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2022届高考物理二轮复习光学专题几何光学---光的折射基础过关
一、单选题，共10小题
1．一束光从空气射入水中，则下列光路图中可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
2．如图所示，OBCD为真空中的半圆柱体玻璃的横截面，OD为直径。一束由红、紫组成的复合光从半圆柱体玻璃的上表面O点射入玻璃，折射后分别射到侧面的B、C两点。若光从O点到B、C两点的传播时间分别为、，则下列说法正确的是（　　）
A．射到B点的是红光
B．射到B点的光线在玻璃中的传播速度较大
C．
D．
3．如图所示为长方体均匀玻璃砖的截面。现有、两种单色光组成的复合光，从点射入玻璃砖，其折射光线分别沿、方向。下列说法正确的是（　　）
A．玻璃对、的折射率关系为
B．、在玻璃中的传播速度关系为
C．、两种光单个光子的能量关系为
D．若、都在玻璃中发生全反射，的临界角大于的临界角
4．如图所示，含有两种色光的光束从某种透明介质进入到与真空的分界面处，折射出a、b两种单色光。下列说法正确的是（　　）
A．在这种透明介质中，b光的传播速度比a光的传播速度大
B．这种透明介质对a光的折射率比对b光的折射率大
C．如果在这种透明介质与真空分界面处发生全反射，b光的临界角比a光的临界角大
D．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距大
5．一条光线以40°的入射角从真空中射到平板透明材料上，光的一部分被反射，一部分被折射，折射光线与反射光线的夹角可能（　　）
A．小于40° B．在50°~100°之间
C．在100°~140°之间 D．大于140°
6．以下现象属于光的干涉的是（　　）
A．筷子浸入水中的部分侧移且变粗
B．灯焰靠近肥皂膜形成图样
C．相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱
D．光经过大头针的针尖形成图样
7．如图所示，、两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后汇聚成一束复色光，从平行玻璃砖下表面射出。下列判断正确的是（　　）
A．光的频率小于光的频率
B．增大入射角，光在玻璃砖下表面可发生全反射
C．用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，光条纹间距小
D．用光、光照射某金属表面，若光能发生光电效应，光一定也能发生光电效应
8．如图所示，一细束白光通过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（　　）
A．a、b、c三色光的频率依次越来越大
B．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大
C．若分别让a、b、c三色光通过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大
D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从空气中某方向射入一介质，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射
9．如图甲所示，在平静的水面下深h处有一个点光源s，它发出两种不同颜色的a光和b光，在水面上形成了一个有光线射出的圆形区域，该区域的中间为由ab两种单色光所构成的复色光圆形区，周围为环状区域，且为a光的颜色（见图乙）。设b光的折射率为，则下列说法正确的是（　　）
A．在水中，a光的波长比b光小
B．水对a光的折射率比b光大
C．在水中，a光的传播速度比b光小
D．复色光圆形区域的面积为
10．下列说法正确的是（　　）
A．光的偏振现象说明光是纵波
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的
C．在单缝衍射实验中，缝越宽得到的中央亮条纹也越宽
D．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播
二、多选题，共3小题
11．下列现象中，说法正确的是（　　）
A．光的干涉法可以检查平面的平整程度，即同一干涉条纹上各个地方薄膜的厚度是相等的
B．激光可以会聚到很小的一点，光盘记录信息的密度很高，这是因为激光的平行度高
C．声波是机械波，不能发生衍射和干涉现象
D．水中的鱼看到小昆虫的位置是在实际昆虫的上方，这是由于光发生全反射导致的
12．用同一电管研究a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图，则这两种光（　　）
A．a光的频率大于b光的频率
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大
C．通过同一装置发生双缝干涉时，a光的相邻条纹间距大
D．通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏折程度大
13．如图所示为太阳光射到空气中的小水珠发生色散形成彩虹的光路示意图，、为两种折射出的单色光。则以下说法正确的是（　　）
A．水珠对光的折射率小于对光的折射率
B．在水珠中，光的传播速度大于光的传播速度
C．光和光从空气进入水珠中，频率都变小
D．在水珠中，光的波长大于光的波长
E.光的频率大于光的频率
三、填空题，共4小题
14．红光和紫光以相同的入射角射入三棱镜，出射光线如图所示，则______是红光，______是紫光（以上两空选填“a”或“b”）。这表明三棱镜对______的折射率较大；在三棱镜中，______的传播速度较大。（后两空选填“红光”或“紫光”）
15．已知水的折射率是，则光在水中的传播速度为__________.
16．图示为一透明柱状介质的横截面图，三角形ABC为直角三角形。一细束红光PD从AC边中点D射到AC，折射后的光线经CB恰好发生全反射。已知AC=L，∠PDA=30°，光在真空中的速度大小为c，则该介质对红光的折射率为___________，红光从D传播到CB所用的时间为___________。
17．已知水的折射率是，则光在水中的传播速度为__________.
四、解答题，共4小题
18．墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后（如图），外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么？
19．为了从坦克内部观察外部的目标，在坦克壁上开了一个小孔。假定坦克壁厚20cm，孔左右两边的距离为30cm。孔内安装一玻璃，厚度与坦克壁厚相同，ABCD为玻璃的截面，如图所示。用一束激光从A点与水平方向成37°射入玻璃，恰好从CD边中点射出，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8。求:
（1）玻璃的折射率
（2）坦克内的人从AB中点向外观察能看到的外界角度范围。
20．如图，小伟学习了光学后，在自己家门上开了一个半径为1.5cm的圆孔，圆孔正对门外走廊的中心线，门厚度为4cm，门外走廊的宽度为d=243cm。他通过小孔观察门外走廊墙壁，能够看到与小孔在同一水平高度上距墙拐角最近的点是P点；然后切割了一块高等于门厚度的圆柱形玻璃，恰好镶嵌到小孔中，把圆孔补好，他通过玻璃向外看同一墙壁，能看到距离墙拐角最近的位置为P'点，P'点到墙拐角的距离为L'=90cm，P、P'在同一水平高度。求：
（1）P点到墙角的距离L；
（2）该玻璃的折射率。
21．如图所示，某透明光学元件AOB的截面是半径为R的四分之一圆，其折射率n=。一束光线从AO边上的某点P处以入射角= 60°射入该光学元件，若光线不经反射最终从OB边射出，已知光在真空中传播的速度为c。求：
（1）OP的最大距离；
（2）光线在光学元件中运动的最长时间。
试卷第6页，共7页
试卷第7页，共7页
参考答案
1．C
【详解】
光线从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，同时在水面发生反射。
故选C。
2．C
【详解】
A．由光路可知，玻璃对射到B的光的折射程度较大，即该光的折射率较大，频率较大，则射到B点的是紫光，选项A错误；
B．射到B点的光折射率较大，根据
可知，射到B点的光线在玻璃中的传播速度较小，选项B错误；
CD．设入射角为i折射角为r，则
在玻璃中的传播距离
则传播时间
则
选项C正确，D错误。
故选C。
3．C
【详解】
A．由图中可知，光的偏折程度更大，所有，故A错误；
B．由光在介质中的传播速度可知，，故B错误；
C．光的折射率越大，光子的频率越大，由光子的能量可知，，故C正确；
D．由全反射的临界角可知，的临界角小于的临界角，故D错误。
故选C
4．D
【详解】
B．两束光的入射角相同，a光的折射角比b光的折射角小，根据折射定律可知这种透明介质对a光的折射率比对b光的折射率小，故B错误；
A．根据
可知在这种透明介质中，b光的传播速度比a光的传播速度小，故A错误；
C．根据
可知如果在这种透明介质与真空分界面处发生全反射，b光的临界角比a光的临界角小，故C错误；
D．根据前面分析可知a光频率比b光的频率小，所以a光波长比b光波长大，根据
可知通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距大，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
ABCD．作出光路如图所示
光线从真空射入平板透明材料上，入射角为
根据光的反射定律可知反射角为
则反射角与平板透明材料的夹角为50°，折射光线与平板透明材料的夹角大于50°，所以反射光线和折射光线的夹角
所以
故选C。
6．B
【详解】
A．筷子浸入水中的部分侧移且变粗是光的折射，故A错误；
B．灯焰靠近肥皂膜形成图样是薄膜干涉，故B正确；
C．相机镜头前加滤光片使被摄汽车表面反射光影响减弱是光的偏振，故C错误；
D．光经过大头针的针尖形成图样是光的衍射，故D错误。
故选B。
7．D
【详解】
A．从玻璃砖的上表面来看，两束光的入射角相同，a光的折射角小，根据折射定律
可知
故A错误；
B．因为光线是从玻璃砖的上表面经过一次折射后入射到下表面的，所以即使增大入射角，a光在玻璃砖下表面的入射角也达不到全反射的临界角，不会在玻璃砖下表面发生全反射，故B错误；
C．由以上分析可知，b光的折射率小，则频率小，波长长，用同一装置在相同条件下分别做双缝干涉实验，根据
可知光条纹间距大，故C错误；
D．折射率大的光照射金属更容易发生光电效应，所以用光、光照射某金属表面，若光能发生光电效应，光一定也能发生光电效应，故D正确。
故选D。
8．B
【详解】
A．根据偏折程度可知，a、b、c三色光的折射率依次减小，则频率依次减小。A错误；
B．根据可知，a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大。B正确；
C．a、b、c三色光的波长依次增大，根据可知，a光形成的干涉条纹的间距最小。C错误；
D．a、b、c三色光的对同一介质的临界角依次增大，所以当b光恰能发生全反射，则c光一定不能发生全反射。D错误。
故选B。
9．D
【详解】
ABC．a光的照射面积大，知a光的临界角较大，根据
知a光的折射率较小，所以a光的频率较小，波长较大。根据
知，在水中，a光的传播速度比b光大，同一种色光在真空中和在水中频率相同，由
可知，在水中，a光的波长比b光大，选项ABC错误；
D．设复色光圆形区域半径为r，复色光圆形区域边缘，b光恰好发生全反射，依据
结合几何关系，可知
而复色光圆形区域的面积
联立解得
选项D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．偏振是横波特有的现象，光能发生偏振说明光是横波，A错误；
B．太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹是由于折射造成的，B正确；
C．在单缝衍射实验中，缝越窄得到的中央亮条纹越宽，C错误；
D．波长越短的电磁波，越不容易发生衍射，越不容易绕过障碍物，不便于远距离传播，D错误。
故选B。
11．AB
【详解】
A．根据干涉加强可知：设第n个条纹处薄膜的厚度为dx，则
可知薄膜干涉条纹实际上是等厚线，同一干涉条纹各个地方薄膜的厚度都是相等的，故A正确；
B．由于激光的平行度好，故用在计算机内的“激光头”读出光盘上记录的信息，故B正确；
C．声波是机械波，都能发生衍射和干涉现象，故C错误；
D．水面以上的小昆虫射出的光斜射到水面上，会发生折射现象，当光进入水中后靠近法线，射入射水鱼眼睛，而射水鱼由于错觉，认为光始终沿直线传播，逆着光的方向看上去而形成的虚像，所以比实际位置高，故D错误。
故选AB。
12．BC
【详解】
A．由光电效应方程
由图可知b光照射光电管时截止电压较大，其逸出的光电子的最大初动能大，b光的频率大，波长小，故A错误；
B．b光的频率大，在玻璃中的折射率大，由
可知：从同种玻璃射入空气发生全反射时，b光的临界角小，a光大，故B正确；
C．发生双缝干涉时
B．光波长小，相邻条纹间距b光小，a光大，故C正确；
D．在玻璃中的折射率b光大于a光，b光的偏折程度大，故D错误。
故选BC。
13．ABD
【详解】
A．由光路图可知，水珠对a光的偏折程度较小，可知水珠对光的折射率小于对光的折射率，选项A正确；
B．根据
可知，在水珠中，光的传播速度大于光的传播速度，选项B正确；
C．光和光从空气进入水珠中，频率都不变，选项C错误；
DE．根据
可知在水珠中，a光的折射率小，频率也小，则光的波长大于光的波长，选项D正确，E错误。
故选ABD。
14．a b 紫光 红光
【详解】
根据光的色散知识可知，a是红光，b是紫光。
这表明三棱镜对紫光的折射率较大；
根据 可知，在三棱镜中，红光的传播速度较大。
15．
【详解】
由公式得
16．
【详解】
光路图如图所示
设介质对红光的折射率为n，临界角为θ，则
根据折射定律有
解得
，cos θ=
红光在介质中的传播速度
从D传播到E所用的时间
DE=
解得
17．
【详解】
由公式得
18．见解析
【详解】
声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了。
19．（1）；（2）0~106°
【详解】
（1）光线从A点射入时的折射角为
则
r=37°
在A点由光的折射定律可知
（2）坦克内的人从AB中点向外观察时，从边缘CD射入的光的折射角为37°，则入射角为53°，则能看到的外界角度范围0~106°。
20．（1）1.6m；（2）1.33
【详解】
（1）由图知
根据光的直线传播可知
解得
xp=1.6m
（2）根据折射定律
其中
解得
n=≈1.33
21．（1）；（2）
【详解】
（1）光学元件的折射率为，则
可得
则OP最大为
（2）由几何关系可得
光在介质中的传播速度为
光线在光学元件中运动的最长时间是
答案第10页，共10页
答案第9页，共10页

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