高考物理光学知识点之几何光学知识点训练附答案(4)

高考物理光学知识点之几何光学知识点训练附答案(4)

一、选择题

1．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 2．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

3．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

4．一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

5．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Δx 1和Δx 2，已知Δx 1＞Δx 2。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v 1、v 2，光子能量分别用E 1、E 2、在同种介质中的折射率分别用n 1、n 2表示。则下列关系正确的是 A ．λ1<λ2 B ．v 1n 2

6．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（ ）．

A．B．

C．D．

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．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

A．若增大入射角i，则b光最先消失

B．在该三棱镜中a光波速小于b光

C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽

D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高

11．下列说法中正确的是

A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象

B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象

C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象

D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉

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，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是

A．出射光线不一定与入射光线平行

B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射

θ

C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射（90

D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射

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．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

16．如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了( )

A．光的全反射B．光的衍射

C．光的干涉D．光的折射

17．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

18．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 ．2hsin

C C ．2hcosC

D ．2h

19．如图是一个

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

2

,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线：（ ）

A ．只能从圆孤1NF 射出

B ．只能从圆孤1NG 射出

C ．可能从圆孤11G H 射出

D ．可能从圆孤1H M 射出

20．某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为θ， c 为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是 （ ） A ．

B ．

C ．

cos c

θ

D ．

sin c θ

21．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP 、OQ 边与轴线的夹角θ切磨在

12θθθ<<的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线，在OP 边和OQ 边都发生全反射

（仅考虑如图所示的光线第一次射到OP 边并反射到OQ 过后射向MN 边的情况），则下列判断正确的是( )

A ．若2θθ>，光线一定在OP 边发生全反射

B ．若2θθ>，光线会从OQ 边射出

C ．若1θθ<，光线会从OP 边射出

D ．若1θθ<，光线会在OP 边发生全反射

22．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a 、b ，下列说法正确的是（ ）

A ．a 光光子的能量小于b 光光子的能量

B ．若增大入射角i ，则a 光可能先消失

C ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a 光条纹间距大于b 光条纹间距

D ．在玻璃砖中，a 光的波长比b 光的波长短

23．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光 A ．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 B ．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，

蓝光折射角较大

C ．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大

D ．用同一

装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大

24．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θ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．

25．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，光的传播路径与方向可能正确的是（）

A．①③B．①④C．②④D．只有③

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．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。

2．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．

3．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

4．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．

5．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． 6．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．

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=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。

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/

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． 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00

sin 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】

A 、根据折射率定义公式sin sin i

n r

=

，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a 对应的折射角较大，故光线a 的折射率较小，即n a ＜n b ，若增大入射角i ，在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A 错误．B 、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a 对应的折射角较大，故光线a 的折射率较小，即n a ＜n b ，根据c v n

=

分析知在该三棱镜中a 光速度大于b 光速度，故B 错误. C 、a 光的折射率较小，在真空中a 光波长大于b 光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a 光条纹间距大于b 光条纹间距，故C 正确．D 、光线a 的折射率较小，频率较低；根据E h ν=，则a 光光子能量较小，则a 光束照射光电管逸出光电子的最大初动能E km 较小，根据qU c =E km ，则a 光的

遏止电压低，故D错误．故选C．

【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系．

11．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A错误；

B. 表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B错误；

C. 门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C错误；

D. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D正确．

故选D.

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】

【分析】

根据折射定律和光路的可逆性分析出射光线与入射光线的关系．产生全反射的必要条件是光线必须由光密介质射入光疏介质．运用几何关系和光路可逆性分析光线能否在界面b上发生全反射现象．

【详解】

由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射

光线平行，故A错误．根据几何知识可知：光经过表面b上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：所以不管入射角多大，不可能在b表面和a表面发生全反射，故BC错误，D正确．故选D．

【点睛】

解决本题的关键知道光的传播的可逆性原理，以及掌握全反射的条件，由此记牢平行玻璃砖的光学特性．

14．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错误．15．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。

16．A

解析：A

【解析】

光在光导纤维中传播时，其入射角大于或等于临界角，光线只能在光导纤维中传播，折射不出去，是利用了全反射，A正确．

17．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．

18．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

19．A

解析：A

【解析】试题分析：由临界角公式1

sin C n

=

求出临界角，确定光线射到圆孤NM 的临界入射点，当入射光线在临界光路的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将从圆弧射出．当入射点在临界入射点左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出．

由临界角公式得到12sin 5C n =

=．设圆弧的半径为R ， 2

sin 5

R C R =，则由题可知，当光线从F 点入射到圆弧面1F 点时，恰好发生全反射．当入射点在1F 的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出．当入射点在1F 的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆孤1NF 射出，A 正确．

20．B

解析：B 【解析】

试题分析：根据全反射定律可得1

sin n

θ=，根据折射率与传播速度公式c n v =，两式联立

可得sin v c θ=，故B 正确，ACD 错误 故选B

考点：考查了全反射，折射率公式 点评：关键是知道公式1

sin n

θ=

和c n v =

21．D

解析：D 【解析】

试题分析：由全反射的临界角满足1

sin C n

=

，则入射角满足i C ≥发生全反射；作出光路可知当2θθ＞时，根据几何关系，可知光线在PO 边上的入射角较小，光线将从PO 射出，AB 项错误；同理当1θθ＜时，光线在PO 边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO 射边上发生全反射，D 项正确． 考点：本题考查了光的折射和全反射.

22．D

解析：D 【解析】 【详解】

A ．由折射率的定义式可知

sin sin i

n r

=

通过比较a 光折射率大，频率大，光子的能量大于b 光光子的能量，故A 错误； B ．从空气射向玻璃不可能发生全反射，增大入射角i ，当入射角为直角时，a 光、b 光同时消失，故B 错误；

C ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，条纹间距l

x d

λ?= a 光频率大，波长短，条纹间距小于b 光条纹间距，故C 错误；

D ．光线通过玻璃砖比较折射角，可知a 光折射率大，频率大，波长短，故D 正确。 故选D 。

23．C

解析：C 【解析】 【分析】

根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大，可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小，以及波长、临界角等大小情况，然后以及相关物理知识即可解答． 【详解】 A ．由C

v n

=

可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A 错误； B ．以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，故B 错误；

C ．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式1

sin C n

=可知，红光的折射率小，临界角大，故C 正确；

D ．用同一装置进行双缝干涉实验，由公式L

x d

λ?=可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，故D 错误．

24．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。

25．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

△x=L

d

λ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

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①正确，②错误．由sinC=1

n

分析可知，a光的临界角较

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光一定也不发生全反射从棱镜射出，故③正确，④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△x=L

d

λ、折射定律、

临界角公式sinC=1

n

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．