高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附解析(3)

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附解析(3)

一、选择题

1．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

2．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

EE1、FF1、GG1、HH1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

3．如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M与N平行，一束光射到表面M上，(光束不与M平行)

①如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射。

②无论入射角多大，光在表面M也不会发生全反射。

③可能在表面N发生全反射。

④由于M与N平行，光只要通过M，则不可能在表面N发生全反射。

则上述说法正确的是( )

A．①③ B．②③ C．③ D．②④

4．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

5．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

6．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°

7．如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是（）

A．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短

B．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短

C．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长

D．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长

8．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图，下列说法正确的是（）

A．在该玻璃体中，A光比B光的运动时间长

B．光电效应实验时，用A光比B光更容易发生

C．A光的频率比B光的频率高

D．用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大

9．图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样．下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（）

A．真空中，a光的频率比较大

B．同一介质中，a光传播的速度大

C．a光光子能量比较大

D．同一介质对a光折射率大

10．如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光．则

A．玻璃对a、b光的折射率满足n a>n b

B．a、b光在玻璃中的传播速度满足v a>v b

C．逐渐增大入射角，a光将先消失

D．分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离a光大于b光

11．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ）

A ．向上移动

B ．向下移动

C ．不动

D ．可能向上移动，也可能向下移动

12．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

13．已知单色光a 的频率低于单色光b 的频率，则（） A ．通过同一玻璃三棱镜时，单色光a 的偏折程度小 B ．从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a 的临界角小 C ．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a 照射时相邻亮纹间距小 D ．照射同一金属发生光电效应，用单色光a 照射时光电子的最大初动能大 14．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 15．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

16．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

17．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

.比较18．如图所示，三束细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

a、b、c三束光，可知( )

A．a为波长较长的光

B．当它们在真空中传播时，a光的速度最大

C．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小

D．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大

19．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

20．下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的( )

A．用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理

B．B 光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波

C．通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致

D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄 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．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．下面事实与光的干涉有关的是（ ） A ．用光导纤维传输信号 B ．水面上的油膜呈现彩色

C ．水中的气泡显得格外明亮

D ．一束白光通过三棱镜形成彩色光带

25．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A 垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点．则（）

A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5

B．光从 A 传到 P 的时间为（c为空气中的光速）

C．该玻璃对此单色光的临界角为45°

D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化

【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】

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．

2．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GG1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NG1射出．

3．D

解析：D

【解析】①、②、B 产生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，可知，光从空气进入玻璃砖时，不会产生光的全反射现象，无论入射角多大，光都能从界面ab 进入玻璃砖．故①错误，②正确．③、④、由于ab 与cd 两个表面平行，根据几何知识得知，光线在ab 面上的折射角等于在cd 面上的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定从界面cd 射出，故③错误，④正确．综上选D ．

【点睛】解决本题的关键是掌握全反射的条件，灵活运用光路的可逆性分析玻璃砖的光学特性．

4．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．

5．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

sinC =，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．

6．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． 7．D

解析：D 【解析】

试题分析：由图看出两光束的折射角r 相同，因BO 的入射角i 较大，由折射定律

sin s n 1 i i r

n =

，得知BO 的折射率较小，故BO 是黄光，AO 是紫光；由c

v n =知，黄光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故BO （黄光）穿过玻璃砖所需时间短，AO （紫光）穿过玻璃砖所需时间长．故D 正确，ABC 错误． 故选D ．

考点：光的折射定律

【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况．关键要抓住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。

8．D

解析：D 【解析】

光线通过玻璃体后，A 光的偏折程度比B 光的小，则该玻璃体对A 光的折射率比对B 光的折射率小，根据n=c/v 可知，A 在玻璃中的速度较大，在该玻璃体中，A 光比B 光的运动时间短，选项A 错误；折射率越大，光的频率越高，说明A 光的频率比B 光的频率低，光电效应实验时，用B 光比A 光更容易发生，选项BC 错误；A 光的频率比B 光的频率低，由c=λγ知，在真空中，A 光的波长比B 光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则A 光的条纹较B 宽．故D 正确．故选D ．

9．B

解析：B 【解析】

A 、a 光照射产生的条纹间距大于b 光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式L

x d

λ?=

知，a 光的波长大于b 光的波长，A 正确．B 、由c f λ=结合波长关系知a 光的频率小于b 光的频率，而hf ε=可得a 光光子能量比较小，B 错误．C 、D 、由c

v n

=

可知a 光的频率小，折射率小，则波速较大，即两种光在同一介质中的传播速度满足a b v v <，C 正确、D 错误.故选AC.

【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式L

x d

λ?=，以及知道波长、频率的大小关系，注意光电效应方程的内容．

10．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 正确．

B 、a 光的折射率大，则根据光速公式c

v n

=，知b 光在该玻璃中的传播速度比a 大，故B 错误．C 、由1

sin C n

=

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，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.

11．A

解析：A 【解析】 【详解】

玻璃的折射率大于空气的折射率，所以同一种光在玻璃中的波长小于在空气中的波长；同样的距离，光在玻璃中的波长的个数多，光程变长。所以在双缝干涉实验中，若在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖下方的缝，通过双缝的光仍然是相干光，仍可产生干涉条纹，经过上下两狭缝到中央亮纹位置的光程差仍等于0.

由于光通过玻璃时的光程变长，所以中央亮纹P 的位置略向上移动。 故选：A 【点睛】

当光程差是光波波长的整数倍时，出现亮条纹，光程差是半波长的奇数倍时，出现暗条纹．中央亮纹P 点分别通过双缝到S 的光程差为零，抓住该规律判断中央亮纹位置的移动．

12．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

13．A

解析：A 【解析】

单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小；折射率越小，临界角越大；波长越长，干涉条纹的间距越大；频率越大，发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能越大； 【详解】

A 、单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小，则知a 光的折射率小，通过三棱镜时，单色光a 的偏折程度小，故A 正确；

B 、由1

sinC n

=

知，折射率越小，全反射临界角越大，故B 错误； C 、频率越小，波长越长，发生双缝干涉时，干涉条纹的间距与波长成正比，则知用单色光a 照射时相邻亮纹间距大，故C 错误；

D 、发生光电效应时,光电子的最大初动能为km

E hv W =-，光的频率越小，光电子的最大初动能越小，所以用单色光a 照射时光电子的最大初动能小，故D 错误； 故选A 。 【点睛】

关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系，要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。

14．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 。

15．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.

16．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。

17．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。

18．A

解析：A

【解析】

【详解】

A．三种色光，a的偏折程度最小，知a的折射率最小，a的频率最小，根据

c

f

λ=，得a

的波长最长，符合题意；

B．三种色光在真空中传播时，速度相等，都等于光速，不符合题意；C．a的波长最长，再由双缝干涉的条纹间距：

l x

d λ

?=

知a光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最大，不符合题意；

D．根据全反射公式：

1

sin C

n

=

得：折射率越大，临界角越小，所以c光的临界角最小，不符合题意

19．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

20．C

解析：C 【解析】

用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A 正确，光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，横波传播方向与振动方向垂直，所以B 正确，通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的色散现象，C 错误，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长减小，根据公式l

x d

λ?=

，间距变窄，D 正确． 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．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

7h =

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

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 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．B

解析：B

【解析】

【分析】

【详解】

A．光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的干涉无关，故A错误；

B．光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，故与光的干涉有关，故B正确；

C．光从水或玻璃射到气泡中时，由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射，所以气泡看起来特别明亮，与干涉无关，故C错误；

D．白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关，故D错误。

故选B。

25．B

解析：B

【解析】

【分析】

作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据sinC=求出临界角．根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v=求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A到P的时间．

【详解】

A、作出光路图，如图所示，

根据几何关系知，入射角α=30°，折射角θ=60°，根据折射定律得：，故A错误。

B、光在玻璃砖中传播的速度，则光从A传到P的时间t=，故B正确。

C、根据sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin，故C错误。

D、玻璃的临界角与入射角无关，故D错误。

故选：B。

【点睛】

本题考查了几何光学的基本运用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大．