高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案解析(7)

一、选择题

1．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．n1< n2，光通过光缆的时间等于B．n1< n2，光通过光缆的时间大于C．n1> n2，光通过光缆的时间等于D．n1> n2，光通过光缆的时间大于

n1L cn1L cn1L cn1L c2．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=

cc，λ=0

nncsinr siniB．λ0=λn，v=C．v=cn，λ=

0vc

D．λ0=λ/n，v=3．题图是一个

csini sinr1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4EE1、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，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线 3

A．不能从圆孤C．能从圆孤束不与M平行)

射出 射出

B．只能从圆孤D．能从圆孤

射出 射出

4．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

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

5．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

6．如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为θ．AP1AD，则( ) 2

1A．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsinn

2B．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin5n 51C．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsinn＜θ≤arcsinn21 2D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin25n＜θ≤arcsinn21 57．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

8．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F点，已知入射方向与边AB的夹角30，E、F分别为边AB、BC的中点，则

A．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行 B．该棱镜的折射率为3 C．光在F点发生全反射 D．光从空气进入棱镜，光速变大 9．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

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，将等腰直角棱镜截去棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知折射角γ＝30°，则

A．光在玻璃中的频率比空气中的频率大 B．玻璃的折射率n6 28

C．光在玻璃中的传播速度为2×10m/s D．CD边不会有光线射出

13．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 C．光的干涉

B．光的衍射 D．光的折射

14．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

sinin，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角sinr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

15．下列说法正确的是（ ） A．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在 B．光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理 C．光的偏振现象说明光是纵波

D．微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的

16．某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角为， 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．

c cosD．

c sin17．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切磨在

12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2，光线一定在OP边发生全反射 B．若2，光线会从OQ边射出 C．若1，光线会从OP边射出 D．若1，光线会在OP边发生全反射

18．如图所示，一束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。下列判断不正确的是

A．a光的频率小于b光的频率 B．a光光子能量小于b光光子能量

C．玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率 D．a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度

19．如图，在某种液体内，有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC,底面水平,罩内为空气。发光点D位于BC中点，发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是

A．D发出的光照射到CB界面时可能发生全反射 B．液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮 C．液体的折射率为

23 3D．液体的折射率为3 E.液体的折射率为3 20．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线A．

对应的前后能级之差最小

的折射率最大

也一定能

，都是氢原子中电子从量子数

n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 B．同一介质对

C．同一介质中的传播速度最大 D．用照射某一金属能发生光电效应，则

21．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

22．下列说法不正确的是（ ） ．．．

A．检验工件平整度的操作中，如图1所示，上面为标准件，下面为待检测工件，通过干涉条纹可推断：P为凹处，Q为凸处 B．图2为光线通过小圆板得到的衍射图样 C．图3的原理和光导纤维传送光信号的原理一样 D．图4的原理和照相机镜头表面涂上增透膜的原理一样

23．用a．b．c．d表示4种单色光，若①a．b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b．c和d在相同条件下分别做双缝干涉实验，c的条纹间距最大；③用b．d照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a．b．c．d分别可能是( ) A．紫光．蓝光．红光．橙光 C．紫光．蓝光．橙光．红光

A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 蓝光折射角较大

B．蓝光．紫光．红光．橙光 D．紫光．橙光．红光．蓝光

B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，

24．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光

C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大 D．用同一

装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大

25．某种介质对空气的折射率是2 ，一束光从该介质射向空气，入射角是 60°，则下列光路图中正确的是（图 中 I 为空气，Ⅱ为介质）（ ）

A． B． C． D．

【参】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题 1．D 解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

如图所示，欲使光在n1和n2的界面上发生全反射，需有n1n2，光在介质n1中的传播最

cLn1Lxv长路程为x，传播速度为，则最长时间t，所以光通过光缆n1sinCvcsinC的时间大于

n1L，故D正确，ABC错误． c2．B

解析：B 【解析】

试题分析：光在水中的传播速度是vv=λf，c=λ0f得：n考点：光的折射定律

sin1sin2cc．折射率n，则v＝c．由v，

sin2sin1nn0f0得：λ0=nλ．故B正确，ACD错误．故选B． f3．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临界角C满足：

可知其

，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．

4．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．

5．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．

6．B

解析：B 【解析】

A、B、当光束进入长方体后恰好射至AD面上D点时，角θ的值最小．设此时光线在AB面的折射角为α．

根据几何知识得：sinAPAPAD22，由已知条件AP1AD代入解得：2sin555n，由得：sinnsinsinn，可得arcsinn，故A错

5sin55误，B正确．C、D、设光束射AD面上的入射角为β，若要此光束在AD面上发生全反射，则必须有β≥C，得到sinsinC1，由几何知识得：α+β=90°，可得：nsincos1sin21sin2C1sin1n，又由得

sinn2sinnsinn21，则arcsinn21，所以若要此光束在AD面上发生全反

射，角θ的范围应满足：arcsin5narcsinn21，故C、D均错误．故选B． 5【点睛】本题是全反射、折射定律、临界角等知识的综合应用，首先要正确作出光路图，运用几何知识研究折射角的正弦．

7．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．亮纹P点分别通过双缝到S的光程差为零，抓住该规律判断亮纹位置的移动．

8．B

解析：B 【解析】 【分析】

由几何关系可知入射角和折射角，由折射定律可求得折射率；求出三棱镜的临界角可以判断F点能否发生全反射；由波速v=c/n可得出波速的变化；由折射现象可知光束能否平行． 【详解】

三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到E点的光束平行，故D错误；在E点作出法线可知入射角为60°，折射角为30°，由n故B正确；光从三棱镜射向空气的临界角sinCsin603可得折射率为3；

sin30131，则C>300，而光在F点的n32入射角为3009．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．

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射，故选项B错误； C.由错误；

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。

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

知，光的临界角小于光的临界角，光首先发生全反

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v光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长vT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nc，故红ncT，波长发生改变，nsin，紫光的折射率大于sin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．D

解析：D

【解析】折射不改变光的频率，频率相同，A错误；根据折射定律：

nsinisin45c2，B错误；根据n可得光在玻璃中的传播速度为sinrsin30vc310832vm/s108m/s，C错误；光路图如图所示，由几何关系知

n2275，根据全反射定律， sinC反射，没有光线射出，D正确．

12得C=45°，7545，故在CD面发生全n2

13．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．

14．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．

15．D

解析：D 【解析】 【详解】

A.麦克斯韦提出了电磁波理论，赫兹通过实验进行了验证，故A错误； B.光导纤维传送图象信息利用了光的全反射原理，故B错误； C.光的偏振现象说明了光是横波，故C错误；

D.微波与食物中水分子的固有频率接近时，发生共振使热运动加剧从而实现加热的目的，故D正确.

16．B

解析：B 【解析】

试题分析：根据全反射定律可得sin可得vcsin，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sinc1，根据折射率与传播速度公式n，两式联立

vnc1和n

vn17．D

解析：D

【解析】

试题分析：由全反射的临界角满足sinC1，则入射角满足iC发生全反射；作出光路n可知当＞2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＜1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.

18．C

解析：C 【解析】 【详解】

A．b光的偏折程度比a大，则b的折射率大， 故b的频率较大，A说法正确，故A不符合题意。

B．根据=h可知，b光的频率大于a光，故b光光子能量较大，B说法正确，故B不符合题意。

C．因为b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率。C说法不正确，故C符合题意。

c可知，a的折射率小，所以a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中n的速度，故D说法正确，故D不符合题意。 故选C。

D．根据公式v19．C

解析：C 【解析】 【分析】

本题考查光的反射和折射，重点考查全反射时临界角与折射率的关系。 【详解】

CDE．由D发出的垂直于BC的光在上液面的入射角为60，且恰好不能射出液面，则发生全反射，液体的折射率

nC正确，DE错误；

123 sin603A．D发出的光照射到CB界面时入射角最大为60，故不发生全反射，A错误； B．D发出的垂直于BC的光恰好不能射出液面，则D发出的在垂直于BC之下的光也不能射出液面，液面上方不能看到透明罩所有位置都被照亮，B错误； 故选C。

20．A

解析：A

【解析】试题分析：根据分析折射率的大小；根据

分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系

判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射

光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应． 波长越大，频率越小，故

可知

折射率最小，根据的频率大于误．

【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．

的频率最小，根据

可知

对应的能量最小，根据的频率最小，同一介质对应的的波长小于

的波长，故

对应的前后能级之差最小，A正确；可知

的传播速度最大，BC错误；

的频率，若用照射某一金属能发生光电效应，则不一定能，D错

21．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

sini0.621，可得n=1．5；因i是入射角，r是折射角，折射角大于由图线可知

sinr0.93n入射角，故光由B经O到A，故选B．

22．D

解析：D 【解析】

A、薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同，从弯曲的条纹可知，P处检查平面左边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知P处凹陷，而Q处检查平面右边处的空气膜厚度与后面的空气膜厚度相同，知Q处凸起，故A正确；

B、图为光线通过小圆板得到的衍射图样，若用光照射很小的不透明圆板时，后面会出现一亮点，故B正确；

C、沙漠蜃景是光的全反射现象，而光导纤维是光的全反射现象，它们的原理相同，故C正确；

D、立体电影是光的偏振，与镜头表面涂上增透膜是利用光的干涉，它们的原理不相同，故D错误； 错误的故选D．

23．A

解析：A 【解析】 【详解】

根据临界角C、折射率n1，由①a的临界角小于b的临界角，可知na＞nb，根据色sinC散规律可知a的频率大于b即γa＞γb；根据双缝干涉条纹间距xL，由②c的条纹间距d最大可知b、c和d中c的波长最长，故c的频率最小；每种金属都有对应的最小入射光频率，入射光频率越大、光电效应越容易发生，由③可知b和d中b的频率较大即γb＞γd，综合上述可知a、b、c、d的频率从大到小依次为abdc，故A正确．

24．C

解析：C 【解析】 【分析】

根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大，可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小，以及波长、临界角等大小情况，然后以及相关物理知识即可解答． 【详解】 A．由v

C

可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A错误； n

B．以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，故B错误；

C．从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式sinC角大，故C正确；

D．用同一装置进行双缝干涉实验，由公式x故D错误．

L可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，d1可知，红光的折射率小，临界n25．D

解析：D 【解析】 【详解】

设该介质的临界角为C，则sinC11，C=45°，由于光从介质射向空气，入射角n2i=60°＞C，所以发生全反射，光线全部被反射回原介质。故ABC错误，D正确。