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1、高考物理中山光学知识点之几何光学难题汇编含答案一、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()An1 n2，光通过光缆的时间等于1n LcBn1 n2，光通过光缆的时间等于1n LcDn1 n2，光通过光缆的时间大于1n Lc2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
2、D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大3公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是()A红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小B红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小C红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大D红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大4如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）ABCD5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
3、出，且与bc面垂直6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7明代学者方以智在阳燧倒影中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象如图所示，一
4、束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是A若增大入射角i，则 b 光最先消失B在该三棱镜中a 光波速小于b 光C若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽D若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高8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9如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃
5、缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（）A水面有一个亮点B充满水面的圆形亮斑C发光小球在水面上的像D比小球浅的发光小球的像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 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
6、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 某单色光在真空中传播速度为c，波长为0，在水中的传播速度为v，波长为，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（）Av=nc，=nc0B0=n，v=sinicsinrCv=cn，=cv0D0=/n，v=sinrcsini13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
7、a 光通过棱镜的时间大于b 光通过棱镜的时间Da、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 下面事实与光的干涉有关的是（）A用光导纤维传输信号B水面上的油膜呈现彩色C水中的气泡显得格外明亮D一束白光通过三棱镜形成彩色光带15 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()A2htanCB2hsinCC2hcosCD2h16 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BB 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
8、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，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AD 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2 33D液体的折射率为3E.液体的折射率为318 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
9、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 5B光由 B 经 O 到 A，n=1 5C光由 A 经 O 到 B，n=067D光由 B 经 O 到 A，n=0 6719 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
10、也一定能使该金属发生光电效应20 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120COD，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3tRc（c 为真空中的光速）D激光束的入射角为=4521 如图所示两细束单色光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M则下列说法中正确的是（）A如 果 a为蓝色光,则 b 可能为红色光B在该三棱镜
11、中a 色光的传播速率比b 光的传播速率大C棱镜射向空气中a色光的临界角比b 色光的临界角大Da光的折射率小于b 光折射率22 很多公园的水池底都装有彩灯，当一细束由红、蓝两色组成的灯光从水中斜射向空气时，关于光在水面可能发生的反射和折射现象，下列光路图中正确的是()ABCD23 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a、b，该玻璃对单色光a、b 的折射率分别为na、nb，.则()AanbBab，nanbCab，na b，na nb24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A在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角
12、较大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 一束只含红光和紫光的复色光沿PO 方向射入玻璃三棱镜后分成两束光，并沿OM 和ON 方向射出，如图所示，已知OM 和 ON 两束光中只有一束是单色光，则（）AOM 为复色光，ON 为紫光BOM 为复色光，ON 为红光COM 为紫光，ON 为复色光DOM 为红光，ON 为复色光【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1D 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
13、长时间1sinLnxtvcC，所以光通过光缆的时间大于1n Lc，故 D 正确，ABC 错误2D 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3D 解析：D【解析】试题分析：红灯看起来较深，因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率，根据视深与实深的关系式hhn实视，折射率越小，看起来较深由1sinCn又由题意知，点光
14、源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射，由几何知识得22RsinCRh，折射率越小，半径越大，点光源照亮的水面面积为2SR，故红灯照亮的水面面积较大，故选 D考点：考查了折射定律的应用点评：题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射，由折射定律和几何知识结合，就能轻松解答4B 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5B 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 面上时入射角为60，发生全反射，而不能从ab 面射出如图，
15、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6D 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光的条纹较B 宽故 D 正确故选D7C 解析：C【解析】A、
16、根据折射率定义公式sinsininr，从空气斜射向玻璃时，入射角相同，光线a 对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即nanb，若增大入射角i，在第二折射面上则两光的入射角减小，依据光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于或等于临界角时，才能发生光的全反射，因此它们不会发生光的全反射，故A 错误 B、光从空气斜射向玻璃折射时，入射角相同，光线a 对应的折射角较大，故光线a的折射率较小，即nanb，根据cvn分析知在该三棱镜中a 光速度大于b 光速度，故B 错误.C、a 光的折射率较小，在真空中a 光波长大于b 光波长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，因此a 光条纹间距大于b光条纹间距，故C 正
17、确 D、光线 a 的折射率较小，频率较低；根据Eh，则 a 光光子能量较小，则a 光束照射光电管逸出光电子的最大初动能Ekm较小，根据qUc=Ekm，则 a光的遏止电压低，故D 错误故选C【点睛】本题关键依据光路图来判定光的折射率大小，然后根据折射率定义公式比较折射率大小，学会判定频率高低的方法，同时掌握光电效应方程，及遏止电压与最大初动能的关系8D 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
18、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9D 解析：D【解析】【详解】AB.小球所发的光射向水面的入射角较大时会发生全反射，在水面上可以看到一个圆形亮斑，但不是充满水面的圆形亮斑，故AB 错误；CD.由于光的折射，在水面上可
19、看到比小球浅的发光小球的像，如图所示，选项C 错误，D正确.10D 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知，光的临界角小于光的临界角，光首先发生全反射，故选项B 错误；C.由可知，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。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
20、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。12B 解析：B【解析】试题分析：光在水中的传播速度是cvn折射率12sinnsin，则21sinvcsin由cvn，v=f，c=0f 得：00fnf得：0=n故 B正确，ACD错误故选B考点：光的折射定律13C 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nanb，a光的频率ab，光在真空中的传播速度相等，A 错误；由 得 B 错误；由v和 t得 C
21、 正确；根据sinC得 a光的临界角小于b光的临界角，D 错误14B 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。
22、故选 B。15A 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16C 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lxd，间距变窄，D 正确17C 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
23、。【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12 3sin 603nC 正确，DE 错误；AD 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；BD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。18B 解析：B【解析】【分析】【详解】由图线可知sin0.621sin0.93irn，可得 n=15；因 i 是入射角，r 是折射角，折射角大于入射角，故光由B 经 O 到 A，故选 B19B 解析：B【解析】【
24、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。20C 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
25、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3ccvnCD间的距离为2603SRsinR则光束在玻璃球中从C到D传播的时间为3SRtvc故 C 正确；D.由几何知识得到激光束在在C点折射角30r，由sinnsinr可得入射角60，故D错误。21A 解析：A【解析】【分析】【详解】由图看出，a光通过三棱镜后偏折角较大，根据折射定律得知三棱镜对a 光的折射率大于b光折射率，若a为蓝光，b 可能为红光故A 正确，D 错误由cvn，知 a 光的折射率大于 b 光折射率，则在该三棱镜中a色
26、光的传播速率比b 光的传播速率小，故B 错误由临界角公式1sinCn分析知从棱镜射向空气中a色光的临界角比b 色光的临界角小，故C 错误故选 A.【点睛】本题是光的色散问题，考查光的折射定律的应用问题；要知道在七种色光中，紫光的折射率是最大的，在同样条件下，其偏折角最大在介质中传播速度最小，临界角最小；可结合光的色散实验结果进行记忆；22C 解析：C【解析】【分析】【详解】蓝光折射率大于红光，故入射角首先达到蓝光的临界角，如果等于或大于这个临界角，蓝光发生全反射，出射光只剩红光，如果小于蓝光的临界角两束光都出射，但蓝光折射角将大于红光；因此AB 图错误，D 图错误的原因是红光也有反射光；只有C
27、 图正确，故选C。23B 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 nab.Aanb与分析结果不相符；故项错误Bab，nanb与分析结果相符；故B 项正确Cab，nab，nanb与分析结果不相符；故D 项错误24C 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Cvn可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，故A 错误；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1sinCn可知，红光的折射率小，临界角大，故 C 正确；D用同一装置进行双缝干涉实验，由公式Lxd可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，故 D 错误25D 解析：D【解析】ON 为反射光，应为复色光；而折射后只有一束光线，故有一束光发生了全反射；而红光与紫光相比较，紫光的折射率较大，临界角较小，故紫光发生了全反射；可知OM 应为红光故 D 正确，ABC 错误故选D.