高考物理光学知识点之几何光学分类汇编附答案解析(6)

高考物理光学知识点之几何光学分类汇编附答案解析(6)
一、选择题
1．一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
2．下列现象中属于光的衍射现象的是
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
3．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于
A．sin50 sin55
︒
︒
B．sin55 sin50
︒
︒
C．sin40 sin35
︒
︒
D．sin35 sin40
︒
︒
4．如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是()
A． B．
C． D．
5．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）．
A．B．
C．D．
6．两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
7．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
8．如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上．从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是
①看到A中的字比B中的字高
②看到B中的字比A中的字高
③看到A、B中的字一样高
④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高
A．①④ B．只有① C．只有② D．③④
9．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F
θ=︒，E、F分别为边AB、BC的中点，则
点，已知入射方向与边A B的夹角30
A．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行
B．该棱镜的折射率为3
C．光在F点发生全反射
D．光从空气进入棱镜，光速变大
10．光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种.阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。

连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低.关于光在连型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是( )
A．
B．
C．
D ．
11．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
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（ ）
A ．2222πv c v h -
B ．2
2
2πc v h C ．222πv c v
h - D ．2222)(πc v c h - 13．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．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sin sin i n r
=，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 ．D 15．如图是一个14
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EE 1、FF 1、GG 1、HH 1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
16．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
17．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
18．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）
A．a光光子的能量小于b光光子的能量
B．若增大入射角i，则a光可能先消失
C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距
D．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长短
19．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=1．5
B．光由B经O到A，n=1．5
C．光由A经O到B，n=0．67
D．光由B经O到A，n=0．67
20．2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（）
A．1
6
R
πB．
1
4
R
π
C．1
3
R
πD．
5
12
R
π
21．如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M．则下列说法中正确的是（）
A．如果 a为蓝色光,则b可能为红色光
B．在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率大
C．棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角大
D．a光的折射率小于b光折射率
22．如图所示，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b，波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则()
A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a<n b
C．λa<λb，n a <n b D．λa>λb，n a >n b
23．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
24．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
A2
B．红光在玻璃中的传播速度大小为8
210m/s
⨯
C．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
1．D
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.
2．D
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．
3．C
解析：C
【解析】根据折射定律可得
()
()
sin9050sin40
sin9055sin35
n
︒-︒︒
==
︒-︒︒
，C正确．
【点睛】注意公式
sin
sin
i
n
r
=中的角为入射线（折射线）与法线的夹角．
4．A
解析：A
【解析】试题分析：根据折射定律垂直于射向界面的光线不发生偏折，由光疏介质射向光密介质折射角变小．
垂直射向玻璃时，光线不发生偏折，到达玻璃底面时，若入射角大于临界角则发生反射，没有折射光线．故A有可能，A正确；由空气射向玻璃，时光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，没有折射光线，故B错误；若光线到达玻璃的底面时入射角小于临界角则同时发生折射和反射，但应该空气中的折射角大于玻璃中的入射角，故C错误；由空气射向玻璃时，同时发生折射和反射，但应该玻璃中的折射角小于空气中的入射角，故D错误．
5．B
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．
6．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7．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
c
v
n
=知，b光在棱镜里的速度
小，选项B错误；由折射定律
sin
sin
i
n
γ
=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
l
x
d
λ
∆=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.
8．A
解析：A
【解析】
【分析】
判断光的折射现象，要对折射的定义理解清楚，光从一种透明介质斜射入另一种透明介质中时，传播方向一般会发生改变，这是光的折射，当光线垂直入射时，传播方向不改变。

【详解】
如图所示：
折射只有在入射角不等于0°的时候才发生，当人眼通过半球看的时候进入眼睛的光线恰恰是从球面法线方向出来的光线，所以不发生折射，通过球体观察物像重合，则看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高；
通过立方体观察时，由于光线发生了折射角，折射角大于入射角，所以看到的像比物高，即看到A中的字比B中的字高，故①④正确，应选A。

【点睛】
此题主要考查学生对光的折射的理解和掌握，解答此类题目，画图解答，效果会更好。

9．B
解析：B
【解析】
【分析】
由几何关系可知入射角和折射角，由折射定律可求得折射率；求出三棱镜的临界角可以判断F点能否发生全反射；由波速v=c/n可得出波速的变化；由折射现象可知光束能否平行．
【详解】
三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错误；在E
点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，由
60
3
30
sin
n
sin
︒
==
︒
3；
故B正确；光从三棱镜射向空气的临界角
131
sin
2
C
n
==>，则C>300，而光在F点的
入射角为300<C，则不可能发生全反射，选项C错误；由公式v=c/n可知，光从空气进入棱镜，光速变小，故D错误；故选B.
10．C
解析：C
【解析】
试题分析：首先我们看最左端光线刚进入时的情况，光由空气进入内芯，由于内芯有一定的折射率，故折射角会变小，而选项AD中的折射角都大于入射角，故选项AD错误；又因为光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，所以光线进入纤维中后折射角会变化，而不是像B中不变，故选项B错误，C正确；当折射率减小时，其折射角与入射角的差值会变小，且在边缘时光会发生全反射，故光又会折回这种介质中，形成如图C所示的传播轨迹。

考点：光的折射。

11．D
【解析】
【详解】
AB.小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射，在水面上可以看到一个圆形亮斑，但不是充满水面的圆形亮斑，故AB错误；
CD.由于光的折射，在水面上可看到比小球浅的发光小球的像，如图所示，选项C错误，D 正确.
12．A
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=
22
R h
+=
v
c
，故R=
22
c v
+
，故区域的面积S=πR2=
2
2
2
2
π
v
c
v
h
-，选项A正确。

考点：折射率，临界角。

13．D
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。

14．B
解析：B
【解析】
【分析】
AD ．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．
15．A
解析：A 【解析】试题分析：由临界角公式1sin C n =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12sin 5C n ==．设圆弧的半径为R ， 2sin 5
R C R =，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．
16．D
解析：D
【解析】
试题分析：由全反射的临界角满足1sin C n
=，则入射角满足i C ≥发生全反射；作出光路可知当2θθ＞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1θθ＜时，光线在PO 边上的入射角较大，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.
17．A
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．
18．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．由折射率的定义式可知
sin sin i n r
= 通过比较a 光折射率大，频率大，光子的能量大于b 光光子的能量，故A 错误； B ．从空气射向玻璃不可能发生全反射，增大入射角i ，当入射角为直角时，a 光、b 光同时消失，故B 错误；
C ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，条纹间距l x d
λ∆=
a 光频率大，波长短，条纹间距小于
b 光条纹间距，故C 错误；
D ．光线通过玻璃砖比较折射角，可知a 光折射率大，频率大，波长短，故D 正确。

故选D 。

19．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】 由图线可知sin 0.621sin 0.93i r n
===，可得n=1．5；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B ．
20．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
根据折射定律有：
sin 45sin n r
︒= 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：
sin
C = 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1
4
R π。

故选B。

【点睛】
21．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
由图看出，a光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a光的折射率大于b
光折射率，若a为蓝光，b可能为红光．故A正确，D错误．由
c
v
n
=，知a光的折射率大
于b光折射率，则在该三棱镜中a色光的传播速率比b光的传播速率小，故B错误．由临
界角公式
1
sinC
n
=分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b色光的临界角小，故C错
误．故选A.
【点睛】
本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大．在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆；
22．B
解析：B
【解析】
【详解】
由图知，三棱镜对b光的折射率较大，又因为光的频率越大，介质对光的折射率就越大，
所以n a<n b，故b光的频率大于a光的频率，在根据
c
v
λ
=，所以b光的波长小于a光的波
长，即λa>λb.
A．λa<λb，n a>n b与分析结果不相符；故Ａ项错误．
B．λa>λb，n a<n b与分析结果相符；故B项正确．
C．λa<λb，n a<n b与分析结果不相符；故C项错误．
D．λa>λb，n a>n b与分析结果不相符；故D项错误．
23．C
解析：C
【解析】
【分析】
根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大，可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小，以及波长、临界角等大小情况，然后以及相关物理知识即可解答．
【详解】
A．由
C
v
n
=可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A错误；
B．以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，故B错误；
C．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式
1
sin C
n
=可知，红光的折射率小，临界
角大，故C正确；
D．用同一装置进行双缝干涉实验，由公式
L
x
d
λ
∆=可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，
故D错误．
24．B
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。

25．C
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：
sin sin 60
sin sin 30r n i ︒
︒
===A 错误；
B 、红光在玻璃中的传播速度大小为：8
8m 10s
C V n ===，故B 错误；
C 、设临界角为C ，则sin ,6032
C C ︒=<<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sin sin i n r =
，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。