高考物理光學知識點之幾何光學經(jīng)典測試題附解析

1、高考物理光學知識點之幾何光學經(jīng)典測試題附解析（3）一、選擇題1. ABCDE為單反照相機取景器中五棱鏡的一個截面示意圖，ABXBC,由a、b兩種單色光組成的細光束從空氣垂直于 AB射入棱鏡，經(jīng)兩次反射后光線垂直于BC射出，且在CD、AE邊只有a光射出，光路圖如圖所示，則 a、b兩束光（）C上 /正校讀至人眼V-* 61 一4.題圖是一個一圓枉體棱鏡的截面圖，圖中 E、F、G、H將半徑OM分成5等份，虛線4E日、FF1、GG、HHi平行于半徑ON, ON邊可吸收到達其上的所有光線.已知該棱鏡的折射率n= 5 ,若平行光束垂直入射并覆蓋OM ,則光線3A,不能從圓孤AR射出C.能從圓孤自反射出5.

2、如圖所示，放在空氣中的平行玻璃磚，表面B.只能從圓孤斗瓦射出D,能從圓孤耳“射出M與N平行，一束光射到表面 M上，（光如果入射角大于臨界角，光在表面M即發(fā)生反射。無論入射角多大，光在表面 M也不會發(fā)生全反射?？赡茉诒砻鍺發(fā)生全反射。由于M與N平行，光只要通過 M ,則不可能在表面 N發(fā)生全反射。 則上述說法正確的是（）A. B.C.D.6.如圖所示，口徑較大、充滿水的薄壁圓柱形淺玻璃缸底有一發(fā)光小球，則（）A.小球必須位于缸底中心才能從側(cè)面看到小球B.小球所發(fā)的光能從水面任何區(qū)域射出C.小球所發(fā)的光從水中進入空氣后頻率變大D.小球所發(fā)的光從水中進入空氣后傳播速度變大7.如圖所示，一束光由空氣射

3、向半圓柱體玻璃磚, 正確描述其光路的是（）O點為該玻璃磚截面的圓心，下圖中能A.B.C.D.bc面的方向射入棱鏡。已知棱鏡材料的折射率n=%,若不考試原入射光在 bc面上的反射光，則有光線（）8.圖示為一直角棱鏡的橫截面,= 90）工。力已=60 o 一平行細光束從 。點沿垂直于A.從ab面射出 B.從ac面射出C.從bc面射出，且與 bc面斜交 D.從bc面射出，且與bc面垂直9. 一細光束由a、b兩種單色光混合而成，當它由真空射入水中時，經(jīng)水面折射后的光路 如圖所示，則以下看法正確的是A. a光在水中傳播速度比 b光小B, b光的光子能量較大C.當該兩種單色光由水中射向空氣時,a光發(fā)生全反

4、射的臨界角較大D.用a光和b光在同一裝置上做雙縫干涉實驗,a光的條紋間距大于b光的條紋間距10.有一束波長為6X1。7m的單色光從空氣射入某種透明介質(zhì)，入射角為30 ,則45。，折射角為1A.介質(zhì)的折射率是B.這束光在介質(zhì)中傳播的速度是C.這束光的頻率是 5X10Hz1.5 x 8m/sD.這束光發(fā)生全反射的臨界角是11.如圖所示，為觀察門外情況,30居家防盜門一般都會在門上開一小圓孔.假定門的厚度為a=8cm,孔的直徑為d=6cm ,孔內(nèi)安裝一塊折射率n=1.44的玻璃，厚度可的厚度相同，已知 sin37 =0.6, cos37 =0.8.貝（JA.如未裝玻璃，室內(nèi)的人通過小孔能看到外界的角

5、度范圍為106B.裝人玻璃后，室內(nèi)的人通過玻璃能看到外界的角度范圍約為106C.裝人玻璃的折射率越大，室內(nèi)的人通過玻帽能看到外界的角度范圍就越小5 一一D.若要將視野擴大到 180。，需嵌入折射率大于或等于 一的玻璃312.華裔科學家高銀獲得 2009年諾貝爾物理獎，他被譽為光纖通訊之父光纖通訊中信號傳播的主要載體是光導纖維，它的結(jié)構(gòu)如圖所示，其內(nèi)芯和外套材料不同，光在內(nèi)芯中 傳播.下列關(guān)于光導纖維的說法中正確的是人. . 式外套內(nèi)芯A.內(nèi)芯的折射率比外套的小，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C.波長越短的光在光纖中傳播的

6、速度越大D.頻率越大的光在光纖中傳播的速度越大13.如圖所示，一束復色光由空氣射向玻璃，發(fā)生折射而分為a、b兩束單色光.則A.玻璃對a、b光的折射率滿足 nanba、b光在玻璃中的傳播速度滿足 vavbC.逐漸增大入射角，a光將先消失D.分別通過同一雙縫干涉實驗裝置時，相鄰亮條紋間距離a光大于b光14.明代學者方以智在陽燧倒影中記載：“凡寶石面凸，則光成一條，有數(shù)棱則必有 一面五色”，表明白光通過多棱晶體折射會發(fā)生色散現(xiàn)象。如圖所示，一束復色光通過三 棱鏡后分解成兩束單色光 a、b,下列說法正確的是（）A.若增大入射角i,則b光先消失B.在該三棱鏡中a光波長小于b光a光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，b光不能

7、發(fā)生D.若a、b光分別照射同一光電管都能發(fā)生光電效應，則a光的遏止電壓低.在楊氏干涉實驗中，從兩個狹縫到達像屏上的某點的光走過的路程相等，該點即為中央亮條紋的位置（即k=0對應的那條亮條紋，雙縫屏上有上下兩狹縫，設想在雙縫屏后用一塊極薄 的玻璃片遮蓋上方的縫，則屏上中央亮條紋的位置將A.向上移動B.向下移動C.不動 D.可能向上移動，也可能向下移動.已知單色光a的頻率低于單色光 b的頻率，則（）A.通過同一玻璃三棱鏡時，單色光a的偏折程度小從同種玻璃射入空氣發(fā)生全反射時，單色光a的臨界角小C.通過同一裝置發(fā)生雙縫干涉，用單色光a照射時相鄰亮紋間距小D.照射同一金屬發(fā)生光電效應，用單色光a照射時

8、光電子的最大初動能大17.如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向 E點，并偏折到F點，已知入射方向與邊 AB的夾角 30 , E、F分別為邊AB、BC的中點，則A.從F點出射的光束與入射到 E點的光束平行B.該棱鏡的折射率為 .3C.光在F點發(fā)生全反射D.光從空氣進入棱鏡，光速變大18.下列說法正確的是 .A.物體做受迫振動時，振幅與物體本身無關(guān)B.光纖通信是激光和光導纖維相結(jié)合實現(xiàn)的C.火車以接近光速通過站臺時車上乘客觀察到站臺上的旅客變矮D.全息照相技術(shù)是光的衍射原理的具體應用19.如圖所示，在空氣中，一束單色光由兩面平行的玻璃板的a表面射入，從b表面射出，則以下說法

9、中正確的是A.出射光線不一定與入射光線平行B.隨著 角的增大，光可能在 a表面發(fā)生全反射C.隨著 角的增大，光可能在 b表面發(fā)生全反射（90 ）D.無論如何改變角，光線從a表面射入，不可能在 b表面發(fā)生全反射.如圖所示，是兩個城市間的光纜中的一條光導纖維的一段，光纜總長為L,它的玻璃芯的折射率為ni,外層材料的折射率為 n2.若光在空氣中的傳播速度近似為c,則對于光由它的一端射入經(jīng)多次全反射后從另一端射出的過程中，則下列判斷中正確的是（）n1Lcn1 Lcn1 LcniLcni n2,光通過光纜的時間等于ni n2,光通過光纜的時間等于ni n2,光通過光纜的時間大于.下面四種與光有關(guān)的敘述中

10、，哪些說法是不正確的（）A.用光導纖維傳播信號，是利用了光的全反射原理B光的偏振也證明了光是一種波，而且是橫波C.通過兩枝鉛筆的狹縫所看到的遠處日光燈的彩色條紋，是光的干涉所致D.在光的雙縫干涉實驗中，若僅將入射光由黃光改為綠光，則條紋間距變窄.某同學通過實驗測定半圓形玻璃磚的折射率n.如圖甲所示，O是圓心，MN是法線,AO、BO分別表示某次測量時光線在空氣和玻璃磚中的傳播路徑.該同學測得多組入射角 i和折射角r,做出sin i-sin r圖像如圖乙所示.則A,光由A經(jīng)O到B, n=1, 5B.光由B經(jīng)O到A, n=1. 5C.光由A經(jīng)O到B, n=0. 67D.光由B經(jīng)O到A, n=0. 6

11、7.如圖所示，一束光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分為兩束單色光a、b,波長分別為 K 該玻璃對單色光a、b的折射率分別為na、n” .則（）A.?anbB.?a bb ）nanbZa ?b ?na bb ,na nb24.如圖所示為一塊透明光學材料的剖面圖，在其上建立直角坐標系xOy,設該光學材料的折射率沿y軸正方向均勻減小，現(xiàn)有一束單色光 a從原點O以某一入射角 由空氣射入 該材料內(nèi)部，則單色光 a在該材料內(nèi)部可能的傳播途徑是（）25.下列說法中正確的是A.白光通過三棱鏡后呈現(xiàn)彩色光帶是光的全反射現(xiàn)象B.照相機鏡頭表面涂上增透膜，以增強透射光的強度，是利用了光的衍射現(xiàn)象C.門鏡可以擴大視野是利用了光的

12、干涉現(xiàn)象D.用標準平面檢查光學平面的平整程度是利用了光的干涉【參考答案】*試卷處理標記，請不要刪除、選擇題C解析：C【解析】所有光在真空中有相同的速度，選項A錯誤；在CD、AE邊只有a光射出，b光發(fā)生了全c反射，說明b光的臨界角小，在五棱鏡中的折射率大，由 v 知，b光在棱鏡里的速度 nsini.小，選項B錯誤；由折射定律 n 知，b光的折射率大，折射角小，選項 C正確；a sin光的頻率小于b光的頻率，則a光的波長大于b光的波長，由 x L 知，a光的相鄰亮 d條紋間距大于b光的相鄰亮條紋間距，選項 D錯誤；故選C.點睛：本題考查了光的折射和干涉現(xiàn)象.關(guān)鍵要根據(jù)光路圖正確判斷出折射率的大小，

13、再 TOC o 1-5 h z 根據(jù)其他量與折射率的關(guān)系進行分析.D解析：D【解析】折射不改變光的頻率，頻率相同，A錯誤；根據(jù)折射定律： HYPERLINK l bookmark12 o Current Document sinisin45cn 五,B錯誤；根據(jù)n 可得光在玻璃中的傳播速度為 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document sinrsin30vc 3 1083 28一，一,、，一v m-swl s 10m/s, C錯誤；光路圖如圖所不，由幾何關(guān)系知 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document n 22一

14、1.275 ,根據(jù)全反射定律，sinC 二得C=45 , 7545 ,故在CD面發(fā)生全n 2反射，沒有光線射出， D正確.A解析：A【解析】【分析】【詳解】光路圖如圖所示，Q=602sin61 l根據(jù)虱=-13,得：6=30 。 sinGj 、由幾何關(guān)系得：光線射到底邊上時的入射角仇=30。S1H0 1光線在底邊折射時，由折射定律得n=i可得：360旦 JI由幾何知識得：CO=CB,所以 =2 六Rcds30dROCD 中可得：所求距離 d=OD=OCtan 30 丁 不； 故選項A正確.【點睛】先根據(jù)折射定律求出光線 2在玻璃半圓柱體圓弧面上和底面上的折射角，再運用折射定律求出光線1在底面上

15、的折射角，根據(jù)幾何知識求解即可.【考點】 光的折射定律B解析：B【解析】本題考查光的折射有關(guān)的知識，本題為中等難度題目.由該棱鏡的折射率為u = 可知其I 3臨界角C滿足：sinC = - = 可求出GG右邊的入射光線沒有發(fā)生全反射，其左邊的光 n 5線全部發(fā)生全反射.所以光線只能從圓弧NGi射出.D解析：D【解析】、B產(chǎn)生全反射的必要條件是光必須從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)，可知，光從空氣進入玻璃磚時，不會產(chǎn)生光的全反射現(xiàn)象，無論入射角多大，光都能從界面ab進入玻璃磚.故錯誤，正確.、由于 ab與cd兩個表面平行，根據(jù)幾何知識得知， 光線在ab面上的折射角等于在 cd面上的入射角，根據(jù)光路可逆原理

16、可知，光線一定從界 面cd射出，故錯誤，正確.綜上選 D.【點睛】解決本題的關(guān)鍵是掌握全反射的條件，靈活運用光路的可逆性分析玻璃磚的光學 特性.D解析：D【解析】 【詳解】A.小球發(fā)出的光先從水中傳播，然后再射入空氣中，故我們從側(cè)面就可以看到小球，選 項A錯誤；B.由于光從水中射入空氣中，故當入射角大于臨界角時，光會發(fā)生全反射，故球所發(fā)的 光不是從水面任何區(qū)域都能夠射出的，選項B錯誤；CD.光從水中進入空氣后頻率不變，由于折射率變小，故光的傳播速度變大，選項C錯誤，D正確. 7. A 解析：A【解析】試題分析：根據(jù)折射定律垂直于射向界面的光線不發(fā)生偏折，由光疏介質(zhì)射向光 密介質(zhì)折射角變小.垂直

17、射向玻璃時，光線不發(fā)生偏折，到達玻璃底面時，若入射角大于臨界角則發(fā)生反射， 沒有折射光線.故 A有可能，A正確；由空氣射向玻璃，時光疏介質(zhì)射向光密介質(zhì)，不可 能發(fā)生全反射，沒有折射光線，故 B錯誤；若光線到達玻璃的底面時入射角小于臨界角則 同時發(fā)生折射和反射，但應該空氣中的折射角大于玻璃中的入射角，故C錯誤；由空氣射向玻璃時，同時發(fā)生折射和反射，但應該玻璃中的折射角小于空氣中的入射角，故D錯誤. 8. B 解析：BD1 . sinC = - sinC =廠 ,【解析】由門得2 ,得到全反射臨界角C = 45一射到光線ac面的光線，入射角等于30。，小于臨界角 C,不發(fā)生全反射，則 ac面上有光

18、射出，也有反射，此反射光 射到ab面上時入射角為60 ,發(fā)生全反射，而不能從ab面射出.如圖，射到光線 bc面的光線，入射角i=0 ,則光線從bc面垂直射出，AC錯誤BD正確.A解析：Ana【解析】由題，兩光束的入射角i相同，折射角rarb,頻率fafb,則波長 k30,而光在F點的n 32入射角為30C,則不可能發(fā)生全反射，選項 C錯誤；由公式v=c/n可知，光從空氣進入 棱鏡，光速變小，故 D錯誤；故選B.B解析：B【解析】【分析】受迫振動時，其振幅與驅(qū)動的頻率和固有頻率的比值有關(guān)；光纖通信是激光的頻率單一 性；光速不變原理有相對論的基本公式，可知物體的長度、時間間隔和物體的質(zhì)量都是相對的

19、；全息照片是利用?t光的相干性較好.【詳解】A、物體做受迫振動時，當驅(qū)動力頻率等于物體的固有頻率時，振幅最大，出現(xiàn)共振現(xiàn)象，驅(qū)動力頻率與固有頻率相差越小，振幅越大；故 A錯誤.B、光纖通信是激光和光導纖維相結(jié)合的產(chǎn)物，利用了激光的頻率單一性的特點；故B正確.C、根據(jù)尺縮效應，沿物體運動的方向上的長度將變短，火車以接近光束通過站臺時，車上乘客觀察到站在站臺上旅客變瘦，而不是變矮；故 C錯誤.D、全息照片用激光來拍攝，主要是利用了激光的相干性；故D錯誤.故選B.【點睛】該題考查受迫振動、光纖通信、激光的性質(zhì)、全息照片、愛因斯坦的相對論等在實際生活 的現(xiàn)象.D解析：D【解析】 【分析】根據(jù)折射定律和

20、光路的可逆性分析出射光線與入射光線的關(guān)系.產(chǎn)生全反射的必要條件是光線必須由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì).運用幾何關(guān)系和光路可逆性分析光線能否在界面b上發(fā)生全反射現(xiàn)象.【詳解】由于a、b兩表面平行，光線在 a表面的折射角等于 b表面的入射角，根據(jù)光路的可逆性可 知，光線在b表面的折射角等于在 a表面的入射角，由幾何關(guān)系可知出射光線一定與入射 光線平行，故 A錯誤.根據(jù)幾何知識可知：光經(jīng)過表面b上的入射角與在表面 a上的折射角相等，根據(jù)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表面發(fā)生全反射，故BC錯誤，D正確.故選D.【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道光的傳播的可逆性原理，以及掌握全反射的條件，由此記牢平行玻璃 醇的光學特性.D解析：D【解析】【分析】 【詳解】如圖所示，欲使光在 小和電的界面上發(fā)生全反射，需有 R 6，光在介質(zhì) 色中的傳播最ICx In.長路程為x傳播速度為v 一,則最長時間t -1 ,所以光通過光纜sin Cn1V csin C的時間大于 n1,故D正確，ABC錯誤. CC解析：C【解析】用光導纖維傳播信號，是利用了光的全反射原理，A正確，光的偏振也證明了