高考物理光学知识点之几何光学综合训练(5)

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．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光，比另一种单色光（ ） ．．．．．A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大

C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大 D.其在空气中传播速度大

3．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 4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45下面光路图中正确的是

o

A． B．

C． D．

5．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（ ）．

A． B．

C． D．

6．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )

A．单色光1的波长小于单色光2的波长

B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度

C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间

D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角 7．一束单色光由玻璃斜射向空气，下列说法正确的是 A．波长一定变长 B．频率一定变小

C．传播速度一定变小 D．一定发生全反射现象

8．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1 2B．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°

9．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（ ）

A．①③

B．①④

C．②④

D．只有③

10．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

11．如图所示，一束红光PA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

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

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 a、b、c三束光，可知( )

15．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.比较

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 16．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 17．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是

A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光

18．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 19．彩虹是悬浮于空气中的大量小水珠对阳光的色散造成的，如图所示为太阳光照射到空气中的一个小水珠发生全反射和色散的光路示意图，其中a、b为两束频率不同的单色光．对于这两束光，以下说法中正确的是（ ）

A．单色光a比单色光b的频率高

B．由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界角 C．在水中a光的传播速度小于b光的传播速度

D．如果b光能使某金属发生光电效应，则a光也一定能使该金属发生光电效应 20．一半径为R的半圆形玻璃砖放置在竖直平面上，其截面如下图所示. 图中O为圆心，MN为竖直方向的直径.有一束细光线自O点沿水平方向射入玻璃砖，可以观测到有光线自玻璃砖内射出，现将入射光线缓慢平行下移，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失.则此玻璃的折射率为（ ）

A．RR2d2 22RdB． RC．

R dD．

d R21．如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知COD120，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是（ ）

A．出射光线的频率变小

B．改变入射角的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射 C．此激光束在玻璃中穿越的时间为tD．激光束的入射角为=45°

22．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na、nb，.则( )

3R（c为真空中的光速） c

A．λa<λb，na>nb C．λa<λb ，na 23．下面事实与光的干涉有关的是（ ） A．用光导纤维传输信号 C．水中的气泡显得格外明亮

B．λa>λb ，naλb ，na >nb B．水面上的油膜呈现彩色

D．一束白光通过三棱镜形成彩色光带

24．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f0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．c4Lf0 C．c16Lf0

B．c8Lf0 D．c32Lf0

25．光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种.阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低.关于光在连型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是( )

A．

B．

C．

D．

【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】 【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长路程为x的时间大于

n2，光在介质n1中的传播最

cLn1Lx，传播速度为v，则最长时间t，所以光通过光缆

nsinCvcsinC1n1L，故D正确，ABC错误． c2．B

解析：B 【解析】

试题分析：根据双缝干涉中相邻两条亮条纹间距公式ΔxLλ，用同双缝干涉装置做实验d条纹间距大的说明波长大，所以A项错误；波长越大折射率越小，所以C项错误；在介质

c，折射率越小在介质中传播的速度越大，所以B项正确；在空气n中不同的单色光的速度与在真空中速度相同都等于光速，所以D项错误。 考点：本题考查了双缝干涉和不同色光的折射率

中的速度根据公式v3．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vc1、sinC、EKmhW0分析解题 nnc可得在玻n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v璃中传播时a光的速度最大，B错误；根据sinC1可得a光的临界角最大，C错误；根n据光电效应方程EKmhW0，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．

4．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．

5．B

解析：B 【解析】

A属于光沿直线传播；B属于光的折射；C属于光沿直线传播，C属于光的反射，故B正确．

6．A

解析：AD

【解析】试题分析：由折射光路可知，单色光1的折射率大于单色光2，则单色光1的频率大于单色光2，单色光1的周期小于单色光2，根据单色光2的波长 ，选项A正确；根据传播速度，选项B错误；根据

，所以单色光1的波长小于

在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的，所以单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小

于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角，选项D正确；设光线由空气射向玻璃时的入射角是а折射角为θ，则

，设玻璃的厚度为d，则光线在玻璃中的路程为

，穿过玻璃的时间为

的，当а=00时

，联立以上各式可得：，特殊

，n越大则t越大，所以单色光1通过玻璃板所需的时间大于单色光

2通过玻璃板所需的时间，选项C错误。

考点：此题考查了光的折射定律、全反射现象及光在介质中的传播规律。

视频

7．A

解析：A 【解析】

试题分析：当单色光由玻璃射向空气时，频率不变，但光速要变大，故根据公式v=fλ可知，其波长一定变长，A是正确的，B是不对的，C也是不对的；是否发生全反射还要看其入射角是否大于临界角，如果大于临界角，则会发生全反射，如果不大于临界角，则不会发生全反射，故D是不对的。 考点：光的折射。

8．C

解析：C

【解析】该介质的折射率为nsin452，A错误；光在介质中传播的速度是

sin30v3108c310832851014m/s，Bv10m/s，该束光的频率为f－7610n22错误C正确；因为sinC12，该束光的全反射临界角为45°，D错误． n29．A

解析：A 【解析】

由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x=

Lλ可知，a光的波长长，则同一介质对a的折射率小，对b光的折射率大．根据平行d1分析可知，a光的临界角较n玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故①正确，②错误．由sinC=

大．当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b光，若b不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射从棱镜射出，故③正确，④错误．故选A. 点睛：解决本题是掌握光学的基本知识：双缝干涉相邻条纹间距公式△x=临界角公式sinC=

Lλ、折射定律、d1和全反射的条件．要知道折射率越大，介质对该光的折射率越大． n10．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．

11．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．

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．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na＞nb，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．

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．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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：

c，得afxl d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：

sinC1 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

16．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xl，间距变窄，D正确． d17．D

解析：D 【解析】

根据题意作出完整光路图，如图所示，a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律可知玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光，故选D．

【名师点睛】由教材中白光通过三棱镜时发生色散的演示实验可知，光线在进入棱镜前后偏折角度越大，棱镜对该光的折射率越大，该光的频率越大．

18．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。

19．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

A．由图可看出两种光从空气射入水珠时，入射角相同，而b光的折射角小于a光，故b光的折射率大于a光，b光的频率大于a光，选项A错误；

1则由水射向空气，a光发生全反射的临界角大于b光发生全反射的临界n角，选项B正确；

B．根据sinCC．根据nc，在水中a光的传播速度大于b光的传播速度，选项C错误； vD．由于b光的频率大于a光，所以如果b光能使某金属发生光电效应，则a光不一定能使该金属发生光电效应，选项D错误． 故选B。

20．C

解析：C 【解析】 【详解】

根据题意可知，当入射光线与O点的距离为d时，从玻璃砖射出的光线刚好消失，光线恰好在MN圆弧面上发生了全反射，作出光路图，如图

根据几何知识得：

sinCd RsinC1, n联立得：

nA. R dRR2d2与上述计算结果nR 不相符，故A错误； d22RRdB. 与上述计算结果n 不相符，故B错误； dRC. D.

RR与上述计算结果n相符，故C正确； ddRd与上述计算结果n 不相符，故D错误。 Rd21．C

解析：C 【解析】 【详解】

A.光在不同介质中传播时，频率不会发生改变，所以出射光线的频率不变，故A错误； B. 激光束从C点进入玻璃球时，无论怎样改变入射角，折射角都小于临界角，根据几何知识可知光线在玻璃球内表面的入射角不可能大于临界角，所以都不可能发生全反射，故B错误；

C. 此激光束在玻璃中的波速为

vCD间的距离为

cc n3S2Rsin603R

则光束在玻璃球中从C到D传播的时间为

t故C正确；

S3R vcD. 由几何知识得到激光束在在C点折射角r30，由

n可得入射角60，故D错误。

sin sinr22．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naλb.

A．λa<λb，na>nb与分析结果不相符；故Ａ项错误． B．λa>λb，naλb，na>nb与分析结果不相符；故D项错误．

c

，所以b光的波长小于a光的波

23．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。

24．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

t解得

T1 88f0cs2L16Lf01t 8f0故C正确，ABD错误。 故选C。

25．C

解析：C 【解析】

试题分析：首先我们看最左端光线刚进入时的情况，光由空气进入内芯，由于内芯有一定的折射率，故折射角会变小，而选项AD中的折射角都大于入射角，故选项AD错误；又因为光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，所以光线进入纤维中后折射角会变化，而不是像B中不变，故选项B错误，C正确；当折射率减小时，其折射角与入射角的差值会变小，且在边缘时光会发生全反射，故光又会折回这种介质中，形成如图C所示的传播轨迹。

考点：光的折射。