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1、高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编含答案一、选择题1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2华裔科学家高锟获得2009 年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播下列关于光导纤维的说法中正确的是A内芯的折射率比外套的小，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套的大，光
2、传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C波长越短的光在光纤中传播的速度越大D频率越大的光在光纤中传播的速度越大3下列现象中属于光的衍射现象的是A光在光导纤维中传播B马路积水油膜上呈现彩色图样C雨后天空彩虹的形成D泊松亮斑的形成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题图是一个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
3、到达其上的所有光线已知该棱镜的折射率 n=53，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线A不能从圆孤射出B只能从圆孤射出C能从圆孤射出D能从圆孤射出6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，(光束不与 M 平行)如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射。无论入射角多大，光在表面M 也不会发生全反射。可能在表面N 发生全反射。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 B C D7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
4、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8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9有一束波长为6107m 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12B这束光在介质中传播的速度是1.5 108msC这束光的频率是5 1014HzD这束光发生全反射的临界角是3010 如图所
5、示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是（）AAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短BAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短CAO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长DAO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长11 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
6、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12 在玻璃中有一个截面为三角形的柱状真空空腔，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 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14 如图所示为一
7、块透明光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小，现有一束单色光a从原点 O 以某一入射角由空气射入该材料内部，则单色光a 在该材料内部可能的传播途径是（）ABCD15 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16 如图所示是一透明玻璃球体，其半径为R，O 为球心，AB为水平直径。M 点是玻璃球的最高点，一条平行于AB 的光线自D 点射入球体内，其折
8、射光线为DB，已知 ABD30，光在真空中的传播速度为c、波长为，则A此玻璃的折射率为B光线从D 传播到 B 的时间是C光在玻璃球体内的波长为D光在 B 点会发成全反射17 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，为介质）（）ABCD18 如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为 30，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为 30，则棱镜的折射率为()A12B22C3D3319 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
9、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 Lc20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（）ABCcoscDsinc21 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
10、比b 色光的临界角大Da光的折射率小于b 光折射率22 用 abcd 表示 4 种单色光，若 a b 从同种玻璃射向空气，a 的临界角小于b 的临界角；用bc 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；用bd照射某金属表面，只有b 能使其发射电子则可推断abcd 分别可能是()A紫光蓝光红光橙光B蓝光紫光红光橙光C紫光蓝光橙光红光D紫光橙光红光蓝光23 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
11、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 已知单色光a的频率低于单色光b 的频率，则（）A通过同一玻璃三棱镜时，单色光a的偏折程度小B从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a的临界角小C通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a 照射时相邻亮纹间距小D照射同一金属发生光电效应，用单色光a照射时光电子的最大初动能大【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】【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
12、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。2B 解析：B【解析】试题分析：当内芯的折射率比外套的大时，光传播时在内芯与外套的界面上才能发生全反射 A 错，B对；波长越短的光，频率越大，介质对它的折射率n 越大，根据公式，光在光纤中传播的速度越小，CD错，所以本题选择B。考点：光的折射定律全反射3D 解析：D【解
13、析】光在光导纤维中传播为光的全反射现象，A 错误；马路积水上的油膜呈现彩色图样，是因为日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象，故B 错误；雨后天空出现彩虹属于光的折射现象，故C 错误；光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故D 正确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
14、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】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可知其临界角 C满足：，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6D 解析：D【解析】、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进入玻璃砖故错误，正确、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
15、，光线一定从界面cd射出，故错误，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7D 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8D 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
16、深由1sinCn又由题意知，点光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9C 解析：C【解 析】该 介 质 的 折 射 率 为sin452sin30n，A 错 误；光 在 介质 中 传 播 的 速 度 是883 103 210/22cvm sn，该束光的频率为81473 105 10/6 10vfm s，B错误 C 正确；因为12sin2Cn，该束光的全反射临界角为45，D
17、 错误10D 解析：D【解析】试题分析：由图看出两光束的折射角r 相同，因BO的入射角i 较大，由折射定律sins n1iirn，得知 BO的折射率较小，故BO是黄光，AO是紫光；由cvn知，黄光在玻璃砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故BO（黄光）穿过玻璃砖所需时间短，AO（紫光）穿过玻璃砖所需时间长故D正确，ABC错误故选 D考点：光的折射定律【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况关键要抓住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。11C 解析：C【解析】A、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，
18、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
19、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，
20、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13B 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
21、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14D 解析：D【解析】【分析】【详解】光线从空气射入透明的光学材料后，由于该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小，以平行于 x 轴的平面作为界面，可得折射角越来越大，最终在某一平行于x 轴的平面处发生全反射；全反射后，由于该光学材料的折射率沿y轴负方向均匀增大
22、，以平行于x 轴的平面作为界面，可得折射角越来越小。故D 正确，ABC 错误。故选 D。15A 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。16A 解析：A【解析】【详解】A：如图所示：由几何知识得入射角，折射角，则此玻璃的折射率为：，A 正确；B：BD 长度，光在玻璃球内传播的速度，所以光线从B 到 D 的时间为，B 错误；C
23、、光在玻璃体内的波长，C 错误D、在玻璃体内，发生全反射时，根据几何知识可知光在B 点的入射角为30，而，即临界角，所以光线不可能在B点发生全反射现象，D错误。17D 解析：D【解析】【详解】设该介质的临界角为C，则112sinCn，C=45，由于光从介质射向空气，入射角i=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。18C 解析：C【解析】【分析】顶角 A 为 30，则光从AC面射出时，在玻璃中的入射角i30.由于出射光线和入射光线的夹角为 30，所以折射角r60.由光路可逆和折射率的定义可知nsinrsini3，C 项正确【详解】19D 解析：D【解析】【分
24、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，所以光通过光缆的时间大于1n Lc，故 D 正确，ABC 错误20B 解析：B【解析】试题分析：根据全反射定律可得1sinn，根据折射率与传播速度公式cnv，两式联立可得sinvc，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1sinn和cnv21A 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
25、 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；22A 解析：A【解析】【详解】根据临界角C、折射率1sinnC，由 a 的临界角小于b 的临界角，可知nanb，根据色散规律可知a 的频率大于b 即 ab；根据双缝
26、干涉条纹间距Lxd，由 c的条纹间距最大可知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，由可知b 和 d 中 b的频率较大即b d，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
27、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25A 解析：A【解析】【分析】单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小；折射率越小，临界角越大；波长越长，干涉条纹的间
28、距越大；频率越大，发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能越大；【详解】A、单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小，则知a光的折射率小，通过三棱镜时，单色光a的偏折程度小，故A 正确；B、由1sinCn知，折射率越小，全反射临界角越大，故B 错误；C、频率越小，波长越长，发生双缝干涉时，干涉条纹的间距与波长成正比，则知用单色光 a照射时相邻亮纹间距大，故C 错误；D、发生光电效应时,光电子的最大初动能为kmEhvW，光的频率越小，光电子的最大初动能越小，所以用单色光a照射时光电子的最大初动能小，故D 错误；故选 A。【点睛】关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系，要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。