高考物理光学知识点之几何光学分类汇编附答案(1)

高考物理光学知识点之几何光学分类汇编附答案(1)
一、选择题
1．如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜，两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等，两束光折射后相交于图中的P点，以下判断正确的是()
A．在真空中，a光光速大于b光光速
B．在真空中，a光波长大于b光波长
C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间
D．a、b两束光从同一介质射入真空过程中，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角
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
︒
︒
4．一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．图示为一直角棱镜的横截面，。

一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。

已知棱镜材料的折射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）
A．从ab面射出 B．从ac面射出
C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直
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，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106°
B．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106°
C．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5
3
的玻璃
8．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
9．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
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，△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2
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°
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，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
14．下列说法正确的是（）
A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象
B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象
C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象
D．在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最多，电路电流最小15．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 ．12
B ．22
C ．3
D ．3 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．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 θ
D ．sin c θ
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
20．一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()
3
A．该介质的折射率是
B．该介质的折射率是3
C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D．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．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光．对于这两束光，以下说法中正确的是（）
A．单色光a比单色光b的频率高
B ．由水射向空气，a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角
C ．在水中a 光的传播速度小于b 光的传播速度
D ．如果b 光能使某金属发生光电效应，则a 光也一定能使该金属发生光电效应
23．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
24．如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中S 为发光点，T 是望远镜，平面镜O 与凹面镜B 构成了反射系统。

八面镜距反射系统的距离为AB ＝L （L 可长达几十千米），且远大于OB 以及S 和T 到八面镜的距离。

现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当转动频率达到0f 并可认为是匀速转动时，恰能在望远镜中第一次看见发光点S ，由此迈克尔逊测出光速c 。

根据题中所测量的物理量得到光速c 的表达式正确的是（ ）
A ．04Lf c =
B ．08Lf c =
C ．016Lf c =
D ．032Lf c =
25．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
λ D ．光在B 点会发成全反射
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
因为两束光折射后相交于图中的P点，根据折射定律可知a光的折射率n a＞n b，a光的频率νa＞νb，光在真空中的传播速度相等，A错误；由λ＝得B错误；由v＝和t＝得C正确；根据sinC＝得a光的临界角小于b光的临界角，D错误．
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．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．B
解析：BD
【解析】由得，得到全反射临界角．射到光线ac面的光线，入射角等于30°，小于临界角C，不发生全反射，则ac面上有光射出，也有反射，此反射光射到ab面上时入射角为60°，发生全反射，而不能从ab面射出．如图，射到光线bc面
的光线，入射角i=0°，则光线从bc 面垂直射出，AC 错误BD 正确．
6．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。

7．D
解析：D
【解析】 因3tan 4
d a α==，则0=37α，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：sin 2sin n βα=
=34sin 255β=>，则053β>，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；装入玻璃的折射率越大，则折射角β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β=900，则00sin sin 905sin sin 373
n βα===，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．
8．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
c v
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 hν
=，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．
9．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.
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．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 603sin sin 30r n i ︒
︒===，故A 错误； B 、红光在玻璃中的传播速度大小为：8
8m 310s 3C V n ===⨯，故B 错误； C 、设临界角为C ，则33sin ,60C 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。

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 。

考点： 光的折射定律 全反射 13．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB 、波在传播的过程中频率和周期保持不变，在玻璃中，红光的传播速度为c v n =，故红光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长cT vT n λ==
，波长发生改变，故AB 错误；
CD 、紫光与红光以相同入射角入射，光从光疏介质射入光密介质，折射角一定小于全反射的临界角，所以能再次从玻璃砖中穿出来，故C 错误，因为sin sin n θγ
=，紫光的折射率大于红光的折射率，故在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小，D 正确。

14．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A ．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故A 错误；
B ．光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射的性质，故B 正确；
C ．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C 错误；
D ．在LC 振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最小，电路电流最大，故D 错误。

故选B 。

15．C
解析：C
【解析】
【分析】
顶角A 为30°，则光从AC 面射出时，在玻璃中的入射角i ＝30°.由于出射光线和入射光线的
夹角为30°，所以折射角r ＝60°.由光路可逆和折射率的定义可知n ＝
sinr sini C 项正确．
【详解】 16．A
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．
17．A
解析：A
【解析】
【详解】
A ．三种色光，a 的偏折程度最小，知a 的折射率最小，a 的频率最小，根据c f
λ=，得a 的波长最长，符合题意；
B ．三种色光在真空中传播时，速度相等，都等于光速，不符合题意；
C ．a 的波长最长，再由双缝干涉的条纹间距： l x d
λ∆= 知a 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大，不符合题意；
D ． 根据全反射公式：
1sin C n
= 得：折射率越大，临界角越小，所以c 光的临界角最小，不符合题意
18．B
解析：B
【解析】 试题分析：根据全反射定律可得1sin n θ=，根据折射率与传播速度公式c n v =，两式联立可得sin v c θ=，故B 正确，ACD 错误
故选B
考点：考查了全反射，折射率公式 点评：关键是知道公式1sin n
θ=和c n v = 19．B
解析：B
【解析】 试题分析：由折射定律12
sin sin n θθ=，a 、b 从水中射向空气的折射角1θ相等，而由图可得22a b θθ>，所以a b n n <，所以，A 选项错误；由1sin n C =
,可知a b C C >,所以B 选项正确；由c n v
=，a b v v >，C 选项错误；因为a b n n <，所以a 光的频率小于b 光的频率，而c f λ=，所以a b λλ>，用同一双缝干涉实验装置分别以a 、b 光做实验，由L x d λ∆=
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
20．B
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6030sini sin n sinr sin ︒=
==︒A 错误，B 正确； C ．根据公式sin C =1/n
得：arcsin 453
C =≠︒，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．
21．D
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．
22．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可看出两种光从空气射入水珠时，入射角相同，而b光的折射角小于a光，故b 光的折射率大于a光，b光的频率大于a光，选项A错误；
B．根据
1
sin C
n
=则由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界
角，选项B正确；
C．根据
c
n
v
=，在水中a光的传播速度大于b光的传播速度，选项C错误；
D．由于b光的频率大于a光，所以如果b光能使某金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，选项D错误．
故选B。

23．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；
24．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
从A 点开始经一系列的反射再到达望远镜所通过的距离s =2L ，则光从A 点开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为
0188T
t f == 解得 00
21618s L c Lf t f ===
故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

25． A 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。