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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(1)一、选择题1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2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
2、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如图所示，两束单色光a、b 同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c 则下列说法中正确的是Aa 光的能量较大B在玻璃中a 光的传播速度小于b 光的传播速度C在相同的条件下，a 光更容易发生衍射Da 光从玻璃到空气的全反射临界角小于b 光从玻璃到空气的全反射临界角5如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）ABCD6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
3、，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
4、 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8a、b 两种单色光以相同的入射角从半圆形玻璃砖的圆心O 射向空气，其光路如图所示下列说法正确的是（）Aa 光由玻璃射向空气发生全反射时的临界角较小B该玻璃对a 光的折射率较小Cb 光的光子能量较小Db 光在该玻璃中传播的速度较大9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，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
5、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10 下列说法中正确的是A白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象B照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象C门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉11ABCDE 为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，ABBC，由 a、b 两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB 射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC 射出，且在CD、A
6、E边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光()A在真空中，a 光的传播速度比b 光的大B在棱镜内，a 光的传播速度比b 光的小C以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小D分别通过同一双缝干涉装置，a 光的相邻亮条纹间距小12 光在真空中的传播速度为c，在水中的传播速度为v。在平静的湖面上，距水面深h处有一个点光源，在水面上某些区域内，光能从水面射出，这个区域的面积为（）A2222vcvh B222cvhC222vcvh D2222)(cvch13 如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射
7、光线的反向延长线刚好过B 点则（）A该玻璃对此单色光的折射率为1.5B光从 A 传到 P 的时间为（c 为空气中的光速）C该玻璃对此单色光的临界角为45D玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化14 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（n300，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；故选B.2D 解析：D【解析】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
8、；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3D 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cvn、1sinCn、0KmEhW分析解题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cvn可得在玻璃中传播时a 光的速度最大，B 错误；根据1sinCn可得 a 光的临界角最大，C 错误；根据光电效应方程0KmEhW，频率越大
9、，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4C 解析：C【解析】试题分析：由图看出，a 光的入射角小于b 光的入射角，而折射角相同，根据折射定律分析玻璃对两束光的折射率的大小关系，即可知道两光的频率关系、波长关系，由cvn分析光在玻璃中速度关系由公式1sinCn分析临界角大小a 光的入射角小于b 光的入射角，而折射角相同，根据折射定律得知，玻璃对b 光的折射率大于 a 光的折射率，则b 光的频率大于a 光的频率，根据Eh可知 b 光的能量较大，根据cvn可知 a 光在玻璃中的传播速度较大，AB 错误；频率越大，波长越小，即a 的波长大于b 的波长，在相同条
10、件下，波长越长，越容易发生衍射现象，所以a 更容易发生衍射现象，C正确；根据1sinCn可得 b 光的全反射角小，D 错误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6A 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，所以单色光1 的波长小于单色光 2 的波长，选项 A 正确；根据在玻璃中单色光1 的传播速度小于单色光2 的传播速度，选项B错误；根据，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
11、角，选项D 正确；设光线由空气射向玻璃时的入射角是 折射角为，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，联立以上各式可得：，特殊的，当=00时，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
12、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D8B 解析：B【解析】试题分析：从玻璃射入空气中会发生全反射现象，由光路图可知，a、b 光入射角相同，在分界面上a 光发生反射及折射，而b 光发生全反射，因此a 光的折射率小于b 光折射率，故 B 正确；a 光折射率小，因此a 光发生全反射的临界角大，故A 错误；b 光折射率大，则 b 光在玻璃中的传播速度小，b 光的波长小，b 光的光子能量大，故C、D 均错误考点
13、：折射率，临界角，光子的能量9D 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
14、与折射角，再求解折射率10D 解析：D【解析】【分析】【详解】A.白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A错误；B.表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B 错误；C.门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C 错误；D.用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D正确故选 D.11C 解析：C【解析】所有光在真空中有相同的速度，选项A 错误；在CD、AE边只有 a 光射出，b 光发生了全反射，说明b 光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由cvn知，b光在棱镜里的速度小，选项 B 错误；由折射定律sinsi
15、nin知，b 光的折射率大，折射角小，选项C 正确；a光的频率小于b 光的频率，则a 光的波长大于b 光的波长，由lxd知，a 光的相邻亮条纹间距大于b 光的相邻亮条纹间距，选项D 错误；故选C点睛：本题考查了光的折射和干涉现象关键要根据光路图正确判断出折射率的大小，再根据其他量与折射率的关系进行分析.12A 解析：A【解析】试题分析：最边缘的部分应该是光发生全反射的时候，故求出区域的半径即可，由于光在水中的折射率n=c/v，而临界角的正弦sinC=1/n=v/c，设区域半径为R，则sinC=22RRh=vc，故 R=22vhcv，故区域的面积S=R2=2222vcvh，选项 A正确。考点：折
16、射率，临界角。13B 解析：B【解析】【分析】作出光路图，结合几何关系求出入射角和折射角，根据折射定律求出玻璃对光的折射率，根据sinC=求出临界角根据几何关系求出光在玻璃中传播的路程，通过v=求出光在玻璃中传播的速度，从而得出光从A 到 P的时间【详解】A、作出光路图，如图所示，根据几何关系知，入射角=30，折射角=60，根据折射定律得：，故 A 错误。B、光在玻璃砖中传播的速度，则光从 A 传到 P的时间 t=，故 B 正确。C、根据 sinC=得该玻璃对单色光的临界角为：C=arcsin，故 C 错误。D、玻璃的临界角与入射角无关，故D 错误。故选：B。【点睛】本题考查了几何光学的基本运
17、用，关键作出光路图，结合折射定律和几何关系综合求解，难度不大14B 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15C 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
18、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。16D 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。17C 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】18C 解析：C【
19、解析】当太阳、地球、月球在同一直线上，地球位于太阳与月球之间时，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”19C 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
20、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。20D 解析：D【解析】【详解】A由折射率的定义式可知sinsininr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lx
21、da 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。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
22、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 图正确，故选C。23D 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
23、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D24B 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
24、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。25A 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