高考物理光学知识点之几何光学基础测试题附答案解析(1)

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题附答案解析(1)一、选择题1．如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了( )A．光的全反射B．光的衍射C．光的干涉D．光的折射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.其在空气中传播速度大3．两束不同频率的平行单色光。

、从空气射入水中，发生了如图所示的折射现象（a>）。

下列结论中正确的是（）A．光束的频率比光束低B．在水中的传播速度，光束比小C．水对光束的折射率比水对光束的折射率小D．若光束从水中射向空气，则光束的临界角比光束的临界角大4．一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5．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A2B．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°6．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C．A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7．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8．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＜θ≤arcsin21n-D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 25n＜θ≤arcsin21n-9．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则A．绿光也一定能发生全反射B．红光也一定能发生全反射C．红、绿光都能发生全反射D．红、绿光都不能发生全反射10．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b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，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是A．出射光线不一定与入射光线平行B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射（90θ<︒）D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射12．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13．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∠ABD＝30°，光在真空中的传播速度为c、波长为λ，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λD．光在B点会发成全反射14．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．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，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（）A．A B．B C．C D．D15．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．316．下列说法正确的是（）A．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在B．光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理C．光的偏振现象说明光是纵波D．微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的17．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18．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19．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A．D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23C．液体的折射率为D．液体的折射率为3E.液体的折射率为320．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A．a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C．a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21．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n>2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．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能22．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大23．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24．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25．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，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【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1．A解析：A【解析】光在光导纤维中传播时，其入射角大于或等于临界角，光线只能在光导纤维中传播，折射不出去，是利用了全反射，A 正确．2．B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λdL x Δ ，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nc v =，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 3．C解析：C【解析】试题分析：光束b 的偏折角大，水对光束b 的折射率，光束b 的频率大，波长小，速度小，临界角小，故选C考点：考查光的折射点评：本题难度较小，熟记7中单色光中折射率、频率、波长、速度和临界角的大小关系 4．A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=fλ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。

5．C解析：C【解析】该介质的折射率为sin45sin30n ︒==︒，A 错误；光在介质中传播的速度是8810/c 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1sin 2C n ==，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 6．D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=λγ知，在真空中，A 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D ．7．C解析：C【解析】A 、根据折射率定义公式sin sin i n r =，从空气斜射向玻璃时，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n a ＜n b ，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n a ＜n b ，根据cv n=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；根据E h ν=，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E km 较小，根据qU c =E km ，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．8．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 AP 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 nαββ==-≤-=-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 15n n 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．9．A解析：A【解析】红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，根据公式可得：同一介质对红光折射率小,对绿光折射率大,所以发生全反射时,红光的临界角最大,绿光的临界角最小.若黄光发生全反射,则绿光一定能发生全反射.，A正确，思路分析：红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，再根据公式分析试题点评：做本题的关键是知道对红橙黄绿蓝靛紫七种光的折射率的变化10．C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sinsininγ=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lxdλ∆=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系进行分析.11．D解析：D【解析】【分析】根据折射定律和光路的可逆性分析出射光线与入射光线的关系．产生全反射的必要条件是光线必须由光密介质射入光疏介质．运用几何关系和光路可逆性分析光线能否在界面b上发生全反射现象．【详解】由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射光线平行，故A错误．根据几何知识可知：光经过表面b上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：所以不管入射角多大，不可能在b表面和a表面发生全反射，故BC错误，D正确．故选D．解决本题的关键知道光的传播的可逆性原理，以及掌握全反射的条件，由此记牢平行玻璃砖的光学特性．12．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。