高考物理光学知识点之几何光学知识点训练含答案

1、高考物理光学知识点之几何光学知识点训练含答案一、选择题.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、波长为人则A.此玻璃的折射率为3B.光线从D传播到B的时间是C.光在玻璃球体内的波长为 75入D.光在B点会发成全反射.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sin50sin55sin55sin50八 sin40sin35sin35sin403.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。(

2、)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.若它们都从玻壬射向空气，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. 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.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

3、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.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.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.光束的频率比光束日低.在水中的传播速度，光束/比小C.水对光束日的折射率比水对光束力的折射率小D.若光束从水中射向空气，则光束 的临界角比光束 仃的临界角大.如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都

4、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.贝UA.如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106B.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106C.装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻帽能看到外界的角度范围就越小 5 一 .一.D.若要将视野扩大到 180。，需嵌入折射率大于或等于 一的玻璃 3.如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样.现让 a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与

5、方向可能正确的是Hill II川A.B.A.玻璃对a、b光的折射率满足 nanbC.发生折射而分为a、D.只有b两束单色光.则豆色光B. a、b光在玻璃中的传播速度满足vavbC.逐渐增大入射角，a光将先消失a光大于b光ABXBC,由a、b两种单色D.分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离11. ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图,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（）出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

6、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.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.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 路径白是（）A.以往，已知材料的折射率都为正值（n0）.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

7、中的这类材料，入射角i与折射角r依然?黄足胆 n ,但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角 sinr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本意图是（）ABCDA. AB. BC. CD. D15.如图所示，一束红光从空气穿过平行玻璃砖,卜列说法正确的是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.如图所示

8、，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（）c.3D.如图所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L,它的玻璃芯的折射率为ni,外层材料的折射率为 n2.若光在空气中的传播速度近似为c,则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，则下列判断中正确的是（）ni n2,光通过光缆的时间等于n1Lni n2,光通过光缆的时间等于n1 LD. ni n2,光通过光缆的时间大于niLc18.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

9、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19. 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 （）A.1RC.D.512A.该介质的折射率是 3B.该介质的折射率是3C.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.如图所示，空气中有一折射率为J2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90。、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45。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（B.很多公园的水池底

10、都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气 时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是（）.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，当转动频率达到力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 co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. c 4Lf0B. c 8L3C. c 16LfoD. c 3

11、2Lfo.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（）.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（）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，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气

12、射向 E点，并偏折到F点，已知入射方向与边 AB的夹角 30 , E、F分别为边AB、BC的中点，则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.3C.光在F点发生全反射D.光从空气进入棱镜，光速变大【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除、选择题A解析：A【解析】 【详解】A：如图所示:由几何知识得入射角（=JLABD = 30,折射角r = 2LABD = 60,则此玻璃的折射率为：sinr =_n =、3 , A 正确；siniB: BD长度$ = 2J?tus30= 叵/?,光在玻璃球内传播的速度 力=一，所以光线从B至IJD的 n 3R时间为t = = , B错误；

13、V CA AC、光在玻璃体内的波长 矛=一二不，C错误n v31 1D、在玻璃体内，发生全反射时 sinC = 一 = F，根据几何知识可知光在B点的入射角为11 y31 130。，而sfinStTQV有，即临界角C30所以光线不可能在 B点发生全反射现象，D 错误。C解析：C,sin 9050sin40-【解析】根据折射定律可得n sn40,C正确.sin 9055 sin35【点睛】注意公式n 驷 中的角为入射线（折射线）与法线的夹角. sinrD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c1小，然后根据公式 v 、sinC 、EKm h W0分

14、析解题nn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 v 可得在玻 n1璃中传播时a光的速度最大，B错误；根据sinC 可得a光的临界角最大，C错误；根据光电效应方程 Eg h Wo ,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.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.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

15、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v c分析光在玻璃中速度关系.由公式 sinC 1分析临界角大小. nna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可知b光的能量较大，c根据V 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1射现象，C正确；根据sinC 一可得b光的全反射角小，D错误.D解析：D【解析】【详解】A .小球发出的光先从水中传播，然后

16、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.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D解析：D【解析】 TOC o 1-5 h z 一 d 3。因tan ,则 =37,如未装玻璃，室内的人通过小孔能

17、看到外界的角度范围为a 4 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document sin 3 474。，选项A错误；装入玻璃后，根据折射定律：n 丘,sin-V2 , HYPERLINK l bookmark54 o Current Document sin55则53,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3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 18。，则歹90,则n迫第 5 ,则需嵌入 HYPERLINK l bookmark56 o Current Documen

18、t sin sin 373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.A解析：A【解析】由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式N=L入可知 a光的波长长，则同一介质对a的折射率小，对b光的折射率大.根据平行d玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故正确，错误.由sinC=1分析可知，a光的临界角较n大.当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b光，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发

19、生全反射从棱镜射出，故正确，错误.故选 A.点睛：解决本题是掌握光学的基本知识：双缝干涉相邻条纹间距公式Ax=L入、折射定律、d一一， 1 一临界角公式sinC=一和全反射的条件.要知道折射率越大，介质对该光的折射率越大. nA解析：A【解析】【详解】A、由图可知a光偏折程度大，则玻璃对 a光的折射率大，a光的频率较大，故 A正c确.B、a光的折射率大，则根据光速公式v ，知b光在该玻璃中的传播速度比a大,1.故B错误.C、由sinC 一分析知，a光的临界角比b光的小，则让该复色光从玻璃射向 空气，逐渐增大入射角， a光的入射角先达到临界角，则 a光先发生全反射，折射光线消 失，但产生反射光线

20、，故 C错误.D、a光的频率大，波长短，根据双缝干涉条纹的间距与 波长成正比，可知 a光形成的干涉条纹间距比 b光的小，故D错误.故选 A.【点睛】解决本题的关键在于根据光的偏折程度分析折射率的大小，掌握光的频率、波长、传播速 度与折射率、临界角的关系，并能熟练运用.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c反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由 v 知，b光在棱镜里的速度 n小，选项B错误；由折射定律 n -sin1知，b光的折射率大，折射角小，选项 C正确；a sin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

21、 x 匚 知，a光的相邻亮 d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.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.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

22、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。B解析：B【解析】【分析】【详解】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

23、误.D解析：D【解析】【详解】C ,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V ,故红ncT 光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长vT ，波长发生改变，n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n ,紫光的折射率大于sin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。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

24、定义可知n= =百，C项正sini确.【详解】D解析：D【解析】【分析】【详解】如图所示，欲使光在 n1和国的界面上发生全反射，需有 n 6，光在介质n中的传播最长路程为x传播速度为v ,则最长时间t - Ln1 ,所以光通过光缆sin Cn1v csin C的时间大于 nL,故D正确，ABC错误. CD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.B解析：B【解

25、析】【详解】AB.入射光线与法线之间的夹角为入射角：r=900-60 =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n 包 以60- J3,故A错误，B正确；sinr sin30C.根据公式 sinC=1/n 得：C arcsin 45 ,故 C 错误；3D.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.B解析：B【解析】【分析】【详解】根据折射定律有：sin 45n sin 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A

26、B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：,-1sin 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 ) =451 所以有光透出的部分的弧长为1 R。4故选B。【点睛】C解析：C【解析】【分析】【详解】蓝光折射率大于红光，故入射角首先达到蓝光的临界角，如果等于或大于这个临界角，蓝光发生全反射，出射光只剩红光，如果小于蓝光的临界角两束光都出射，但蓝光折射角将大于红光；因此 AB图错误，D图错误的原因是红光也有反射光；只有C图正确，故选CC解析：C【解析】【分析】【详解】s=2L,则光从A点开始经一系列的从A点开始经一系列的反射再到达望远镜所通过的距离 反射再到达望远镜所用的时间为解得岸 16Lf0故C正确，ABD错误。 故选CoD解析：D【解