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1、高考物理光学知识点之几何光学单元汇编及答案解析(4)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Asin50sin55Bsin55sin50Csin40sin35Dsin35sin403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
2、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，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 D5如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O 点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是()A BC D6如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）ABCD7如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的
3、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图 1、2 是利用 a、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样下列关于a、b 两束单色光的说法正确的是（）A真空中，a光的频率比较大B同一介质中，a光传播的速度大Ca光光子能量比较大D同一
4、介质对a光折射率大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
5、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11 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12 先后用两种不同的单色光，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13 光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型
6、和连续型两种.阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层，内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高，沿径向逐渐减小，外表面附近的折射率最低.关于光在连型光导纤维中的传播，图中能正确表示传播路径的是()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与通常观察到的月
7、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涉条纹17 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
8、孤1H M射出18如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s，它发出的是两种不同颜色的a 光和 b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色（见图乙）则一下说法中正确的是（）Aa 光的频率比b 光大B水对a光的折射率比b光大Ca 光在水中的传播速度比b 光大D在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比b 光窄19 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
9、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320 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（）A22RRdB22RdRCRdDdR21 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
10、，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=4522 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23 如图所示为一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
11、材料内部可能的传播途径是（）ABCD24 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 光先消失B在该三棱镜中a 光波长小于b 光Ca 光能发生偏振现象，b 光不能发生D若 a、b 光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a 光的遏止电压低25 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
12、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【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.2C 解析：C【解析】根据折射定律可得sin 9050sin40sin 9055sin35n，C 正确【点睛】注意公式sins
13、ininr中的角为入射线（折射线）与法线的夹角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】、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，光线一定从界面cd射出，故错误，正确综上选D【点
14、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5A 解析：A【解析】试题分析：根据折射定律垂直于射向界面的光线不发生偏折，由光疏介质射向光密介质折射角变小垂直射向玻璃时，光线不发生偏折，到达玻璃底面时，若入射角大于临界角则发生反射，没有折射光线故A 有可能，A 正确；由空气射向玻璃，时光疏介质射向光密介质，不可能发生全反射，没有折射光线，故B 错误；若光线到达玻璃的底面时入射角小于临界角则同时发生折射和反射，但应该空气中的折射角大于玻璃中的入射角，故C 错误；由空气射向玻璃时，同时发生折射和反射，但应该玻璃中的折射角小于空气中的入射角，故D 错误6B 解析：B【
15、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光的条纹较B 宽故 D 正确故选D8B 解析：
16、B【解析】A、a 光照射产生的条纹间距大于b 光照射产生的条纹间距，根据双缝干涉条纹的间距公式Lxd知，a 光的波长大于b 光的波长，A 正确 B、由cf结合波长关系知a 光的频率小于 b 光的频率，而hf可得 a 光光子能量比较小，B错误 C、D、由cvn可知 a光的频率小，折射率小，则波速较大，即两种光在同一介质中的传播速度满足abvv，C 正确、D 错误.故选 AC.【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式Lxd，以及知道波长、频率的大小关系，注意光电效应方程的内容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
17、 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
18、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.11B 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
19、信是激光和光导纤维相结合的产物，利用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12B 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
20、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13C 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。14D
21、 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；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
22、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。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
23、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】试题分析：由临界角公式1sinCn求出临界角，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
24、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18C 解析：C【解析】试题分析：由图乙可知a 光发生全反射的临界角大，由1sinCn可知 a 光的折射率小，即频率小，波长长，故选项AB错误；由cvn可知选项C 正确；由Lxd可知选项D错误考点：全发射；单色光的特点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，则发生全反射，液体
25、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。20C 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，
26、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。21C 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
27、 D 错误。22B 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。故选 B。23D 解析：D【解析】【分析】【详
28、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，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。24D 解析：D【解析】【分析】【详解】A设折射角为，在右界面的入射角为，如图所示：根据几何关系有A根据折射定律：sinsinin，增大入射角i，折射角 增大，减小，而 增大才能使b光发生全反射，故A 错误；B由光路图可知，a 光的折射率小于b 光的折射率（abnn），则 a光的波长大于
29、b光的波长（ab），故B错误；C光是一种横波，横波有偏振现象，纵波没有，有无偏振现象与光的频率无关，故C 错误D根据光电效应方程和遏止电压的概念可知：最大初动能k0EhW，再根据动能定理：ck0eUE，即遏止电压0cWhUee，可知入射光的频率越大，需要的遏止电压越大，abnn，则 a 光的频率小于b 光的频率（ab），a 光的遏止电压小于b 光的遏止电压，故D 正确。故选 D。【点睛】本题考查的知识点较多，涉及光的折射、全反射、光电效应方程、折射率与波长的关系、横波和纵波的概念等，解决本题的关键是能通过光路图判断出两种光的折射率的关系，并能熟练利用几何关系25D 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