高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案(3)

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案(3)

一、选择题

1．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

2．半径为R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O ，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB ＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n ＝3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（ ）

A ．

3

R

B ．

2

R C ． 2R D ．R

3．题图是一个

1

4

圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n =

5

3

，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线

A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出

C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出

4．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

5．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）．

A．B．

C．D．

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，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

8．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

9．如图所示，一束红光P A从A点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B反射后到达C 点，CQ为出射光线，O点为球形水珠的球心．下列判断中正确的是( )

A．光线在B点可能发生了全反射

B．光从空气进入球形水珠后，波长变长了

C．光从空气进入球形水珠后，频率增大了

D．仅将红光改为紫光，光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了

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，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（）

A．水面有一个亮点

B．充满水面的圆形亮斑

C．发光小球在水面上的像

D．比小球浅的发光小球的像

12．如图所示，将等腰直角棱镜截去棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知折射角γ＝30°，则

A．光在玻璃中的频率比空气中的频率大

B．玻璃的折射率

6 n=

C．光在玻璃中的传播速度为2×108 m/s

D．CD边不会有光线射出

13．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

14．以往，已知材料的折射率都为正值（n>0）．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．位于空气中的这类材料，入射

角i与折射角r依然满足sin

sin

i

n

r

=，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角

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示意图是（）

A．A B．B C．C D．D

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 ．

33

16．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n 1，外层材料的折射率为n 2．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( )

A ．n 1< n 2，光通过光缆的时间等于1n L

c B ．n 1< n 2，光通过光缆的时间大于1n L

c C ．n 1> n 2，光通过光缆的时间等于1n L

c

D ．n 1> n 2，光通过光缆的时间大于

1n L

c

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．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

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．该介质的折射率是

3 3

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20．如图所示，空气中有一折射率为2的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o、半径为R 的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o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（）

A．1

6

R

πB．

1

4

R

π

C．1

3

R

πD．

5

12

R

π

21．下列说法不正确

．．．的是（）

A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处

B．图2为光线通过小圆板得到的衍射图样

C．图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样

D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样

22．为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r的圆形软木片中心垂直插入一枚大

头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示．已知水的折射率为4

3

，为了保证表演成功

(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为

A ．

7r B ．

43

r C ．

34

r D ．

37

r 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

D ．λa >λb ，n a >n b

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，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

【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：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。

2．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

光路图如图所示，θ1=60°

根据

，得：θ2=30°

由几何关系得：光线射到底边上时的入射角θ3=30° 光线在底边折射时，由折射定律得

可得：θ4=60°

由几何知识得：CO =CB ，所以

在△OCD 中可得：所求距离；

故选项A 正确． 【点睛】

先根据折射定律求出光线2在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线1在底面上的折射角，根据几何知识求解即可． 【考点】 光的折射定律

3．B

解析：B 【解析】

本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目．由该棱镜的折射率为可知其

临界角C 满足：

，可求出GG 1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光

线全部发生全反射．所以光线只能从圆弧NG 1射出．

4．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 hγ

=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．

5．B

解析：B

【解析】

A属于光沿直线传播；B属于光的折射；C属于光沿直线传播，C属于光的反射，故B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．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。8．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．

9．D

解析：D

【解析】

试题分析：根据光路图可知，光线在B点的入射角等于在A点的折射角，因为光线在A点的折射角不可能大于等于临界角，所以光线在B点不可能发生全反射；光从空气进入球形

水珠后，频率不变，由可知光速减小，所以波长变小；仅将红光改为紫光，则由于

紫光的频率大于红光，紫光的折射率大于红光，紫光在水珠中的传播速度小于红光，又由于紫光的折射角大于红光，所以AB线变长，所以光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了．选项D正确．

考点：光的折射及全反射；光在介质中的传播．

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

考点：光的折射。

11．D

解析：D 【解析】 【详解】

AB.小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射，在水面上可以看到一个圆形亮斑，但不是充满水面的圆形亮斑，故AB 错误；

CD.由于光的折射，在水面上可看到比小球浅的发光小球的像，如图所示，选项C 错误，D 正确.

12．D

解析：D

【解析】折射不改变光的频率，频率相同，A 错误；根据折射定律：

sin sin452sin sin30i n r ?=

==?，B 错误；根据c

n v

=可得光在玻璃中的传播速度为8832/10/22

c v m s m s n ===?，C 错误；光路图如图所示，由几何关系知

75β=?，根据全反射定律， 12

sin 2

C n =

=

得C=45°，7545?>?，故在CD 面发生全反射，没有光线射出，D 正确．

13．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。

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 错误．

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

＝3，C 项正确． 【详解】

16．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

如图所示，欲使光在1n 和2n 的界面上发生全反射，需有12n n >，光在介质1n 中的传播最

长路程为sin L x C =，传播速度为1c v n =，则最长时间1sin Ln x t v c C

==，所以光通过光缆的时间大于

1n L

c

，故D 正确，ABC 错误． 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．B

解析：B 【解析】

试题分析：由折射定律1

2

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1

sin 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

19．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60330sini sin n sinr sin ?

===?

A 错误，

B 正确；

C ．根据公式sin C =1/n 得：3

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．

20．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】 根据折射定律有：

sin 45sin n 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AB 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：

sin

2

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°）=45°

所以有光透出的部分的弧长为1

4

R π。

故选B。

【点睛】

21．D

解析：D

【解析】

A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A正确；

B、图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B正确；

C、沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故C 正确；

D、立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误；

错误的故选D．

22．A

解析：A

【解析】

【详解】

只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，

根据几何关系有

22

13sin 4

C n r h =

=

=+ 所以

73

h r =

故A 正确，BCD 错误； 故选A ． 【点睛】

以大头针末端为研究对象，只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，作出光路图，根据全反射的临界角公式求解即可．

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

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．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

188T t f =

= 解得

21618s L c Lf t f =

== 故C 正确，ABD 错误。 故选C 。

25．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。