高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编附解析

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编附解析一、选择题1.一、选择题1.如图所示是一透明玻璃球体，其半径为R,O为球心，AB为水平直径。M点是玻璃球的最高点，一条平行于AB的光线自D点射入球体内，其折射光线为DB,已知ZABD=30°,光在真空中的传播速度为c、波长为儿则此玻璃的折射率为.2光线从D传播到B的时间是C光在玻璃球体内的波长为久光在B点会发成全反射12.题图是一个4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.FF］、GG］、HH］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5射率n=3，若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线A.不能从圆孤—三射出B.只能从圆孤二「三射出C.能从圆孤三.三射出D.能从圆孤三一T射出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。当它们在真空中传播时，a光的速度最大当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大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，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（）①③B.②③C.③D.②④5.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A•红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小红灯看起来较深，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，下列说法正确的是（单色光1的波长小于单色光2的波长在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度单色光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

有一束波长为6x10-7m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°，则介质的折射率是丄2这束光在介质中传播的速度是1.5x108m/s这束光的频率是5x1014Hz这束光发生全反射的临界角是30°如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心0,它们的出射光线沿0P方向，则下列说法中正确的是（）A.B.CA.B.C.D.A0是黄光，穿过玻璃砖所需时间短A0是紫光，穿过玻璃砖所需时间短A0是黄光，穿过玻璃砖所需时间长A0是紫光，穿过玻璃砖所需时间长如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截1-面，一单色细光束入射到P点，入射角为0.AP二-AD，贝％）若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角0的最小值为arcsin-n若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角0的最小值为arcsin^5n若要此光束在AD面上发生全反射，角0的范围应满足arcsin-nVO^arcsin*n2-1若要此光束在AD面上发生全反射，角0的范围应满足arcsin—n<0<arcsinn2-1如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是出射光线不一定与入射光线平行随着0角的增大，光可能在a表面发生全反射随着0角的增大，光可能在b表面发生全反射（0<90）无论如何改变0角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射12．下列现象中属于光的衍射现象的是光在光导纤维中传播马路积水油膜上呈现彩色图样雨后天空彩虹的形成泊松亮斑的形成如图所示，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。下列判断正确的是玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率逐渐增大入射角，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光的波长如图，半径为R的半圆柱玻璃体置于水平桌面上，半圆柱玻璃体的上表面水平，半圆柱玻璃体与桌面相切于A点。一细束单色光经球心O从空气中射入玻璃体内（入射面即纸面），入射角为60°，出射光线射在桌面上B点处。测得AB之间的距离为上3R，则下列3说法正确的是（）A该玻璃体的折射率为n二乎B.该玻璃体折射率为n=2若将入射光束在纸面内向左平移，移到距O点3R位置时射入玻璃体的光线在玻璃体下表面处恰好发生全反射若用同样频率、宽度为R的光束CO沿与玻璃体上表面成30入射，从玻璃体下表面折1射出的弧长占圆柱体弧长的3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()在真空中，a光光速大于b光光速在真空中，a光波长大于b光波长a光通过棱镜的时间大于b光通过棱镜的时间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幻，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丁nLn1<n2，光通过光缆的时间大于nLn1>n2,光通过光缆的时间等于〒nLn1>n2，光通过光缆的时间大于一1—如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c,则下列说法中正确的是水对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大在水中a光的临界角比b光的临界角大在水中a光的速度比b光的速度小用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距18．下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的()用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理B．B光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将OP、OQ边与轴线的夹角0切磨在q<°<°2的范围内，才能使从MN边垂直入射的光线，在OP边和OQ边都发生全反射(仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ过后射向MN边的情况)，则下列判断正确的是()SINa.若e>q，光线一定在op边发生全反射B.若°>°2，光线会从OQ边射出若，光线会从op边射出若，光线会在op边发生全反射如图所示，一束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。下列判断不正确的是a光的频率小于b光的频率a光光子能量小于b光光子能量C•玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中的速度

21．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，21．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光线是红光，b光线是紫光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a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间长遇到同样的障碍物，a光比b光更容易发生明显衍射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，可以判定对应的前后能级之差最小同一介质对•r的折射率最大同一介质中7的传播速度最大用“照射某一金属能发生光电效应，则」也一定能B.c=8Lf0D.c二32Lf0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SB.c=8Lf0D.c二32Lf00C.c二16Lf0下列说法正确的是()用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象在LC振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最多，电路电流最小

25．如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（）水面有一个亮点充满水面的圆形亮斑发光小球在水面上的像比小球浅的发光小球的像参考答案】***试卷处理标记，请不要删除一、选择题1.A解析：A【解析】【详解】A：如图所示:由几何知识得入射角1山口3LT,折射角―汕0U"，则此玻璃的折射率为：sinr丁，A正确；B：BD长度山“心JU1'「细，光在玻璃球内传播的速度「'，所以光线从B到D的ns3R时间为，B错误；vcAAC、光在玻璃体内的波长•，C错误11D、在玻璃体内，发生全反射时，根据几何知识可知光在B点的入射角为71寸31130°，而，即临界角匚了U，所以光线不可能在B点发生全反射现象，D错误。2．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13临界角C满足：，可求出GG］右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光n5线全部发生全反射.所以光线只能从圆弧NG1射出.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c1小，然后根据公式v二、sinC二一、E二h/-W分析解题nnKm0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c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v二可得在玻n1璃中传播时a光的速度最大，B错误；根据sinC二一可得a光的临界角最大，C错误；根n据光电效应方程E二h/-W，频率越大，照射出光电子的最大初动能越大，所以c光Km0照射出的光电子最大初动能最大，D正确.4．D解析：D【解析】①、②、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①错误，②正确.③、④、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③错误，④正确.综上选D.【点睛】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.5.A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．6．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h1深的关系式h=亠，折射率越小，看起来较深•由sinC二一又由题意知，点光源照亮视nn的水面边缘光线刚好发生全反射，由几何知识得sinC=，折射率越小，半径越R2+h2大，点光源照亮的水面面积为S二兀R2，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．7．A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〔二-在玻璃中单色光1的传播速度小于单色光2的v传播速度，选项B错误；根据汕i「二二，所以单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小n于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角，选项D正确；设光线由空气射向玻璃时的入射sia(X角是a折射角为e,则，设玻璃的厚度为d,则光线在玻璃中的路程为dx拆，穿过玻璃的时间为「二一，联立以上各式可得：，特殊8$&V爲才_远2厲的，当a=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匚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。!>:视频厦8.C解析：Csin45ol【解析】该介质的折射率为n二sn莎7,A错误；光在介质中传播的速度是3x1083,-'2二x1083x1083,-'2二x108m/s该束光的频率为v_3x108九6x10—7_5x1014m/s错误C正确；1因为sinC_—ny'2该束光的全反射临界角为45°,D错误.9．D解析：D【解析】1sininsinr试题分析：由图看出两光束的折射角r相同，因B0的入射角i1sininsinr得知BO的折射率较小，故BO是黄光，A0是紫光；由v_C知，黄光在玻璃n砖中传播较大，而在玻璃中两光的光程相等，故B0（黄光）穿过玻璃砖所需时间短，AO（紫光）穿过玻璃砖所需时间长.故D正确，ABC错误.故选D.考点：光的折射定律【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况.关键要抓住玻璃对红光的折射率最小，紫光的折射率最大。10.B解析：B【解析】A、B解析：B【解析】A、B、当光束进入长方体后恰好射至AD面上D点时，角0的值最小.设此时光线在AB面的折射角为aAP1——，由已知条件AP_并AD代入解得：\o"CurrentDocument"AP2+AD22J5sin.J5sina_，由n_得：sin0_nsina_n，可得9_arcsinn，故A错\o"CurrentDocument"5sina55根据几何知识得：sinan，误，B正确.C、D、设光束射AD面上的入射角为〃，若要此光束在AD面上发生全反1射，则必须有QC,得到sin0>sinC_—，由几何知识得：奸〃=90°，可得：nsina_cos0sina_cos0_J1-sin20<v'1-sin2Csin0又由n_得sinasin0=nsina<\!n2-1，则9<arcsin”n2-1，所以若要此光束在AD面上发生全反射，角0的范围应满足：arcsin'n<0<arcsin【点睛】本题是全反射、折射定律、临界角等知识的综合应用，首先要正确作出光路图，运用几何知识研究折射角的正弦．11．D解析：D【解析】【分析】根据折射定律和光路的可逆性分析出射光线与入射光线的关系．产生全反射的必要条件是光线必须由光密介质射入光疏介质.运用几何关系和光路可逆性分析光线能否在界面b上发生全反射现象．【详解】由于a、b两表面平行，光线在a表面的折射角等于b表面的入射角，根据光路的可逆性可知，光线在b表面的折射角等于在a表面的入射角，由几何关系可知出射光线一定与入射光线平行，故A错误.根据几何知识可知：光经过表面b上的入射角与在表面a上的折射角相等，根据光路可逆性可知：所以不管入射角多大，不可能在b表面和a表面发生全反射，故BC错误，D正确.故选D.【点睛】解决本题的关键知道光的传播的可逆性原理，以及掌握全反射的条件，由此记牢平行玻璃砖的光学特性.D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；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.D解析：D【解析】【详解】因为存光的偏折程度大于朴光，所以根据折射定律得知玻璃对柑光的折射率大于对几光的折射率，故选项A错误；根据全反射临界角公式、小厂"知，让光的临界角小于D光的临界角，朕光首先发生全反射，故选项B错误；。山「:可知，光的折射率较大，则在玻璃砖中，光的速度小于“光的速度，故选项C错误；

D.根据折射率大，频率大，波长短，可知让光的折射率大于b光的折射率，贝则i光在真空中的波长小于和光在真空中的波长，故选项D正确。14．C解析：C解析】分析】详解】AB.作出光路图如图根据几何关系可知ABsinrAB.作出光路图如图根据几何关系可知ABsinr=AB2+R2、：3R2+R2根据折射定律可知玻璃体的折射率为sinisin60°nsinisin60°n=荷=v3AB错误；ZOED=ZEOD=ZEDO=60°根据全反射定律sinCsinC=-n<sin60°所以光在D点发生全反射，C正确；1D.若从玻璃体下表面折射出的弧长占圆柱体弧长的3，作出光路图如图ZEOM二60。，则ZOPM二60。，故9=30。，入射角与折射角相同，不符合折射定律，所以若用同样频率、宽度为R的光束CO沿与玻璃体上表面成30。入射，从玻璃体下表面1折射出的弧长不可能占圆柱体弧长的3，D错误。故选C。15．C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na>nb，a光的频率va>vb，光在真空中的传播速度相等，A错误；由X=得B错误；由v=和t=得C正1确；根据sinC=就得a光的临界角小于b光的临界角，D错误.16．D解析：D【解析】【分析】【详解】如图所示，欲使光在-和n2的界面上发生全反射，需有件〉n2，光在介质-中的传播最LcxLn长路程为x二，传播速度为v二一，则最长时间t二二卡，所以光通过光缆sinCn1vcsinCnL的时间大于亠，故D正确，ABC错误.c17.B解析：B解析】sin0试题分析：由折射定律n二而1，a、b从水中射向空气的折射角0］相等，而由图可得2102>0”，所以n<n，所以，a选项错误；由n二，可知C>C，所以b选项正2a2babsinCabc确；由n=—,v>v，C选项错误；因为n<n，所以a光的频率小于b光的频率，而vababc二九f,所以九>\，用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，由Ax二L九abd知，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距，D选项错误．考点：光的折射光在介质中的传播全发射光的干涉18．C解析：C【解析】用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理，A正确，光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波，横波传播方向与振动方向垂直，所以B正确，通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的色散现象，C错误，在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，波长减小，根据公式Ax-九，间距变窄，D正确.dD解析：D【解析】1试题分析：由全反射的临界角满足sinC二一，则入射角满足i>C发生全反射；作出光路n可知当0>02时，根据几何关系，可知光线在PO边上的入射角较小，光线将从PO射出，AB项错误；同理当0<0］时，光线在PO边上的入射角较大，大于临界角，光线将在PO射边上发生全反射，D项正确.考点：本题考查了光的折射和全反射.C解析：C【解析】【详解】b光的偏折程度比a大，则b的折射率大，故b的频率较大，A说法正确，故A不符合题意。根据£=h可知，b光的频率大于a光，故b光光子能量较大，B说法正确，故B不符合题意。因为b光的偏折程度大于a光，所以玻璃对b光的折射率大于对a光的折射率。C说法不正确，故C符合题意。c根据公式v=可知，a的折射率小，所以a光在玻璃砖中的速度大于b光在玻璃砖中n的速度，故D说法正确，故D不符合题意。故选C。C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；光在水滴背面发生全反射时