高考二輪復(fù)習(xí)選修34幾何光學(xué)完整版選練習(xí)

2022屆高考二輪復(fù)習(xí)選修3-4幾何光學(xué)精選練習(xí)（解析版）1.如圖所示，半圓為透明柱狀介質(zhì)的橫截面，半徑為R，折射率為，建立直角坐標(biāo)系，y軸與直徑平行，且與半圓相切于原點O。一束平行單色光沿x軸正方向射向整個介質(zhì)，欲使所有平行光線都不能到達(dá)x軸正半軸，需緊貼直徑放置一遮光板，則該遮光板沿y軸方向的長度至少為（不考慮反射光的影響）()A. B. C. D.2.是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，是關(guān)于對稱且平行的兩束不同單色細(xì)光束，從玻璃體右方射出后的光路如圖所示，是垂直于放置的光屏，P是屏上的一個光斑，根據(jù)該光路圖，下列說法正確的是()A.在玻璃中，A光的波長比B光的波長短B.在真空中，A光的頻率比B光的大C.A光的光子動量比B光的小D.通過同一雙縫干涉裝置，A光的干涉條紋間距比B光的小過均勻玻璃球球心O，細(xì)光束平行于且關(guān)于對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖所示.a光與b光相比()A.a光的頻率比b光的小a光的折射率較大C.b光在玻璃中的傳播速度較大D.用同一衍射實驗裝置做實驗，a光的衍射條紋寬度相等且比b光的寬4.如圖所示，由某種透明介質(zhì)制成的長直細(xì)圓柱體置于真空中。某種單色光在介質(zhì)中傳輸，經(jīng)過多次全反射后從右端射出。若以全反射臨界角傳輸?shù)墓饩€剛好從右端以張角出射，則此介質(zhì)的折射率為()。

A. B. C. D.5.如圖所示，一束光與某材料表面成45°角入射，每次反射的光能量為入射光能量的k倍（）.若這束光最終進(jìn)入材料的能量為入射光能量的（）倍，則該材料折射率至少為()A. B.6.截面為等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡，這種棱鏡在光學(xué)儀器中廣泛用于改變光的傳播方向.如圖所示，一束寬度為L的單色平行光束射向全反射棱鏡面的部分，光束平行于面入射，由P點入射的光線恰好射到B點，光線經(jīng)面發(fā)生一次全反射后從，光在真空中的傳播速度為c，，則()B.光在棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為30°面出射的光，在棱鏡中的傳播時間均為面出射后仍平行，寬度變?yōu)?.如圖所示，一玻璃球體的半徑為為球心，為水平直徑。M點是玻璃球的最高點，點光源B發(fā)出的光線從D點射出，出射光線平行于，已知，光在真空中的傳播速度為c，則()。

B到D需用時C.B發(fā)出的光線不可能在段發(fā)生全反射現(xiàn)象D.B發(fā)出的光線從段射出的光線均平行于8.在光學(xué)儀器中，“道威棱鏡”被廣泛用于圖形翻轉(zhuǎn).如圖所示，某棱鏡的橫截面是底角為45°的等腰梯形，與平行的三條光線經(jīng)面射入棱鏡，經(jīng)面反射后直接射到，則()面上的折射角為30°面上都發(fā)生全反射面上發(fā)生全反射面射出的光線跟入射光線平行，且距離C點最近的為光線39.如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和折射光束2。已知玻璃折射率為，入射角為45°（相應(yīng)的折射角為24°），現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞O點在圖示平面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過15°，如圖中虛線所示，則()

A.光束1轉(zhuǎn)過15° B.光束1轉(zhuǎn)過30°C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15° D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15°10.光纖通信采用的光導(dǎo)纖維是由內(nèi)芯和外套組成，如圖所示，其中內(nèi)芯的折射率為，外套的折射率為，下列說法正確的是()

C.從左端面入射的光線，其入射角θ必須大于某值，全部光才能被傳導(dǎo)D.從左端面入射的光線，其入射角θ必須小于某值，全部光才能被傳導(dǎo)11.用三棱鏡做測量玻璃折射率的實驗，先在白紙上放好三棱鏡，在棱鏡的一側(cè)插入兩枚大頭針和，然后在棱鏡的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使的像被的像擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針，使擋住的像，擋住的像和，在紙上標(biāo)出大頭針的位置和三棱鏡輪廓，如圖所示。

（1）在圖上畫出所需的光路圖。

（2）為了測出該三棱鏡的折射率，需要測量的物理量是________，在圖上標(biāo)出它們。

（3）計算折射率的公式是_______。通過狹縫射入玻璃磚中，已知A光在玻璃磚中的折射率光在玻璃磚中的折射率，兩種光在玻璃磚中傳播時間分別為和，兩種光從狹縫S中射出時跟入射方向間的夾角分別為和，則_________,________（兩空均填“>”“<”或“=”）.13.如圖，直角三角形為一棱鏡的橫截面，。一束光線平行于底邊射到邊上并進(jìn)入棱鏡，然后垂直于邊射出。

（1）求棱鏡的折射率。（2）保持邊上的入射點不變，逐漸減小入射角，直到邊上恰好有光線射出，求此時邊上入射角的正弦。14.某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的2倍，其過球心的某截面（紙面內(nèi)）如圖所示.一束單色光（在紙面內(nèi)）從外球面上A點入射，入射角為45°時，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切.（1）求該透明材料的折射率；（2）欲使光束從A點入射后，恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射，則應(yīng)將入射角變?yōu)槎嗌俣龋?/p>

答案以及解析1.答案：A解析：假設(shè)由邊的E點射入介質(zhì)的光線，剛好在右側(cè)的球面發(fā)生全反射，作出光路圖如圖所示，由解得，由幾何關(guān)系可知緊貼直徑放置的遮光板沿y軸方向的長度至少為，A正確，BCD錯誤。2.答案：C解析：由題圖可知，光線通過玻璃體后，A光的偏折程度比B光的小，則玻璃體對B光的折射率大于對A光的折射率，由折射率越大光的頻率越高可知，B光的頻率大于A光的頻率，B錯誤；光的頻率越小，則波長越長，故A光的波長比B光的波長長，故A錯誤；根據(jù)可知，光子的頻率越大，則動量越大，故A光的光子動量比B光的小，故C正確；根據(jù)可知，通過同一雙縫干涉裝置，光的波長越長，則干涉條紋間距越大，即A光的干涉條紋間距比B光的大，故D錯誤.3.答案：A解析：由題圖可知，光線射入玻璃球后，b光的偏折角較大，則玻璃對b光的折射率較大，對a光的折射率較小，a光的頻率比b光的小，故A正確，B錯誤；玻璃對a光的折射率較小，由可知，a光在玻璃中的傳播速度較大，故C錯誤；衍射條紋寬度是不均勻的，中央寬兩邊窄，故D錯誤.4.答案：D解析：設(shè)介質(zhì)中發(fā)生全反射的臨界角為α，如圖。則由全反射臨界角與α的關(guān)系可知。由圖，該光經(jīng)多次全反射后從右端射出時，入射角和反射角滿足關(guān)系。聯(lián)立兩式可得，D項正確。

5.答案：A解析：本題考查光的反射、折射、全反射.由題意可知，這束光經(jīng)過第二次反射時的折射光進(jìn)入材料后會發(fā)生全反射，光路圖如圖所示，設(shè)在b點的折射角為，全反射臨界角為C，在c點的入射角為，則有，，，解得，故A正確.6.答案：C解析：已知棱鏡對該光的折射率為，則光在棱鏡中的傳播速度為，故A錯誤；設(shè)光在棱鏡中發(fā)生全反射的臨界角為C，根據(jù)，解得，故B錯誤；光在面上發(fā)生全反射，設(shè)由P點入射的光線入射角為i，折射角為r，根據(jù)折射定律得，其中，解得，在中，由正弦定理得，其中，，解得，從面出射的光，在棱鏡中的傳播時間均為，解得，故C正確；在中，根據(jù)幾何知識可知，由對稱性可知，，即光束從面出射后仍平行，故寬度仍為L，故D錯誤.7.答案：ABE解析：由題圖結(jié)合幾何知識可得，入射角，折射角，則此玻璃的折射率，A項正確；長度，光在玻璃球內(nèi)傳播的速度，故光線從B傳到D的時間，B、E兩項正確；因，則臨界角，所以若增大，入射角可能大于臨界角，所以光線可能在段發(fā)生全反射現(xiàn)象，C項錯誤；要使出射光線平行于，入射角必為30°，若減小，入射角減小，則從段射出的光線與不平行，D項錯誤。8.答案：AB解析：三條光線平行入射，則光線在面上的入射角為45°，由折射定律有，得，即光線在面上的折射角為30°，故A正確；由公式可知，發(fā)生全反射的臨界角為，光路圖如圖所示，由圖可知，光線在面上的入射角，由于三條光線平行，三條光線在面上的入射角相同，則三條光線在面上都發(fā)生全反射，故B正確，C錯誤；由圖可知，光線射到面的入射角為30°，折射角為45°，即從面射出的光線與入射光線平行，但距離C點最近的為光線1，故D錯誤.9.答案：BC解析：轉(zhuǎn)動前，光束1（反射光）與入射光間的夾角為，光束2（折射光）偏離入射光的角度為。轉(zhuǎn)動后，反射光與入射光的夾角。根據(jù)折射定律可得，解得，則折射光偏離入射光的角度為。因為，故B、C兩項正確。10.答案：AD解析：光纖通信是利用光的全反射原理來工作的，光只有從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)中時，才能發(fā)生全反射，因而內(nèi)芯和外套的折射率應(yīng)滿足。從題圖中看由左端面入射的光線，其入射角越小，進(jìn)入介質(zhì)后，在內(nèi)芯與外套的界面上入射角越大，越易發(fā)生全反射，故A、D對。11.答案：見解析解析：（1）光路圖如圖所示，畫出通過的入射光線，交于O，畫出通過的出射光線交于，連接，則光線就是入射光線在三棱鏡中的折射光線。

（2）在圖上O處畫出法線，并注明入射角和折射角，用量角器量出和（或用直尺測出線段的長度）。

（3）（或因為，則）。12.答案：=;>解析：根據(jù)折射定律得，又入射角，得折射角，作出兩束光在玻璃磚中的光路圖如圖所示，A光經(jīng)過兩次反射仍從狹縫射出，其折射角仍為60°，射出時跟入射方向間的夾角，同理B光經(jīng)過三次反射仍從狹縫射出，其折射角也為60°，射出時跟入射方向間的夾角，故；光在介質(zhì)中的速度，A光在玻璃磚中傳播時間，B光在玻璃磚中傳播時間，.13.答案：（1）（2）解析：（1）光路圖及相關(guān)量如圖所示

光束在邊上折射，由折射定律得

式中n是棱鏡的折射率。由幾何關(guān)系可知

由幾何關(guān)系和反射定律得

聯(lián)立并代入得。

（2）設(shè)改變后的入射角為，折射角為，由折射定律得

依題意，光束在邊上的入射角為全反射的臨界角，且