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1、高考物理光学知识点之几何光学难题汇编含答案(4)一、选择题1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。2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62nC光在玻璃中的传播速度为2 108 m/sDCD边不会有光线射出3先后用两种不同的单色
2、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4半径为 R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，AOB 60，若玻璃对此单色光的折射率n3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（）A3RB2RC 2R DR5如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）ABCD6图示为一直角棱镜的横截面，。一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。已知棱镜材料的折
3、射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）A从ab面射出 B从ac面射出C从bc面射出，且与bc面斜交 D从bc面射出，且与bc面垂直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CA 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
4、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3C光在 F 点发生全反射D光从空气进入棱镜，光速变大9如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b 表面射出，则以下说法中正确的是A出射光线不一定与入射光线平行B随着角的增大，光可能在a表面发生全反射C随着角的增大，光可能在b 表面发生全反射（90）D无论如何改变角，光线从a表面射入，不可能在b 表面发生全反射10 如图所示，ABC 为一直角玻璃三棱镜的
5、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2B红光在玻璃中的传播速度大小为82 10 m/sC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6011 有关光的应用，下列说法不正确的是（）A拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象D在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理12 在玻璃中有一个截面为三角形的柱
6、状真空空腔，a,b两束单色光以同样的入射角由玻璃射入空腔，部分光路如图，下列说法正确的是（）A若增大b 光在空腔内先消失B若改变，a 光通过空腔的时间一定比b 光短C在同一双缝干涉装置的干涉条纹a 光较宽D若将两个相同的小球分别涂上a、b 两种颜色放在同样深度的水中，在水面上看涂a 颜色的小球较浅13 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()An1 n2，光通过光缆的时间等于1n LcBn1 n2，光通过光缆
7、的时间等于1n LcDn1 n2，光通过光缆的时间大于1n Lc14 如图，半径为R 的半圆柱玻璃体置于水平桌面上，半圆柱玻璃体的上表面水平，半圆柱玻璃体与桌面相切于A 点。一细束单色光经球心O 从空气中射入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为60，出射光线射在桌面上B 点处。测得AB 之间的距离为33R，则下列说法正确的是（）A该玻璃体的折射率为62nB该玻璃体折射率为2nC若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O 点23R位置时射入玻璃体的光线在玻璃体下表面处恰好发生全反射D若用同样频率、宽度为R 的光束 CO 沿与玻璃体上表面成30入射，从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的1315 如图
8、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、b、c三束光，可知()Aa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与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012 年 12 月 10 日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D太阳光中的红光在月球表面形成干
9、涉条纹17 如图潜水员在水深为h 的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是()A2htanCB2hsinCC2hcosCD2h18 如图是一个14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EE1、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=52,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线：（）A只能从圆孤1NF射出B只能从圆孤1NG射出C可能从圆孤11G H射出D可能从圆孤1H M射出19如图所示，两束单色光a、b 从水下射向A 点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确
10、的是A水对单色光a 的折射率比对单色光b 的折射率大B在水中a 光的临界角比b 光的临界角大C在水中a 光的速度比b 光的速度小D用同一双缝干涉实验装置分别以a、b 光做实验，a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距20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12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21 彩虹是悬
11、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
12、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 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43，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A73rB43rC34rD3 77r24 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ABL（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
13、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（）A04LfcB08LfcC016LfcD032Lfc25 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【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1C 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
14、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。2D 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：sinsin452sinsin30inr，B 错 误；根 据cnv可 得 光 在 玻 璃 中 的 传 播 速 度 为883 103 2/10/22cvm sm sn，C 错 误；光 路 图
15、 如 图 所 示，由 几 何 关 系 知75，根据全反射定律，12sin2Cn得 C=45，7545，故在CD 面发生全反射，没有光线射出，D正确3B 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dLx，用同双缝干涉装置做实验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；在介质中的速度根据公式ncv，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4A 解析：A【解析】【分析】【详解】光路图如图所示，1=60根据，得：2=30由几何关
16、系得：光线射到底边上时的入射角3=30光线在底边折射时，由折射定律得可得：4=60由几何知识得：CO=CB，所以在OCD 中可得：所求距离；故选项 A 正确【点睛】先根据折射定律求出光线2 在玻璃半圆柱体圆弧面上和底面上的折射角，再运用折射定律求出光线 1 在底面上的折射角，根据几何知识求解即可【考点】光的折射定律5B 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6B 解析：BD【解析】由得，得到全反射临界角射到光线ac 面的光线，入射角等于30，小于临界角C，不发生全反射，则ac 面上有光射出，也有反射，此反射光射到 ab 面上时
17、入射角为60，发生全反射，而不能从ab 面射出如图，射到光线bc 面的光线，入射角i=0，则光线从bc 面垂直射出，AC错误 BD正确7D 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=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
18、较B 宽故 D 正确故选D8B 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60330sinnsin可得折射率为3；故 B 正确；光从三棱镜射向空气的临界角131sin32Cn，则 C300，而光在F 点的入射角为300C，则不可能发生全反射，选项C 错误；由公式v=c/n 可知，光从空气进入棱镜，光速变小，故D 错误；故
19、选B.9D 解析：D【解析】【分析】根据折射定律和光路的可逆性分析出射光线与入射光线的关系产生全反射的必要条件是光线必须由光密介质射入光疏介质运用几何关系和光路可逆性分析光线能否在界面b 上发生全反射现象【详解】由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b 表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射光线平行，故A 错误根据几何知识可知：光经过表面b 上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：所以不管入射角多大，不可能在b 表面和 a 表面发生全反射，故 BC 错误，D 正确故选D【点睛】解决本题的关键知道光的
20、传播的可逆性原理，以及掌握全反射的条件，由此记牢平行玻璃砖的光学特性10C 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：sinsin 603sinsin 30rni，故 A 错误；B、红光在玻璃中的传播速度大小为：883 10m3 10s3CVn，故 B 错误；C、设临界角为C，则33sin,6032CC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sinsininr，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
21、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。11A 解析：A【解析】【详解】A.拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片减弱反射光的强度，故A 错误；B.增透膜是利用薄膜干涉，故B 正确；C.用三棱镜观察白光，由于三棱镜对不同色光的折射率不同，进出三棱镜的偏折角度不同，出现了不同色光的色散，故C 正确；D.光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理，故D 正确。12D 解析：D【解析】试题分析：由于空腔内部是真空、外部是玻璃，故在左边侧面上可能发生全反射，是a 光线的折射角先达到90，故是a 光在空腔内先消失，故A错误；由于a 光线
22、偏折大，故在空腔中是a 光的光程大，光速为c，故 a 光的传播时间长，故B错误；由于a 光线偏折大，故 nanb，故 a 光的频率大，波长短，根据Lxd，在同一双缝干涉装置上，是a光的条纹间距窄，故C错误；若将两个相同的小球分别涂上a、b 两种颜色放在同样深度的水中，由于nanb，根据视深推论式1hHn，在水面上看涂a 颜色的小球较浅，故D正确；故选 D。考点：光的折射定律；光的干涉13D 解析：D【解析】【分析】【详解】如图所示，欲使光在1n和2n的界面上发生全反射，需有12nn，光在介质1n中的传播最长路程为sinLxC，传播速度为1cvn，则最长时间1sinLnxtvcC，所以光通过光缆
23、的时间大于1n Lc，故 D 正确，ABC 错误14C 解析：C【解析】【分析】【详解】AB作出光路图如图根据几何关系可知2222313sin213RABrABRRR根据折射定律可知玻璃体的折射率为sinsin6031sin2inrAB 错误；C根据题意作出光路图，假设光在D点发生全反射已知30r，则60OEDEODEDO根据全反射定律11sinsin603Cn所以光在D点发生全反射，C 正确；D若从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的13，作出光路图如图假设光在M点发生全反射，则MN对应的圆心角60MON，则EM对应的圆心角60EOM，则60OPM，故30，入射角与折射角相同，不符合折射定
24、律，所以若用同样频率、宽度为R的光束 CO 沿与玻璃体上表面成30入射，从玻璃体下表面折射出的弧长不可能占圆柱体弧长的13，D 错误。故选 C。15A 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cf，得 a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；Ca的波长最长，再由双缝干涉的条纹间距：lxd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：1sinCn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16C 解析：C【解析】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与
25、月球之间时，太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住，光线照不到月球上，在地球上完全看不到月球的现象就是月全食看到整个月亮是暗红的，是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球，故C正确，ABD 错误点睛：发生月食时，地球挡住了太阳射向月球的光，但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射，所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮，这就让我们看到了“红月亮”17A 解析：A【解析】【详解】在圆形亮斑边缘从空气射入水中的光线，折射角的大小等于临界角C，如图所示，有几何关系可知，此圆形亮斑的直径是：A 符合题意。BCD 不符合题意18A 解析：A【解析】试题分析：由临界角公式1sinCn求出临
26、界角，确定光线射到圆孤NM的临界入射点，当入射光线在临界光路的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将从圆弧射出当入射点在临界入射点左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出由临界角公式得到12sin5Cn设圆弧的半径为R，2sin5RCR，则由题可知，当光线从 F 点入射到圆弧面1F点时，恰好发生全反射当入射点在1F的右侧时，入射角大于临界角，将发生全反射，光线将不能从圆弧射出当入射点在1F的左侧时，入射角小于临界角，不发生全反射，光线将从圆弧面射出，所以光线只能从圆孤1NF射出，A正确19B 解析：B【解析】试题分析：由折射定律12sinsinn，a、b 从水中射向空
27、气的折射角1相等，而由图可得22ab，所以abnn，所以，A 选项错误；由1sinnC,可知abCC,所以 B 选项正确；由cnv，abvv，C选项错误；因为abnn，所以 a光的频率小于b 光的频率，而cf，所以ab，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b 光做实验，由Lxd知，a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距，D 选项错误考点：光的折射光在介质中的传播全发射 光的干涉20D 解析：D【解析】试题分析：由全反射的临界角满足1sinCn，则入射角满足iC发生全反射；作出光路可知当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
28、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.21B 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；B根据1sinCn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角，选项 B 正确；C根据cnv，在水中a光的传播速度大于b 光的传播速度，选项C 错误；D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。22D 解析：D【
29、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D23A 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
30、反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，根据几何关系有2213sin4rCnrh所以73hr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24C 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0188Ttf解得0021618sLcLftf故 C 正确，ABD 错误。故选 C。25D 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cvn，故红光进入玻璃后的速度会发生变化，在玻璃中，红光的波长cTvTn，波长发生改变，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sinsinn，紫光的折射率大于红光的折射率，故在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小，D 正确。