高考物理光学知识点之几何光学解析含答案(2)

高考物理光学知识点之几何光学解析含答案(2)

一、选择题

1．有关光的应用，下列说法不正确的是（ ）

A ．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度

B ．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象

C ．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象

D ．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理

2．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

22πc v h

C ．222πv

c v

h - D ．2222)(πc v c h - 3．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

4．某单色光在真空中传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度为v ，波长为λ，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 ，折射角为r ，下列正确的是（ ） A ．v=

n

c

，λ=n c 0λ

B ．λ0=λn，v=sini

csinr

C ．v=cn ，λ=

c

v

0λ

D ．λ0=λ/n，v=

sinr

csini

5．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

6．如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是

A．a光的能量较大

B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度

C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射

D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角

7．一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

8．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

2

B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／s

C．这束光的频率是5×1014Hz

D．这束光发生全反射的临界角是30°

9．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

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．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

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θ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θ，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，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．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

3

3

R，则下列

说法正确的是（）

A．该玻璃体的折射率为

6 n=

B．该玻璃体折射率为2

n=

C．若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O点2

3

R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1 3

15．一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

16．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．1

2

B．

2

2

C．3D．

3

3

17．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。18．1966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

19．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

20．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

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．用a．b．c．d表示4种单色光，若①a．b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b．c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；③用b．d 照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a．b．c．d分别可能是( ) A．紫光．蓝光．红光．橙光B．蓝光．紫光．红光．橙光

C．紫光．蓝光．橙光．红光D．紫光．橙光．红光．蓝光

23．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

C．λa<λb，n a λb，n a >n b

24．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时

A．速度相同，波长相同B．速度不同，波长相同

C．速度相同，频率相同D．速度不同，频率相同

25．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

【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】

【详解】

A.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度，故A错误；

B.增透膜是利用薄膜干涉，故B正确；

C.用三棱镜观察白光，由于三棱镜对不同色光的折射率不同，进出三棱镜的偏折角度不同，出现了不同色光的色散，故C正确；

D.光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，故D正确。

2．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

22 R h

+=

v

c

，故

22

c v

+

S=πR2=

2

2

2

2

π

v

c

v

h

-，选项A正确。

考点：折射率，临界角。

3．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．

4．B

解析：B 【解析】

试题分析：光在水中的传播速度是c v n =．折射率12sin n sin θθ=，则21sin v c sin θθ＝．由c

v n

=，

v=λf，c=λ0f 得：00

f n f λλλλ

==得：λ0=nλ．故B 正确，ACD 错误．故选B ． 考点：光的折射定律

5．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 =

、1

sin 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1

sin 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．

6．C

解析：C

【解析】试题分析：由图看出，a 光的入射角小于b 光的入射角，而折射角相同，根据折射定律分析玻璃对两束光的折射率的大小关系，即可知道两光的频率关系、波长关系，由

c v n =

分析光在玻璃中速度关系．由公式1

sin C n

=分析临界角大小． a 光的入射角小于b 光的入射角，而折射角相同，根据折射定律得知，玻璃对b 光的折射率大于a 光的折射率，则b 光的频率大于a 光的频率，根据E h γ=可知b 光的能量较大，根据c

v n

=

可知a 光在玻璃中的传播速度较大，AB 错误；频率越大，波长越小，即a 的波长大于b 的波长，在相同条件下，波长越长，越容易发生衍射现象，所以a 更容易发生衍射现象，C 正确；根据1

sin C n

=

可得b 光的全反射角小，D 错误． 7．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=f λ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。

8．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

88

10/

2c v m s n ===?，该束光的频率为8147

310510/610v f m s λ?===??－，B

错误C 正确；因为1sin C n =

=，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 9．D

解析：D 【解析】 因3

tan 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 sin n βα=

=4

sin 5

β=>，则0

53β>，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 905

sin 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．

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.

11．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。所以在双缝干涉实验中，若在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，通过双缝的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，经过上下两狭缝到中央亮纹位置的光程差仍等于0.

由于光通过玻璃时的光程变长，所以中央亮纹P的位置略向上移动。

故选：A

【点睛】

当光程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹．中央亮纹P点分别通过双缝到S的光程差为零，抓住该规律判断中央亮纹位置的移动．

12．D

解析：D

【解析】

试题分析：由于空腔内部是真空、外部是玻璃，故在左边侧面上可能发生全反射，是a光线的折射角先达到90°，故是a光在空腔内先消失，故A错误；由于a光线偏折大，故在空腔中是a光的光程大，光速为c，故a光的传播时间长，故B错误；由于a光线偏折

大，故n a＞n b，故a光的频率大，波长短，根据

L

x

d

λ

＝，在同一双缝干涉装置上，是a

光的条纹间距窄，故C错误；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，由于n a＞n b，根据视深推论式

1

h H

n

=，在水面上看涂a颜色的小球较浅，故D正

确；

故选D。

考点：光的折射定律；光的干涉

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．C

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

22

2

2313sin

2

13

R r AB R R R =

=

=

++ 根据折射定律可知玻璃体的折射率为

sin sin 603

1sin 2

i n r

?=== AB 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

60OED EOD EDO ?∠=∠=∠=

根据全反射定律

1sin sin 603

C n ?=

=< 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

1

3

，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 ?∠=，则60OPM ?∠=，故30θ?=，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1

3

，D 错误。 故选C 。

15．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.

16．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

3C 项正确． 【详解】

17．C

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，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。

18．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．

19．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：

1

sin 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

20．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。

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．A

解析：A

【解析】

【详解】

根据临界角C、折射率

1

sin

n

C

=，由①a的临界角小于b的临界角，可知n a＞n b，根据色

散规律可知a的频率大于b即γa＞γb；根据双缝干涉条纹间距

L

x

d

λ

?=，由②c的条纹间距

最大可知b、c和d中c的波长最长，故c的频率最小；每种金属都有对应的最小入射光频率，入射光频率越大、光电效应越容易发生，由③可知b和d中b的频率较大即γb＞γd，综合上述可知a、b、c、d的频率从大到小依次为abdc，故A正确．

23．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

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

C．λa<λb，n a

D．λa>λb，n a>n b与分析结果不相符；故D项错误．

24．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改

变；由公式

c

v

n

=可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度

减小．

A．速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A错误；B．速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B错误；C．速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C错误；D．速度不同，频率相同，与结论相符，选项D正确；故选D．

【学科网考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】

本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式

c

v

n

=公式分析光进

入不同介质中的传播速度．

25．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。