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1、高考物理光学知识点之几何光学解析含答案一、选择题1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2如图所示，将等腰直角棱镜截去棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。从M点发出一束平行于底边CD的单色光从AC边射入，已知折射角30，则A光在玻璃中的频率比空气中的频率大B玻璃的折射率62nC光在玻璃中的传播速度为2 108 m/sDCD边不会有光线射出3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
2、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=sinrcsini4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 边可吸收到达其上的所有
3、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6一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A只有频率发生变化 B只有波长发生变化C只有波速发生变化 D波速和波长都变化7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8如图所示的四种情景中，属于光的折射
4、的是（）ABCD9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
5、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11 如图所示为用a、b 两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样现让a、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（）ABCD只有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
6、边界 P 点发生折射，该折射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 如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中S为发光点，T是望远镜，平面镜O 与凹面镜 B 构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为ABL（L 可长达几十千米），且远大于OB 以及 S和 T 到八面镜的距离。现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当转动频率达到0f并可认为是匀速转动时，恰能在望远镜中第一次看见发光点 S，由此迈克尔逊测出光速c。根据题中所测量的物理
7、量得到光速c 的表达式正确的是（）A04LfcB08LfcC016LfcD032Lfc15 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16 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）（）ABCD17 如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b 两束不同频率的
8、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Ca 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18 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
9、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 Lc19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20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（）
10、ABCcoscDsinc21 雨后太阳光射入空气中的水滴，先折射一次，然后在水滴的背面发生反射，最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。如图，太阳光从左侧射入球形水滴，a、b是其中的两条出射光线，在这两条出射光线中，一条是红光，另一条是紫光。下面说法正确的是Aa 光线是红光，b 光线是紫光B当光线在水滴背面发生全反射时，我们看到的彩虹最为鲜艳明亮Ca光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长D遇到同样的障碍物，a 光比 b 光更容易发生明显衍射22 氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n2 的能级跃迁到n=2 的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定A对应
11、的前后能级之差最小B同一介质对的折射率最大C同一介质中的传播速度最大D用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能23 为了表演“隐形的大头针”节目，某同学在半径为r 的圆形软木片中心垂直插入一枚大头针，并将其放入盛有水的碗中，如右图所示已知水的折射率为43，为了保证表演成功(在水面上看不到大头针)，大头针末端离水面的最大距离h 为A73rB43rC34rD3 77r24 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 nb25 如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生
12、折射而分为a、b 两束单色光则A玻璃对a、b光的折射率满足nanbBa、b 光在玻璃中的传播速度满足vavbC逐渐增大入射角，a 光将先消失D分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离a 光大于 b 光【参考答案】*试卷处理标记，请不要删除一、选择题1B 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
13、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2D 解析：D【解 析】折 射 不 改 变 光 的 频 率，频 率 相 同，A错 误；根 据 折 射 定 律：sinsin452sinsin30inr，B 错 误；根 据cnv可 得 光 在 玻 璃
14、 中 的 传 播 速 度 为883 103 2/10/22cvm sm sn，C 错 误；光 路 图 如 图 所 示，由 几 何 关 系 知75，根据全反射定律，12sin2Cn得 C=45，7545，故在CD 面发生全反射，没有光线射出，D正确3B 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
15、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】光的频率由光源决定，因此光一旦形成，频率不再改变光在不同介质中传播时，波长变化，波速也发生变化，故D 正确7D 解析：
16、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8B 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9C 解析：C【解 析】该 介 质 的 折 射 率 为sin4
17、52sin30n，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 错误10D 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
18、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D11A 解析：A【解析】由干涉图样可知，a光的双缝干涉条纹间距比b 光的大，根据双缝干涉相邻条纹间距公式 x=Ld 可知，a光的波长长，则同一介质对a 的折射率小，对b 光的折射率大根据平行玻璃砖的光学特性可知，出射光线与入射光线平行，由于a光的折射率小，偏折程度小，所以出射时a光应在右侧，故正确，错误由sinC=1n分析可知，a光的临界角较大当光从棱镜射入空气中时，若发生全反射的话首先是b 光，若 b 不发生全反射，能射出棱镜，则a光一定也不发生全反射
19、从棱镜射出，故正确，错误故选A.点睛：解决本题是掌握光学的基本知识：双缝干涉相邻条纹间距公式x=Ld、折射定律、临界角公式sinC=1n和全反射的条件要知道折射率越大，介质对该光的折射率越大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
20、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14C 解析：C【解析】【分析】【详解】从 A 点开
21、始经一系列的反射再到达望远镜所通过的距离s=2L，则光从A 点开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为0188Ttf解得0021618sLcLftf故 C 正确，ABD 错误。故选 C。15D 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
22、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】【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 正确；根据sinC得 a光的临界角小于b光的临界角，D 错误18D 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
23、，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19C 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
24、和cnv21C 解析：C【解析】【详解】AD a、b 两种光在水滴表面发生折射现象，入射角相同，a 光的折射角小于b 光，根据折射定律可知，a 光的折射率大于b 光，所以a 是紫光，b 是红光，a 光的波长小于b 光，水滴背面发生全反射时b 光更容易发生明显的衍射现象，故AD 错误；B光在水滴背面发生全反射时，仍然有些不同颜色的光要相交重合，所以此时看到的彩虹并不鲜艳，故B 错误；C令太阳光在水滴表面发生折射现象时，a 光的折射角为，b 光的折射角为，则球形水滴的半径为R，所以 a 光在水滴中的传播路径长为xa=4R?cosb 光在水滴中传播的路径长为xb=4Rcos因为，所以xa xb又因为
25、光在介质中的传播速度为cvn，因为 nanb，所以va vb光在水滴中的传播时间为xtv，所以 a光在水滴中的传播时间比b 光在水滴中的传播时间长，故 C 正确。故选C。22A 解析：A【解析】试题分析：根据分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应波长越大，频率越小，故的频率最小，根据可知对应的能量最小，根据可知对应的前后能级之差最小，A 正确；的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据可知的传播速度最大，BC 错误；的波长小于的波长，故的频率大于的频率，若用照射某一金
26、属能发生光电效应，则不一定能，D 错误【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小23A 解析：A【解析】【详解】只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，如图所示，根据几何关系有2213sin4rCnrh所以73hr故 A 正确，BCD 错误；故选 A【点睛】以大头针末端为研究对象，只要从大头针末端发出的光线射到圆形软木片边缘界面处能够发生全反射，就从水面上看不到大头针，作出光路图，根据全反射的临界角公式求解即可24B 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
27、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25A 解析：A【解析】【详解】A、由图可知a 光偏折程度大，则玻璃对a 光的折射率大，a光的频率较大，故A 正确 B、a 光的折射率大，则根据光速公式cvn，知 b 光在该玻璃中的传播速度比a 大，故 B 错误 C、由1sinCn分析知，a 光的临界角比b 光的小，则让该复色光从玻璃射向空气，逐渐增大入射角，a 光的入射角先达到临界角，则a 光先发生全反射，折射光线消失，但产生反射光线，故C 错误 D、a光的频率大，波长短，根据双缝干涉条纹的间距与波长成正比，可知a 光形成的干涉条纹间距比b 光的小，故D 错误故选A【点睛】解决本题的关键在于根据光的偏折程度分析折射率的大小，掌握光的频率、波长、传播速度与折射率、临界角的关系，并能熟练运用.