高考物理光学知识点之几何光学单元检测附答案(1)

高考物理光学知识点之几何光学单元检测附答案(1)
一、选择题
1．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
2．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．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
4．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
5．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B．
C． D．
6．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。

另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。

则下列关系正确的是
A．λ1<λ2 B．v1<v2 C．E1<E2 D．n1>n2
7．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（）
A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球
B．小球所发的光能从水面任何区域射出
C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大
D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大
8．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．
9．两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
10．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°
11．图1、2是利用a 、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样．下列关于a 、b 两束单色光的说法正确的是（ ）
A ．真空中，a 光的频率比较大
B ．同一介质中，a 光传播的速度大
C ．a 光光子能量比较大
D ．同一介质对a 光折射率大
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
22πc v h
C ．222πv
c v
h - D ．2222)(πc v c h - 13．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
14．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．
15．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
16．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
17．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
18．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
19．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
20．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．2htanC B．2hsinC C．2hcosC D．2h
21．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
22．下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的( ) A ．用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理 B ．B 光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波
C ．通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致
D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄
23．如图所示，真空中有一个半径为R ，质量分布均匀的玻璃球，频率为γ的细激光束在真空中沿直线BC 传播，并于玻璃球表面的C 点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D 点又经折射进入真空中，已知120COD ︒∠=，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是（ ）
A ．出射光线的频率变小
B ．改变入射角α的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射
C ．此激光束在玻璃中穿越的时间为3t R
c
=（c 为真空中的光速） D ．激光束的入射角为α=45°
24．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
25．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．1
2
AP 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 n
B．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为
5
C．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 1
2
n＜21
n-
D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 25
5
n＜21
n-
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一、选择题
1．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.
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．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λd
L
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n
c
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
4．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．
5．C
解析：C
【解析】光由空气射向玻璃，折射角小于入射角，反射角等于入射角，故C 正确．
6．C
解析：C
【解析】试题分析：根据双缝干涉的条纹间距公式求解波长大小关系，波长越长，频率越小，在同一种介质中的折射率越小，结合c
v n
=、E h γ=分析解题． 由于同一装置，L 、d 相同，根据公式L
x d
λ∆=
可得12λλ>，波长越大，频率越小，折射率越小，故12n n <，根据E h γ=可知12E E <，根据c
v n
=
可知12v v >，故C 正确． 7．D
解析：D 【解析】 【详解】
A ．小球发出的光先从水中传播，然后再射入空气中，故我们从侧面就可以看到小球，选项A 错误；
B ．由于光从水中射入空气中，故当入射角大于临界角时，光会发生全反射，故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的，选项B 错误；
CD ．光从水中进入空气后频率不变，由于折射率变小，故光的传播速度变大，选项C 错误，D 正确．
8．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．
9．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
10．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/
c 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 2
C n =
=，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 11．B
解析：B 【解析】
A 、a 光照射产生的条纹间距大于b 光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式
L
x d
λ∆=
知，a 光的波长大于b 光的波长，A 正确．B 、由c f λ=结合波长关系知a 光的频率小于b 光的频率，而hf ε=可得a 光光子能量比较小，B 错误．C 、D 、由c
v n
=
可知a 光的频率小，折射率小，则波速较大，即两种光在同一介质中的传播速度满足a b v v <，C 正确、D 错误.故选AC.
【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式L
x d
λ∆=，以及知道波长、频率的大小关系，注意光电效应方程的内容．
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=22R h +=v c ，故R=22c v
+，故区域的面积S=πR 2=222
2πv c v h -，选项A 正确。

考点：折射率，临界角。

13．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
14．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
光线从空气射入透明的光学材料后，由于该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小，以平行于x 轴的平面作为界面，可得折射角越来越大，最终在某一平行于x 轴的平面处发生全反射；全反射后，由于该光学材料的折射率沿y 轴负方向均匀增大，以平行于x 轴的平面作为界面，可得折射角越来越小。

故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

15．B
解析：B
【解析】
【分析】
受迫振动时，其振幅与驱动的频率和固有频率的比值有关；光纤通信是激光的频率单一性；光速不变原理有相对论的基本公式，可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都是相对的；全息照片是利用激光的相干性较好.
【详解】
A、物体做受迫振动时，当驱动力频率等于物体的固有频率时，振幅最大，出现共振现象，驱动力频率与固有频率相差越小，振幅越大；故A错误.
B、光纤通信是激光和光导纤维相结合的产物，利用了激光的频率单一性的特点；故B正确.
C、根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮；故C错误.
D、全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性；故D错误.
故选B.
【点睛】
该题考查受迫振动、光纤通信、激光的性质、全息照片、爱因斯坦的相对论等在实际生活的现象．
16．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。

17．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。

18．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．
19．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.麦克斯韦提出了电磁波理论，赫兹通过实验进行了验证，故A错误；
B.光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故B错误；
C.光的偏振现象说明了光是横波，故C错误；
D .微波与食物中水分子的固有频率接近时，发生共振使热运动加剧从而实现加热的目的，故D 正确.
20．A
解析：A
【解析】
【详解】
在圆形亮斑边缘从空气射入水中的光线，折射角的大小等于临界角C ，如图所示，有几何关系可知，此圆形亮斑的直径是：
A 符合题意。

BCD 不符合题意
21．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
22．C
解析：C
【解析】
用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A 正确，光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，横波传播方向与振动方向垂直，所以B 正确，通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的色散现象，C 错误，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长减小，根据公式l x d
λ∆=，间距变窄，D 正确． 23．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A 错误；
B. 激光束从C 点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，故B 错误；
C. 此激光束在玻璃中的波速为
c v n =
= CD 间的距离为
260S Rsin =︒=
则光束在玻璃球中从C 到D 传播的时间为
3S R t v c
=
= 故C 正确； D. 由几何知识得到激光束在在C 点折射角30r =︒，由
sin n sinr
α=
可得入射角60α=︒，故D 错误。

24．A
解析：A
【解析】
【详解】
根据临界角C 、折射率1sin 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．
25．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=+12
AP 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 15
n 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．。