高考物理光学知识点之几何光学经典测试题及答案解析(4)

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题及答案解析(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．如图所示，一细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，a光的速度最大

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大

D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大

3．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B．

C． D．

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，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

8．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

9．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

10．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则 A ．绿光也一定能发生全反射 B ．红光也一定能发生全反射 C ．红、绿光都能发生全反射 D ．红、绿光都不能发生全反射

11．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

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

csini

D．λ0=λ/n，v=

sinr

13．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

A．玻璃对红光的折射率为2

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°

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

16．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

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．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

19．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

20．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

7

r 21．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

22．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 =

23．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 光先消失

B．在该三棱镜中a光波长小于b光

C．a光能发生偏振现象，b光不能发生

D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压低

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

【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】试题分析：通过各种色光折射光线，比较出折射率，从而知道各种色光的频率大小，然后根据公式c v n =

、1

sin C n

=、0Km E h W γ=-分析解题 光在真空中传播的速度相等，都等于光速，A 错误；三种色光，c 的偏折程度最大，知c 的折射率最大，a 的折射率最小．则c 的频率最大，a 的频率最小，根据公式c

v n

=可得在玻璃中传播时a 光的速度最大，B 错误；根据1

sin C n

=

可得a 光的临界角最大，C 错误；根据光电效应方程0Km E h W γ=-，频率越大，照射出光电子的最大初动能越大，所以c 光照射出的光电子最大初动能最大，D 正确．

3．C

解析：C

【解析】光由空气射向玻璃，折射角小于入射角，反射角等于入射角，故C 正确．

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】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/

2c 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】

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 ．

8．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1sinC 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． 9．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.

10．A

解析：A

【解析】

红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，根据公式可得：同一介质对红光折射率小,对绿光折射率大,所以发生全反射时,红光的临界角最大,绿光的临界角最小.若黄光发生全反射,则绿光一定能发生全反射.，A正确，

思路分析：红橙黄绿蓝靛紫，七种光的波长在减小，折射率在增大，再根据公式

分析

试题点评：做本题的关键是知道对红橙黄绿蓝靛紫七种光的折射率的变化

11．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．

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．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 30r 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sin ,6032

C 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。

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】

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．

16．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．

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】 【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 ．

19．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】

20．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．

21．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．

22．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 。

23．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

A ．设折射角为α，在右界面的入射角为β，如图所示：

根据几何关系有

A αβ+=

根据折射定律：sin sin i

n α

=

，增大入射角i ，折射角α增大，β减小，而β增大才能使b 光发生全反射，故A 错误；

B ．由光路图可知，a 光的折射率小于b 光的折射率（a b n n <），则a 光的波长大于b 光的波长（a b λλ>），故B 错误；

C ．光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C 错误．

D ．根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能k 0

E h

W =-ν，再根据动能定理：c k 0eU E -=-，即遏止电压0

c W h

U e e

ν=-

，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，a b n n <，则a 光的频率小于b 光的频率（a b νν<），a 光的遏止电压小于b 光的遏止电压，故D 正确。 故选D 。 【点睛】

本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系．

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．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.