2026年几何光学试题及答案

2026年几何光学试题及答案一、单项选择题（每题3分，共30分）1.下列现象中，不能用光的直线传播规律解释的是A.日食、月食的形成B.小孔成像C.雨后天空出现彩虹D.射击时的"三点一线"瞄准答案：C解析：彩虹是光的折射和色散现象，本质是不同色光在水滴中折射率不同导致偏折，与光的直线传播无关。2.一个人站在竖直放置的平面镜前3m处，若他向平面镜靠近1m，则此时他与镜中像的距离为A.2mB.4mC.6mD.8m答案：B解析：平面镜成像时，像与物到镜面的距离相等。人靠近后到镜面的距离为2m，故像到镜面也为2m，人与像的距离为4m。3.关于光的折射率，下列说法正确的是A.光从真空射入介质时，入射角越大，介质的折射率越大B.光的频率越高，在同种介质中的折射率越大C.介质的折射率越大，光在该介质中的传播速度越大D.光从水射入玻璃时，折射角一定大于入射角答案：B解析：折射率是介质本身的属性，与入射角无关，A错误；同种介质对高频光（如紫光）折射率更大，B正确；由n=cv可知，n4.一束光从空气射入某透明介质，入射光线与界面的夹角为30°，折射光线与界面的夹角为45°，则该介质的折射率为A.3B.6C.2D.3答案：B解析：入射角为入射光线与法线的夹角，故i=90∘−30∘=5.光从折射率为2的介质射向空气，下列说法正确的是A.入射角为30°时，会发生全反射现象B.入射角为45°时，会发生全反射现象C.全反射临界角为60°D.光从空气射向该介质时也可能发生全反射答案：B解析：全反射的发生条件是光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于等于临界角，D错误；由sinC=16.一束白光通过三棱镜后发生色散，下列说法正确的是A.红光的偏折程度最大B.紫光的偏折程度最大C.玻璃对红光的折射率比紫光大D.紫光在玻璃中的传播速度比红光大答案：B解析：白光色散时，紫光频率最高，玻璃对其折射率最大，偏折程度最大，A、C错误，B正确；由v=cn可知，n7.某凸透镜的焦距为10cm，若将一物体放在该透镜前15cm处，则所成的像是A.正立、放大的虚像B.倒立、放大的实像C.倒立、缩小的实像D.正立、缩小的虚像答案：B解析：凸透镜焦距f=10 cm，物距8.下列关于凹透镜的说法正确的是A.凹透镜对光有会聚作用B.凹透镜所成的像都是正立的C.凹透镜可用于矫正远视眼D.凹透镜的焦距越大，对光的偏折能力越强答案：B解析：凹透镜对光有发散作用，A错误；凹透镜始终成正立、缩小的虚像，B正确；凹透镜用于矫正近视眼，远视眼用凸透镜矫正，C错误；透镜焦距越小，对光的偏折能力越强，D错误。9.下列关于眼睛与视力矫正的说法，正确的是A.近视眼的成因是晶状体太薄，折光能力太弱B.近视眼需要佩戴凸透镜制作的眼镜C.远视眼的成因是像成在视网膜的前方D.远视眼需要佩戴凸透镜制作的眼镜答案：D解析：近视眼成因是晶状体太厚、折光能力太强，像成在视网膜前方，需佩戴凹透镜矫正，A、B错误；远视眼成因是晶状体太薄、折光能力太弱，像成在视网膜后方，需佩戴凸透镜矫正，C错误，D正确。10.某物体经凸透镜成放大率为2的实像，已知物体到像的距离为45cm，则该凸透镜的焦距为A.5cmB.10cmC.15cmD.20cm答案：B解析：实像的放大率m=vu=2，即v=2u；物体到像的距离为u+v=二、多项选择题（每题4分，共20分。每小题给出的四个选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得4分，选对但不全得2分，有错误选项得0分）1.关于光的反射与折射，下列说法正确的有A.光发生反射时，光的传播方向一定改变B.光发生折射时，光的传播方向一定改变C.光从空气射入水中时，传播速度一定减小D.入射角增大时，反射角和折射角都随之增大答案：ACD解析：反射时反射角等于入射角，入射光线与反射光线方向不同，传播方向一定改变，A正确；当光线垂直入射到两种介质界面时，折射光线方向不变，B错误；水的折射率大于空气，由v=2.下列现象中，属于光的全反射应用或由全反射产生的有A.光导纤维传输光信号B.海市蜃楼的形成C.雨后天空出现彩虹D.夏季清晨荷叶上的露珠格外明亮答案：ABD解析：光导纤维利用内芯的全反射传输信号，A正确；海市蜃楼是由于空气密度不均匀，光在不均匀大气层中发生全反射形成的，B正确；彩虹是光的折射与色散现象，C错误；露珠内部的光在水与空气的界面处发生全反射，使得露珠看起来格外明亮，D正确。3.关于凸透镜成像，下列说法正确的有A.实像一定是倒立的，虚像一定是正立的B.物距小于焦距时，物距越小，像越大C.物距大于2倍焦距时，物距越大，像越小D.实像可以用光屏承接，虚像不能用光屏承接答案：ACD解析：凸透镜成像时，实像均倒立、虚像均正立，A正确；物距小于焦距时成正立放大的虚像，物距越小（越靠近透镜），像越小，B错误；物距大于2倍焦距时成倒立缩小的实像，物距越大，像距越小，像也越小，C正确；实像是实际光线会聚而成，可被光屏承接，虚像是光线反向延长线的交点，不能被光屏承接，D正确。4.一束单色光从空气斜射入截面为等腰三角形的玻璃棱镜的一个腰侧面，经两次折射后从另一个腰侧面射出，下列说法正确的有A.出射光线一定向棱镜的底面偏折B.若增大入射到棱镜的入射角，则出射光线的偏折角一定增大C.若换用频率更高的单色光，则出射光线的偏折角更大D.光在棱镜中的传播速度小于在空气中的传播速度答案：ACD解析：光从空气进入玻璃时向法线偏折，从玻璃射出空气时远离法线，两次偏折均向棱镜底面方向，故总偏折方向朝向底面，A正确；偏折角随入射角的变化关系为先减小后增大（存在最小偏折角），并非一直增大，B错误；频率更高的光折射率更大，偏折程度更强，偏折角更大，C正确；玻璃折射率大于空气，由v=5.关于光学仪器，下列说法正确的有A.显微镜的物镜成倒立、放大的实像B.显微镜的目镜成正立、放大的虚像C.望远镜的物镜成倒立、缩小的实像D.望远镜的目镜成正立、放大的实像答案：ABC解析：显微镜的物镜焦距较短，物体在一倍到二倍焦距之间，成倒立放大的实像，A正确；目镜相当于放大镜，将物镜成的实像再放大，成正立放大的虚像，B正确；望远镜的物镜焦距较长，远处物体在二倍焦距以外，成倒立缩小的实像，C正确；望远镜的目镜同样成正立放大的虚像，D错误。三、实验与探究题（共2题，共18分）1.（9分）某同学用"插针法"测定一块两面平行的玻璃砖的折射率，实验步骤如下：①在白纸上画一条直线aa′作为界面，过aa′上一点O画出法线②把玻璃砖放在白纸上，使其一边与aa′对齐，画出玻璃砖的另一边③在AO上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针的像，调整视线方向，直到P④在观察的一侧插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住⑤移去玻璃砖和大头针，连接P3、P4得到出射光线，测量入射角i和折射角A.大头针P1与P2、P3B.入射角i尽量小一些C.选用厚度较大的玻璃砖D.玻璃砖的两个界面aa′与bb′必须严格平行（2）若该同学在实验中，误将玻璃砖的下界面答案：（1）AC（2）不变（3）1.6解析：（1）大头针间距适当大一些，可以更准确地确定光线的传播方向，减小误差，A正确；入射角太小会导致角度测量的相对误差增大，入射角适当大一些更好，B错误；厚度较大的玻璃砖，出射光线的侧移量更大，便于确定折射光线，C正确；本实验只需准确测量入射角和对应的折射角，玻璃砖两面是否平行不影响折射率的测量结果，D错误。（2）折射率的测量值仅由入射角和折射角的正弦值之比决定，下界面平移不会改变入射光线和内部折射光线的方向，测得的折射角与实际折射角一致，故折射率测量值不变。（3）由折射定律n=sini2.（9分）某同学用“共轭法”测量凸透镜的焦距，在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，调整三者中心在同一高度。已知蜡烛与光屏之间的距离为L（L>4f（1）实验前调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度的目的是______（2分）（2）用L和d表示凸透镜的焦距f=（3）若实验中蜡烛与光屏的距离L小于4倍焦距，则移动凸透镜时，光屏上______（选填“能”或“不能”）得到清晰的像（2分）（4）若凸透镜有轻微的磨损，边缘缺了一小块，则光屏上的像将______（选填字母）（2分）A.缺少一部分B.变得模糊不清C.仍然完整，但亮度变暗D.没有任何变化答案：（1）使像成在光屏的中央（2）L（3）不能（4）C解析：（1）三者中心在同一高度，可以保证烛焰的像成在光屏的中央，便于观察和测量。（2）设第一次成像时物距为u，则像距为L−u；第二次成像时物距为u+d，像距为L−(u（3）当L<（4）凸透镜磨损后，仍有足够的光线通过透镜的其余部分成像，像仍然完整，但由于透过的光量变少，像的亮度会变暗。四、计算题（共3题，共32分。解答时应写出必要的文字说明、公式和演算步骤，只写出最后答案的不得分）1.（8分）一个足够深的水池，水面上方空气的折射率近似为1，水的折射率为n=43。在水面下h=1 m（1）点光源发出的光射向水面时，能射出水面的区域的半径；（2）若在水面上方竖直向下观察点光源，看到的像的深度（视深）。答案：（1）1.1m（2）0.75m解析：（1）点光源发出的光射向水面时，入射角大于等于临界角的光会发生全反射，无法射出水面，因此能射出水面的区域为圆形亮斑。由全反射临界角公式sinC=1sin即临界角C=设亮斑半径为r，由几何关系tanCr（2）竖直向下观察时，进入眼睛的是近轴光线，入射角和折射角均很小，满足sinθ设视深为h′，入射角为i，折射角为rsin由折射定律nsinn解得h′2.（12分）在焦距f=答案：最终成像在凸透镜左侧14cm处，为正立、缩小的实像，相对于原物体的放大率为0.2。解析：整个成像过程分为三个阶段：1.发光物体经凸透镜第一次成像：物距u1=30 cm1解得v1=152.第一次的实像作为平面镜的物，经平面镜成像：平面镜位于凸透镜右侧25cm处，因此第一次的像到平面镜的距离为25 cm−15 3.平面镜成的虚像作为凸透镜的物，经凸透镜第二次成像（光线从右向左入射）：此时物位于凸透镜右侧35cm处，为实物（反射光线看似从该点发出，为发散光）。由于凸透镜左右对称，焦距仍为10cm，代入透镜公式（物距u21解得：1v2=14成像朝向分析：第一次成像相对于原物体倒立，平面镜成像与物朝向相同，第二次成像相对于第二次的物再次倒立，因此最终像相对于原物体为正立。总放大率m=3.（12分）一玻璃三棱镜的截面为等腰直角三角形ABC，∠C=90∘，AC=BC=（1）若n=2，判断光线到达（2）若n=1.5，求光线从棱镜射出时的位置到（3）若光线能从AB边直接射出，求棱镜折射率n答案：（1）刚好发生全反射，理由见解析（2）L（3）1解析：设C为坐标原点，AC沿y轴正方向，BC沿x轴正方