2022屆高考物理二輪復(fù)習(xí)強(qiáng)化訓(xùn)練及詳解：幾何光學(xué)

2022屆高中物理二輪復(fù)習(xí)強(qiáng)化訓(xùn)練一幾何光學(xué)

一、選擇題（共15題）

1.如圖所示為單反照相機(jī)取景器的示意圖，五邊形ABCDE為五棱鏡的一個截面，ABlBCo光線垂直AB

射入，且只在CD和EA上各發(fā)生一次反射，兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出。若兩次反

射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是（計算結(jié)果可用三角函數(shù)表示）（)

2.如圖所示，下列說法正確的有（）

A.如圖甲，自然光由空氣射入水面上，反射光不是偏振光

B.如圖乙，立體電影原理和照相機(jī)鏡頭表面圖上增透膜的原理一樣

C.如圖丙，從筷子“折斷”的現(xiàn)象可以看出，食用油折射率小于水

D.如圖丁為光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣

3.如圖所示，一玻璃棱鏡的橫截面是等腰AHe,其中M面是鍍銀的，現(xiàn)有一光線垂直于必面入射，在棱

鏡內(nèi)經(jīng)過兩次反射后垂直于松面射出，則（）

A.Za=30°,Zb=15°B.Za=32°,ZZ?=74°

C.Za=34°,/b=73°D./片36°,/b=72°

4.某種透明液體的折射率為2,關(guān)于全反射下列說法正確的是（）

A.光從空氣進(jìn)入該液體時臨界角為30°B.光從空氣進(jìn)入該液體時臨界角為60。

C.光從該液體進(jìn)入空氣時臨界角為30°D.光從該液體進(jìn)入空氣時臨界角為60。

5.如圖所示，以人為兩束不同頻率的單色光，以相同的入射角射到玻璃磚的上表面，入射點分別為A、及

經(jīng)玻璃磚上表面折射后兩束光相交于P點，已知尸，下列說法正確的是（）

A.在真空中，a光的傳播速度大于b光的傳播速度

B.玻璃對“光的折射率大于玻璃對6光的折射率

C.a光的頻率小于b光的頻率

D.〃光在玻璃磚下表面發(fā)生全反射的臨界角大于。光

6.如圖所示，a、方和c都是厚度均勻的平行玻璃板，。和仇6和c之間的夾角都為“，一細(xì)光束由紅光和

藍(lán)光組成，以入射角。從。點射入4板，且射出c板后的兩束單色光射在地面上P、。兩點，由此

可知（）

。Q

A.射出c板后的兩束單色光與入射光不再平行

B.射到。點的光在玻璃中的折射率較大

C.射到P點的光在玻璃中的傳播速度較大，波長較長

D.若射到P、。兩點的光分別通過同一雙縫發(fā)生干涉現(xiàn)象，則射到P點的光形成干涉條紋的間距小，這束

光為藍(lán)光

7.如圖所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面的單色光從空氣射向E點，并偏折到產(chǎn)點。己知入射方

向與邊A8的夾角為6=30。，E、尸分別為邊A3、BC的中點，則下列說法正確的是（）

A.該棱鏡的折射率為2

B.光在尸點發(fā)生全反射

C.光從空氣進(jìn)入棱鏡，光速變小

D.從尸點出射的光束與入射到E點的光束平行

8.如圖所示，一橫截面為直角三角形的三棱鏡，ZB=90°,ZC=30\一條與BC面成。=30,角的光線射

向AB邊，經(jīng)過8C邊一次反射，再從AC邊射出，且出射光線的折射角為60、則這種材料的折射

A.-y2B.乖）C.-D.2

9.下列四幅圖中所涉及的物理知識論述，正確的是（）

甲乙丙丁

A.甲圖中的泊松亮斑說明光具有粒子性

B.乙圖中的海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象引起的

C.丙圖是薄膜干涉演示實驗中，將膜豎直放置后，觀察到的干涉圖樣

D.丁圖中用相機(jī)拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的景物時，可通過鏡頭表面的增透膜減弱玻璃櫥窗表面的反射光影響

10.圖示為半圓柱體玻璃的橫截面。。為直徑。一束復(fù)色光沿A。方向從真空射入玻璃，光線分別

從8、C點射出。下列說法正確的是（）

B.光線在玻璃中傳播速度%>%

C.光線在玻璃中傳播時間d

D.增大復(fù)色光入射角，光線將會在半圓面上發(fā)生全反射

11.某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的兩倍，其過球心的某截面（紙面內(nèi)）如圖所示，一束復(fù)色

光沿紙面內(nèi)以入射角i=45從外球面上4點射入，分解成。光和。光，其中b光經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切

于3點，兩光分別照在外球面的“、N兩點上。下列分析判斷正確的是（）

A.同一實驗裝置演示雙縫干涉，人光的條紋寬度比。光大

B.當(dāng)入射角變?yōu)閞=30時，6光恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射

C.增大入射角i,。光可能在外球面上發(fā)生全反射

D.a光通過AM的時間等于b光通過AN的時間

12.如圖所示，真空中有一透明材料制成的圓柱形棒，其直徑為國cm,長為50cm。一細(xì)束光線從圓柱棒

的一個底面中心垂直于底面射入圓柱棒，光線進(jìn)入圓柱棒后經(jīng)氈Xl（p8s,再由棒的另一底面射出。則下

9

列說法不氐碰的是（）

A.這種材料的折射率為

B.光在材料里的傳播速度為38xl（）8m/s

4

C.若保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，光在材料中傳播的最長時間為10-8s

D.若保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，光在材料中經(jīng)歷的全反射次數(shù)可達(dá)20次

13.如圖所示，00'是半圓柱形玻璃體的對稱面和紙面的交線，A、8是關(guān)于O。'軸等距且平行的兩束不

同單色細(xì)光束，從玻璃射出后相交于00'下方的P點，由此可以得出的結(jié)論

A.在玻璃中，A光比B光的速度小

B.玻璃對A光的折射率比對3光的折射率小

C.空氣中，A光的波長比8光的波長長

D.A光的光子能量比B光的光子能量大

14.關(guān)于下列圖片說法正確的是（）

A.如圖甲，兩人合作繪制振動圖像，女同學(xué)的筆尖做曲線運動

B.如圖乙，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達(dá)到最大值

C.如圖丙，繩子中傳播的波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直，是縱波

D.如圖丁，蜂鳴器在頭頂快速轉(zhuǎn)動，幾米外的觀察者會觀測到聲波的多普勒效應(yīng)

E.如圖戊，實用光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在內(nèi)芯與外套的界

面上發(fā)生全反射

15.直線P/P2過均勻玻璃球球心0,細(xì)光束“、b平行且關(guān)于P/P2對稱，由空氣射入玻璃球的光路如圖，〃、

〃光相比（）

A.玻璃對a光的折射率較小B.玻璃對。光的臨界角較小

C.b光在玻璃中的傳播速度較大D.。光在玻璃中的傳播時間較長

二、非選擇題

16.當(dāng)光線從射入時（以上兩空均選填“光密介質(zhì)''或"光疏介質(zhì)”），如果入射角（選

填"2"或"4"）臨界角，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象。

17.光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時角大于角，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)到

90°時完全消失，只剩下,這種現(xiàn)象做.

18.如圖所示為玻璃厚度檢測儀的原理簡圖，其原理是：固定一束激光A。以不變的入射角仇照到MN表

面，折射后從尸。表面射出，折射光線最后照到光電管C上，光電管將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺罁?jù)激光束在

C上移動的距離，可以確定玻璃厚度的變化.設(shè)為=45。，玻璃對該光的折射率為e，C上的光斑向左移

動了△5,則可確定玻璃的厚度比原來變____________（填"厚''或"薄"）了‘As的倍.

2

19.在沙漠地區(qū)，太陽照射下，地面附近的空氣溫度升高，密度降低，折射率減小，光線從高向低照射時

發(fā)生全反射，形成“海市蜃樓現(xiàn)將此原理簡化為光在兩層空氣間發(fā)生全反射，已知上層空氣折射率為〃,

地面附近空氣折射率為1,（忽略下層空氣厚度）。則形成的“海市蜃樓'’在地平線（填"上方”或“下

方”），請完成光路圖—O要發(fā)生全反射，光線從上層空氣進(jìn)入下層空氣的入射角的正弦值至少為

20.如圖所示，扇形玻璃磚AO8的圓心角為150。，玻璃磚半徑為R,一條單色光平行于Q4,由08的中點

。入射，經(jīng)折射后由圓弧面的E點射出玻璃磚，圓弧AE的長度與圓弧8E的長度之比為2：3,已知真空中

光速為c。求：該單色光在玻璃磚從。到E傳播的時間。

21.如圖所示是一種折射率〃=1.5的棱鏡，現(xiàn)有一束光線沿方向射到棱鏡的AB界面上，入射角的正弦

sin1=0.75,(光在空氣中傳播速度c=3xl()8m/s)。求：

(1)光在棱鏡中傳播的速率；

(2)入射光線經(jīng)過AB后的折射角大??；

22.我們總把彩虹比作一座拱橋，對神秘的彩虹盡頭充滿遐想。然而，彩虹并不存在盡頭，因為它的全貌

是個完整的圓環(huán)。那為什么我們看到的彩虹永遠(yuǎn)是一道弧呢？原來照向地球的陽光可近似看作平行光，光

從水滴的不同位置入射后會發(fā)生各個方向的偏折，你的視線與入射陽光的夾角處于某個范圍內(nèi)時，看到的

彩虹最清楚(折射光最強(qiáng))，如果你改變位置，彩虹的位置也會隨之移動，如果你在高山上或者空中，看到

的彩虹是完整的環(huán)(如圖甲所示)，在地面上的你只能看到圓環(huán)的一部分(如圖乙所示)；雨后空氣中的小

水滴可以等效成球形水珠，水珠對陽光的折射光路和反射光路如圖丙所示，假設(shè)一束陽光射到球形水珠上，

入射角為45。，該水珠對紫光的折射率〃=亞，該紫光經(jīng)折射進(jìn)入水珠內(nèi)，又經(jīng)水珠內(nèi)表面反射一次，再經(jīng)

水珠表面折射進(jìn)入人的眼睛，?角即為人眼看到紫光的視線與入射陽光的夾角。

(i)求a角的大?。?/p>

(ii)試分析紅光、紫光a角的大小關(guān)系。

23.半徑為R的固定半圓柱形玻璃磚的橫截面如圖所示，。點為圓心，OO'為直徑MN的垂線。足夠大的光

屏尸Q緊靠在玻璃磚的右側(cè)且與MV垂直。一束復(fù)色光沿半徑方向與OO'成6=30。角射向。點，已知復(fù)色

光包含折射率從q=血到%=6的光束，因而光屏上出現(xiàn)了彩色光帶。

(1)求彩色光帶的寬度；

(2)當(dāng)復(fù)色光入射角逐漸增大時，光屏上的彩色光帶將變成一個光點，求。角至少為多少時會出現(xiàn)這種現(xiàn)

象。

參考答案:

1.A

【詳解】

設(shè)入射到CD面上的入射角為仇因為在CD和EA上發(fā)生全反射，且兩次反射的入射角相

等，如圖：

40=90°

解得

6=22.5°

當(dāng)光剛好在CD和AE面上發(fā)生全反射時，折射率最小，根據(jù)

sin0=—

n

解得最小折射率為

1

n=--------r

sin22.5

故A正確，BCD錯誤。

故選Ao

2.D

【詳解】

A.如圖甲，自然光由空氣射入水面上，反射光是偏振光，故A錯誤；

B.如圖乙，立體電影原理是光的偏振；照相機(jī)鏡頭表面圖上增透膜的原理是光的干涉，故

B錯誤；

C.如圖丙，從筷子“折斷”的現(xiàn)象可以看出，食用油對筷子的偏折程度比水對筷子的偏折程

度大，則食用油的折射率大于水的折射率，故C錯誤；

D.如圖丁為光線通過一個不透光的圓盤得到的衍射圖樣，故D正確。

故選Do

3.D

【詳解】

作ac.外面的法線，根據(jù)光的反射定律和幾何關(guān)系可知

Za=Zl=Z2

Z3=Z4=Zfe

所以

24a=4b

而

Na+2Nb=180°

可得

故選D。

圖1圖2

4.C

【詳解】

根據(jù)全反射的條件，必須是光由該液體進(jìn)入空氣，臨界角

ZC=30

故選Co

5.C

【詳解】

A.所有色光在真空中傳播速度都相同，都是3xl()8m/s,故A錯誤；

B.由圖可以看出A光的折射角大，因入射角相等則根據(jù)折射定律〃=?可知玻璃對A光

sinr

的折射率小，故B錯誤；

C.因為光的折射率越大，頻率越大，故C正確；

D.由〃=一二知折射率越大臨界角越小，故D錯誤。

sine

故選c。

6.D

【詳解】

A.光線經(jīng)過平行玻璃板時出射光線和入射光線平行，則最終從c板射出的兩束單色光與入

射光仍然平行，故A錯誤；

B.射到。點的光偏折程度沒有射到P點的光偏折程度厲害，可知射到。點的光在玻璃中的

折射率較小，故B錯誤；

C.射到P點的光折射率較大，根據(jù)

n

知，在玻璃中傳播的速度較小，折射率大，則頻率大，波長小，故C錯誤；

D.根據(jù)

Ax=-A

d

知，條紋間距較小的光波長小，則頻率大，折射率大，偏折厲害，為射到P點的光，即藍(lán)

光，故D正確。

故選D。

7.C

【詳解】

A.由幾何知識的入射角為a=60。，折射角為月=30。，由折射定律得

〃號6

故A錯誤;

B.全反射公式

sinC=l=^>l

〃32

從尸點處射的光束的入射角為30。，所以入射角小于全反射臨界角，故不能發(fā)生全反射，故

B錯誤;

c.棱鏡的折射率要大于空氣的折射率，根據(jù)公式〃=￡得光在空氣中的速度要大于在棱鏡

V

中的速度，即光從空氣進(jìn)入棱鏡，光速變小，故C正確；

D.由幾何知識得入射到E的光束與豎直方向平行，從尸點出射的光束與豎直方向成60。夾

角，所以不平行，故D錯誤。

故選C。

8.B

【詳解】

光路圖如圖所示，光線在A3邊上的入射角

i=90°-30°=60°

光線從AC邊上出射時的折射角r=60°,由折射定律可知，光線在A8邊上的折射角r等于

在AC邊上的入射角/。根據(jù)幾何關(guān)系有

r+/+90°+30°=180°

可得

r=30

根據(jù)折射定律可知，這種材料的折射率為

〃=皿=6

sinr

ACD錯誤，故B正確。

故選Bo

9.B

【詳解】

A.泊松亮斑是光的衍射現(xiàn)象，說明光具有波動性，選項A錯誤；

B.海市蜃樓是光的全反射現(xiàn)象引起的，選項B正確；

C.薄膜干涉演示實驗中，將膜豎直放置，觀察到的干涉圖樣應(yīng)該是水平的，選項C錯誤：

D.用相機(jī)拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的景時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱反射光的強(qiáng)度，使

照片清晰，選項D錯誤。

故選B?

10.C

【詳解】

A.從8點射出的光線在。點折射時光的傳播方向偏折大，說明玻璃對從8點射出的單色光

折射率大，頻率高，即時>%,vB>vc,故A錯誤;

B.由光在介質(zhì)中傳播速度公式v=￡,nB>nc,所以有％<%，故B錯誤;

n

C.設(shè)光在。點折射時入射角、折射角分別為i,r,根據(jù)折射定律有

sini=〃sinr

又根據(jù)幾何關(guān)系，光從。到射出玻璃的光程

L=2Rsinr

則折射光在玻璃中傳播時間

L2/?sinz

可見時間與折射光線方向無關(guān)，故C正確。

D.發(fā)生全反射的必要條件之一是光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，所以光線不會從空氣射入玻

璃時發(fā)生全反射，故D錯誤。

故選C。

11.B

【詳解】

A.由光路圖可知，透明材料對6光的折射率較大，則b光頻率較大，波長較短，根據(jù)

A.v=—2

d

可知，同一實驗裝置演示雙縫干涉，人光的條紋寬度比。光小，選項A錯誤；

B.對〃光，當(dāng)入射角為，=45：時折射角為廠30。，則折射率

sin/sin45

-----=---------

sinrsin30

當(dāng)入射角變?yōu)閕'=3(r時，則折射角

臨界角為

C=45°

由正弦定理可知

sinrsinZ.ABO

sin/A8O=135

則光線AB在內(nèi)球面的入射角掐位45。，6光恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射，選項B正確；

C.增大入射角i,則。光的折射角變大，因“光在外球面上的入射角總等于剛?cè)肷鋾r的折

射角，則a光不可能在外球面上發(fā)生全反射，選項C錯誤；

D.根據(jù)v=—可知a光在透明材料中的傳播速度較大，而AM<AN,可知a光通過AM的時

n

間小于b光通過AN的時間，選項D錯誤。

故選Bo

12.D

【詳解】

AB.光在材料里的傳播速度為

v=-=—nVs=—Xiosm/S

4

,還x爐

9

這種材料的折射率為

c3.0x10s4q

n=-=—j=-------=-v3

v述XIO*3

4

故AB不符合題意;

C.若保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，發(fā)生全反射角的臨界角為

sinC=-

n

光在圓柱形棒中的最長路程

~^—=nL

sinC

光在材料中傳播的最長時間為

T-y/3x0.50

上*=12____s_=—xlO-ss

maxVV^xlO89

4

故C不符合題意;

D.由正切與正弦的關(guān)系，可得

sinC1_V39

tanC=

^-(sinC)2V?2-l

若保持入射點不變，調(diào)整光線的入射方向，發(fā)生一次全反射沿中心軸線的距離

/=24anC=2且叵cm=3cm

2213

則光在材料中經(jīng)歷的全反射次數(shù)

A,L50“

N=—=—<20

I3

故D符合題意。

故選Do

13.AD

【詳解】

A、B由圖看出，A光的偏折角大于8光偏折角，則玻璃對A光的折射率比對3光的折射率

大，由公式v=￡,分析得知，A光比8光的速度小.故A正確，B錯誤.

n

C、玻璃對A光的折射率較大，在空氣中，A光的波長比8光的波長小.故C錯誤.

D、玻璃對4光的折射率較大，其頻率較大，而光子的能量與頻率成正比，則A光的光子能

量比B光的光子能量大.故D正確.

14.BDE

【詳解】

A.如圖甲，兩人合作繪制振動圖像，女同學(xué)的筆尖做往返的直線運動，由于紙帶的勻速運

動，在紙帶上留下的痕跡是正弦曲線。故A錯誤；

B.如圖乙，當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達(dá)到最大值，發(fā)生共

振。故B正確；

C.如圖丙，繩子中傳播的波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直，是橫波。故C錯

誤；

D.如圖丁，蜂鳴器在頭頂快速轉(zhuǎn)動，聲源的位置在發(fā)生變化，所以幾米外的觀察者會觀測

到聲波的多普勒效應(yīng)。故D正確；

E.如圖戊，實用光導(dǎo)纖維由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率比外套的大，光傳播時在

內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射。故E正確。

故選BDEo

15.AD

【詳解】

A.由光路圖可知，兩束光的入射角相同，。光的折射角大于b光，故。光的折射率小于人

光,A正確

B.由可知，折射率越大，臨界角越小，故玻璃對b光的臨界角較小，故B錯誤；

sinC

c.由〃=￡可知，折射率越大，速度越小，故。光在玻璃中的傳播速度較小，故c錯誤；

u

D.b光在玻璃中的速度小，且b光經(jīng)過的路程更長，故b在玻璃中傳播時間長，故D正確；

故選ADo

16.光密介質(zhì)光疏介質(zhì)>

【詳解】

當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，如果入射角2臨界角，就會發(fā)生全反射現(xiàn)象。

17.折射；入射；折射光線；反射光線；全反射

【詳解】

光由光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角，當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角達(dá)

到90。時，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象做全反射.

18.厚3+5/3

【詳解】

試題分析：光線通過玻璃磚后傳播方向不變，只發(fā)生側(cè)移，根據(jù)激光束在C上移動的方向，

可以確定玻璃厚度的變化情況.由折射定律和幾何知識求解玻璃厚度的變化量.

根據(jù)平行玻璃磚的光學(xué)特性可知，光線通過玻璃磚后傳播方向不變，只發(fā)生側(cè)移，據(jù)題激光

束在C的光斑向左移動，說明玻璃磚增厚.根據(jù)折射定律得〃二?粵得，

sin%

._sinftsin45°八「,口八”門

sin&=-------=--<=—=0.5,得%=30

ny/2

設(shè)玻璃磚變厚了d.根據(jù)幾何知識得：tan45°-Jtan30°=As'

解得d=（3+6）.%

19.下方因為根據(jù)類似于平面鏡成像的原理，人眼總是默認(rèn)光線直線傳播的。

【詳解】

形成的“海市蜃樓''在地平線下方;

光路圖如圖；

光線射到介質(zhì)的分界面處時發(fā)生全反射，反向延長線的交點為看到的像點，因為根據(jù)類似于

平面鏡成像的原理，人眼總是默認(rèn)光線直線傳播的。

要發(fā)生全反射，則

sin90

n=--------

sinC

即光線從上層空氣進(jìn)入下層空氣的入射角的正弦值至少為

sinC=—

n

20.也

4c

【詳解】

作出光路圖，如圖所示

圓弧AE的長度與圓弧BE的長度之比為2：3,由幾何關(guān)系可知乙4O￡=60°，NEOB=90‘

tanZO￡D=—=-

OE2

由圓心角NAOB=150°可知，該單色光在OB邊的入射角z=60\折射角r=ZOED

1

sinr=-

V5

由折射率公式有

sinz

n=———

sinr

解得

V15

n-----

由勾股定理

DE=^OE2+OD-=-R

2

又因為

〃一

V

該單色光在玻璃磚從。到E傳播的時間

DE5辰

t=----=--------

v4c

21.(1)2.0x108mzs；(2)30°

【詳解】

(1)如圖所示，設(shè)光線進(jìn)入棱鏡后的折射角為r