高考物理新光学知识点之几何光学难题汇编及答案解析
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高考物理新光学知识点之几何光学难题汇编及答案解析
一、选择题
1．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．n1< n2，光通过光缆的时间等于1nLc
B．n1< n2，光通过光缆的时间大于1nLc
C．n1> n2，光通过光缆的时间等于1nLc
D．n1> n2，光通过光缆的时间大于1nLc
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．3R B．2R C． 2R D．R
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
4．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是 A． B．
C． D．
5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。则下列关系正确的是
A．λ1n2
6．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（ ）．
A． B．
C． D．
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
8．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，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、AE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
9．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1.5
B．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
10．如图所示，△ABC为一直角玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，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2
B．红光在玻璃中的传播速度大小为8210m/s
C．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60°
11．如图所示，一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O，经折射后分为两束单色光a和b。下列判断正确的是
A．玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率
B．逐渐增大入射角，b光首先发生全反射
C．在玻璃中，a光的速度大于b光的速度
D．在真空中，a光的波长小于b光的波长
12．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
13．如图所示，有一玻璃三棱镜ABC，顶角A为30°，一束光线垂直于AB射入棱镜，从AC射出进入空气，测得出射光线与AC夹角为30°，则棱镜的折射率为(
)
A．12 B．22 C．3 D．33
14．一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．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11GH射出
D．可能从圆孤1HM射出
16．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
17．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 （ ）
A． B． C．cosc D．sinc
18．一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是 ( )
A．该介质的折射率是33
B．该介质的折射率是3
C．该介质相对真空发生全反射的临界角是45°
D．光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象
19．如图所示，一束可见光穿过平行玻璃砖后，变为a、b两束单色光．如果光束b是蓝光，则光束a可能是
A．红光 B．黄光 C．绿光 D．紫光
20．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n．如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，做出sin i-sin r图像如图乙所示．则
A．光由A经O到B，n=1．5
B．光由B经O到A，n=1．5
C．光由A经O到B，n=0．67
D．光由B经O到A，n=0．67
21．用a．b．c．d表示4种单色光，若①a．b从同种玻璃射向空气，a的临界角小于b的临界角；②用b．c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；③用b．d照射某金属表面，只有b能使其发射电子．则可推断a．b．c．d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
22．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na、nb，.则( )
A．λanb B．λa>λb ，na
C．λaλb ，na >nb
23．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光
A．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 B．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大 C．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大 D．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大
24．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
C．a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．如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了( )
A．光的全反射 B．光的衍射
C．光的干涉 D．光的折射
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．D
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，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1nLc，故D正确，ABC错误．
2．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
3．D
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
