高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案(7)

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案(7)

一、选择题

1．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

2．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

3．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )

A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小

B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小

C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大

D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大

4．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°

5．a、b两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O射向空气，其光路如图所示．下列说法正确的是（）

A．a光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小

B．该玻璃对a光的折射率较小

C．b光的光子能量较小

D．b光在该玻璃中传播的速度较大

6．如图所示，一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，c光的波长最大

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小

D．对同一双缝干涉装置，a光干涉条纹之间的距离最小

7．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

8．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

9．如图所示，△ABC为一直角玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°。则下列说法正确的是

A2

B．红光在玻璃中的传播速度大小为8

210m/s

C．若使该束红光绕O点顺时针转过60°角，则光不会从AC面射出来

D．若将这束红光向左水平移动一小段距离则从AC面上出来的折射角小于60°

10．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

11．如图所示，一束红光从空气穿过平行玻璃砖，下列说法正确的是

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12．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

A．sin50 sin55

?

?

B．sin55 sin50

?

?

C．sin40 sin35

?

?

D．sin35 sin40

?

?

13．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n1，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( )

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

14．一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时 A ．速度相同，波长相同 B ．速度不同，波长相同 C ．速度相同，频率相同 D ．速度不同，频率相同

15．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

16．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

17．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

18．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是

A．红光B．黄光C．绿光D．紫光

19．雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是

A．a光线是红光，b光线是紫光

B．当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮

C．a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长

D．遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射

20．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n．如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，做出sin i-sin r图像如图乙所示．则

A．光由A经O到B，n=1．5

B．光由B经O到A，n=1．5

C．光由A经O到B，n=0．67

D．光由B经O到A，n=0．67

21．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

22．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 λb，n a >n b

23．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

24．下列说法正确的是（）

A．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象

B．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象

C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象

D．在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最多，电路电流最小25．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

【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】

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

2．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．

3．D

解析：D 【解析】

试题分析：红灯看起来较深，因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率，根据视深与实深的关系式h h n

=

实视，折射率越小，看起来较深．由1

sinC n

=

又由题意知，点光源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射，由几何知识得2

2

sinC R h

=+，折射率越小，半径越

大，

点光源照亮的水面面积为2S R π=，故红灯照亮的水面面积较大， 故选D

考点：考查了折射定律的应用

点评：题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答．

4．C

解析：C

【解析】该介质的折射率为sin452sin30n ?

=

=?

，A 错误；光在介质中传播的速度是

88

3210/2

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12

sin 2

C n =

=，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 5．B

解析：B 【解析】

试题分析：从玻璃射入空气中会发生全反射现象，由光路图可知， a 、b 光入射角相同，在分界面上a光发生反射及折射，而b 光发生全反射，因此a 光的折射率小于b 光折射率，故B 正确； a光折射率小，因此a 光发生全反射的临界角大，故A 错误；b 光折射率大，则b 光在玻璃中的传播速度小， b 光的波长小， b 光的光子能量大，故C、D 均错误．

考点：折射率，临界角，光子的能量．

6．C

解析：C

【解析】

【详解】

A．由光路图可知，c光的偏转程度最大，则c光的折射率最大，频率最大，根据

c

f λ=

知，c光的波长最小，故A错误；

B．c光的折射率最大，根据

c

v

n

=知，c光在玻璃中传播的速度最小，故B错误；

C．根据

1

sinC

n

=知，c光的折射率最大，则c光发生全反射的临界角最小，故C正确；

D．a光的频率最小，则波长最长，根据

L

x

d

λ

?=知，a光干涉条纹之间的距离最大，故D

错误；故选C．【点睛】

根据光线的偏折程度比较出各种色光的折射率，从而得出频率的大小，根据

c

f

λ=得出波

长的大小，根据

c

v

n

=比较在三棱镜中的传播速度大小，根据

1

sinC

n

=比较发生全反射的

临界角大小；根据波长的大小，结合

L

x

d

λ

?=比较干涉条纹间的间距大小．

7．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．

8．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.

9．C

解析：C 【解析】 【详解】

A 、红光到达AC 面的入射角为 i =30°，折射角为r =60°，则玻璃对红光的折射率为：

sin sin 603sin sin 30

r n i ??

===A 错误； B 、红光在玻璃中的传播速度大小为：8

8m 310s 3

C V n ===，故B 错误； C 、设临界角为C ，则33

sin 60C C ?=

<<若使该束红光绕O 点顺时针转过60°角，入射角为 i =60°，根据折射定律可得sin sin i

n r

=

，折射角为r=30°，光线射到AC 面上的入射角等于60°，大于临界角C ，所以光线在AC 面发生全反射，不会从AC 面射出来，故C 正确；

D 、若将这束红光向左水平移动一小段距离，光线射到AC 面上的入射角不变，则折射角不变，仍为60°，故D 错误。

10．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。

11．D

解析：D

【解析】

【详解】

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

c

v

n

=，故红

光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长

cT

vT

n

λ==，波长发生改变，

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

sin

sin

n

θ

γ

=，紫光的折射率大于

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。12．C

解析：C

【解析】根据折射定律可得

()

()

sin9050sin40

sin9055sin35

n

?-??

==

?-??

，C正确．

【点睛】注意公式

sin

sin

i

n

r

=中的角为入射线（折射线）与法线的夹角．

13．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． 14．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式c

v n

=可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小．

A ．速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A 错误；

B ．速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B 错误；

C ．速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C 错误；

D ．速度不同，频率相同，与结论相符，选项D 正确； 故选D ．

【学科网考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系 【方法技巧】

本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式c

v n

=公式分析光进入不同介质中的传播速度．

15．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．

16．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 cθ

=，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

=

17．B

解析：B

【解析】

试题分析：由折射定律1

2

sin

sin

n

θ

θ

=，a、b从水中射向空气的折射角

1

θ相等，而由图可得22

a 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

18．D

解析：D

【解析】

根据题意作出完整光路图，如图所示，a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，故选D．

【名师点睛】由教材中白光通过三棱镜时发生色散的演示实验可知，光线在进入棱镜前后偏折角度越大，棱镜对该光的折射率越大，该光的频率越大．

19．C

解析：C

【解析】

【详解】

AD ．a 、b 两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a 光的折射角小于b 光，根据折射定律可知，a 光的折射率大于b 光，所以a 是紫光，b 是红光，a 光的波长小于b 光，水滴背面发生全反射时b 光更容易发生明显的衍射现象，故AD 错误；

B ．光在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B 错误；

C ．令太阳光在水滴表面发生折射现象时，a 光的折射角为α，b 光的折射角为β，则球形水滴的半径为R ，所以a 光在水滴中的传播路径长为

x a =4R ?cos α

b 光在水滴中传播的路径长为

x b =4R cos β

因为α＜β，所以

x a ＞x b

又因为光在介质中的传播速度为c

v n

=

，因为n a ＞n b ，所以 v a ＜v b

光在水滴中的传播时间为x

t v

=，所以a 光在水滴中的传播时间比b 光在水滴中的传播时间长，故C 正确。 故选C 。

20．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

由图线可知

sin 0.621

sin 0.93i r n

===，可得n=1．5；因i 是入射角，r 是折射角，折射角大于入射角，故光由B 经O 到A ，故选B ．

21．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】

22．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

c

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 aλb，n a>n b与分析结果不相符；故D项错误．23．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．24．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

A．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象，故A错误；B．光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射的性质，故B正确；

C．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象，故C错误；

D．在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最小，电路电流最大，故D错误。

故选B。

25．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．