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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解析(1)一、选择题1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2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 DR3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，
2、ON 边可吸收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4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5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,
3、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6如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）ABCD7一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是Aa光在水中传播速度比b光小Bb光的光子能量较大C当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大D用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距8如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44 的玻璃，厚度可的厚度相同，已知 sin37 =0.6，
4、cos37=0.8.则A如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106B装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106C装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小D若要将视野扩大到180，需嵌入折射率大于或等于53的玻璃9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10 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
5、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11 如图所示，ABC为一直角玻璃三棱镜的横截面，A30，一束红光垂直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6
6、012 如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于Asin50sin55Bsin55sin50Csin40sin35Dsin35sin4013 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）（）ABCD14 一束单色光由空气进入水中，则该光在空气和水中传播时A速度相同，波长相同B速度不同，波长相同C速度相同，频率相同D速度不同，频率相同15 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
7、一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距较窄。16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17 物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）Aa 光光子的能量小于b 光光子的能量B若增大入射角i，则 a 光可能先消失C进行双缝
8、干涉实验，在其他条件相同的情况下，a 光条纹间距大于b 光条纹间距D在玻璃砖中，a 光的波长比b 光的波长短18 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（）A22RRdB22RdRCRdDdR19 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
9、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20 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()ABCD21 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22 用 abcd 表示 4 种单色光，若 a b
10、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 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24 以往，已知材料的折射率都为正值（n0）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sinsinin
11、r，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角取负值）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（）AABBCCDD25 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【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.麦克斯韦提出了电磁波理论，赫兹通过实
12、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.2A 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
13、解即可【考点】光的折射定律3B 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4D 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5D 解析：D【解析】试题分析：红灯
14、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6B 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7A 解析：A【解析】由题，两光束的入射角i 相同，折射角rarb，根据折射定律得到，
15、折射率nanb由公式cvn分析得知，在玻璃砖中a 光的速度比b 光的速度小故A 正确由于b光的折射率较小，则b 光的频率较小，光子能量较小，故B 错误根据sinC=1n分析知：a光的折射率大，临界角小，故C 错误折射角rarb，频率fafb，则波长ab，根据公式x=Ld，则知 a 光的干涉条纹间距小于b 光的间距故D 错误故选A.点睛：本题关键要掌握光的折射定律、全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点，同学们只要加强对光学基础知识的学习，就能轻松解答8D 解析：D【解析】因3tan4da，则0=37，如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为74，选项 A 错误；装入玻璃后，根
16、据折射定律：sin2sinn，34sin255，则053，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围大于106，选项 B 错误；装入玻璃的折射率越大，则折射角越大，则室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围就越大，选项 C 错误；若要将视野扩大到180，则 =900，则00sinsin 905sinsin 373n，则需嵌入折射率大于或等于5/3 的玻璃，选项D 正确；故选D.点睛：对于几何光学，其基础是作出光路图，借助几何知识研究入射角与折射角，再求解折射率9A 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，干涉条纹的间距越大；频率越
17、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
18、衍射的条件等多个知识点。10D 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11C 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
19、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。12C 解析：C【解析】根据折射定律可得sin 9050sin40
20、sin 9055sin35n，C 正确【点睛】注意公式sinsininr中的角为入射线（折射线）与法线的夹角13D 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。14D 解析：D【解析】【分析】【详解】不同的单色光频率不相同，同一单色光在不同的介质内传播过程中，光的频率不会发生改变；由公式cvn可以判断，水的折射率大于空气的，所以该单色光进入水中后传播速度减小A速度相同，波长相同，与结论不相符，选项A 错误；B速度不同，波长相同，与结论不相符，选项B 错误；
21、C速度相同，频率相同，与结论不相符，选项C 错误；D速度不同，频率相同，与结论相符，选项D 正确；故选 D【学科网考点定位】光的传播、光速、波长与频率的关系【方法技巧】本题分析时要抓住光在不同介质中传播频率不变这个特征，应用公式cvn公式分析光进入不同介质中的传播速度15C 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
22、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。16B 解析：B【解析】试题分析：由折射定律12sinsinn，a、b 从水中射向空气的折射角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17D 解析：D【解析】【详解】A由折射率的定义式可知sin
23、sininr通过比较 a 光折射率大，频率大，光子的能量大于b 光光子的能量，故A 错误；B从空气射向玻璃不可能发生全反射，增大入射角i，当入射角为直角时，a 光、b光同时消失，故B错误；C进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，条纹间距lxda 光频率大，波长短，条纹间距小于b 光条纹间距，故C 错误；D光线通过玻璃砖比较折射角，可知a 光折射率大，频率大，波长短，故D 正确。故选D。18C 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：dsinCR1sinCn,联立
24、得：RndA.22RRd与上述计算结果Rnd不相符，故A 错误；B.22RdR与上述计算结果Rnd不相符，故B错误；C.Rd与上述计算结果Rnd相符，故C 正确；D.dR与上述计算结果Rnd不相符，故D 错误。19A 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.
25、【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；20C 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 图正确，故选C。21D 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
26、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D22A 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；根据双缝干涉条纹间距Lxd，由 c的条纹
27、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】【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
28、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。24B 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25A 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。