若要此光束在AD 面上发生全反射，则必须有β≥C ，得到1sin sin C n β≥=，由几何知识得：α+β=90°，可得：2221sin cos 1sin 1sin 1C n αββ==-≤-=-sin sin n θα=得2sin sin 1n n θα=<-21n θ≤-AD 面上发生全反射，角θ的范围应满足：25arcsin arcsin 1n θ≤≤-，故C 、D 均错误．故选B ．【点睛】本题是全反射、折射定律、临界角等知识的综合应用，首先要正确作出光路图，运用几何知识研究折射角的正弦．8．A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1sin Cn=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.9．A解析：A【解析】【详解】玻璃的折射率大于空气的折射率，所以同一种光在玻璃中的波长小于在空气中的波长；同样的距离，光在玻璃中的波长的个数多，光程变长。