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γ＝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62n =C ．光在玻璃中的传播速度为2×108 m/sD ．CD 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λ0，在水中的传播速度为v ，波长为λ，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（ ）A ．v=nc ，λ=n c 0λ B ．λ0=λn，v=sini csinr C ．v=cn ，λ=c v0λD ．λ0=λ/n，v=sinrcsini 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n ＝3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（ ）A ．3RB ．2RC ． 2RD ．R 5．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EE 1、FF 1、GG 1、HH 1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，属于光的折射的是（ ）．A ．B ．C．D．9．有一束波长为6×10－7m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2B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／sC．这束光的频率是5×1014HzD．这束光发生全反射的临界角是30°10．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C．A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（）A ．①③B ．①④C ．②④D ．只有③12．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（ ）A ．2222πv c v h -B ．222πc v h C ．222πv c vh - D ．2222)(πc v c h - 13．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 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45°D ．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AB ＝L （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量得到光速c 的表达式正确的是（ ）A ．04Lf c =B ．08Lf c =C ．016Lf c =D ．032Lf c =15．如图所示，一束红光P A 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，Ⅱ为介质）（）A．B．C．D．17．如图所示，ABC为等腰棱镜，a、b两束不同频率的单色光垂直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C．a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间D．a、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( )A ．n 1< n 2，光通过光缆的时间等于1n L cB ．n 1< n 2，光通过光缆的时间大于1n L c C ．n 1> n 2，光通过光缆的时间等于1n L c D ．n 1> n 2，光通过光缆的时间大于1n L c19．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（ ）A ．a 光的频率比b 光大B ．水对a 光的折射率比b 光大C ．a 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θ， c 为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速度是 （ ）A ．B ．C ．cos c θD ．sin c θ21．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A ．a 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C．a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n>2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A．73r B．43r C．34r D．37r24．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λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为n a、n b，.则()A．λa<λb，n a>n b B．λa>λb，n a<n bC．λa<λb，n a <n b D．λa>λb，n a >n b25．如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光．则A．玻璃对a、b光的折射率满足n a>n bB．a、b光在玻璃中的传播速度满足v a>v bC．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1．B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．2．D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： sin sin452sin sin30i n r ︒===︒，B 错误；根据c n v=可得光在玻璃中的传播速度为8832/10/22c v m s m s n ===⨯，C 错误；光路图如图所示，由几何关系知75β=︒，根据全反射定律， 12sin 2C n ==得C=45°，7545︒>︒，故在CD 面发生全反射，没有光线射出，D 正确．3．B解析：B 【解析】试题分析：光在水中的传播速度是cvn=．折射率12sinnsinθθ=，则21sinv csinθθ＝．由cvn=，v=λf，c=λ0f得：00fnfλλλλ==得：λ0=nλ．故B正确，ACD错误．故选B．考点：光的折射定律4．A解析：A【解析】【分析】【详解】光路图如图所示，θ1=60°根据，得：θ2=30°由几何关系得：光线射到底边上时的入射角θ3=30°光线在底边折射时，由折射定律得可得：θ4=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5．B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GG 1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NG 1射出．6．D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．7．D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h h n =实视，折射率越小，看起来较深．由1sinC n=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22sinC R h =+，折射率越小，半径越大， 点光源照亮的水面面积为2S R π=，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．8．B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．9．C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883210/22c v m s n ===⨯，该束光的频率为8147310510/610v f m s λ⨯===⨯⨯－，B 错误C 正确；因为12sin 2C n ==，该束光的全反射临界角为45°，D 错误． 10．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=λγ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D．11．A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=Ldλ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①正确，②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从棱镜射出，故③正确，④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=Ldλ、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．12．A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=22R h+=vc，故R=22c v+，故区域的面积S=πR2=2222πvcvh-，选项A正确。