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几何光学和物理光学专题特训（提升）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示为一底边镀银的等腰直角三角形介质，直角边长为a。一细黄光束从O 点平行
底边AB 入射，OA 间距为0.2a。光束经AB 边反射后，在BC 边上D 点射出介质，BD 间距
为0.05a，不考虑光在介质内的二次反射，则（ ）
A．该介质的折射率为
B．光束在介质中传播的时间为
C．仅将入射点下移，光束可能无法从BC 边射出
D．仅将黄光束改为紫光束，光束可能无法从BC 边射出
2．半径为R 的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，其截面如图所示，O 为圆心，OA 为其水平
轴，PQ 为直径上的两点，且
，
，两束相同的光线分别从P、Q 两
点垂直于直径射入，已知从P 点射入的光线在圆弧面上恰好发生全反射，光在真空中的光
速为c，下列判断正确的是（ ）
A．该玻璃砖的折射率为
B．由P 点射入的光线进入玻璃砖后频率变为原来的
C．由Q 点射入的光线在玻璃砖内（不考虑反射）运动的时间为
D．由Q 点射入的光线的折射光线与OA 的交点到圆心的距离为
3．铁丝圈上附有肥皂沫，竖直放置时，可以观察到上疏下密的彩色条纹，下列说法正确的
是（ ）
A．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化
B．肥皂膜前后两个面的侧视形状为上薄下厚的梯形
C．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹
D．将铁丝圈右侧的把柄向上转动
，条纹也会跟着转动
4．某一质检部门利用干涉原理测定矿泉水的折射率。如图所示，单缝S0、屏上的P0点位
于双缝S1和S2的中垂线上，当双缝与屏之间的介质为空气或矿泉水时，屏上的干涉条纹间
距分别为∆x1与∆x2.，当介质为矿泉水时，屏上P 点处是P0上方的第4 条亮条纹（不包括P0
点处的亮条纹）的中心。已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c，则（ ）
A．∆x2大于∆x1
B．该矿泉水的折射率为
C．当介质为矿泉水时，来自S1和S2的光传播到P 点处的时间差为
D．仅将S0水平向左移动的过程中，P 点仍能观察到亮条纹
5．某透明均匀介质的横截面由四分之一圆
和一个直角三角形
构成，如图所示，
其折射率
，四分之一圆的半径为R，CD 面为黑色吸光板，
。一束单色平
行光从
界面上不同位置均匀射入透明介质，入射角
，已知光在真空中的传播速
度为。下列说法正确的是（ ）
A．从
界面的中点处入射的光线不能从圆弧
界面射出
B．截面内圆弧
有光线射出的长度为
C．从圆弧
射出光线在介质中的最长传播时间为
D．所有光线在介质中的传播时间都大于
6．如图所示，激光笔发出一束激光射向水面O 点，经折射后在水槽底部形成一光斑P。已
知入射角
=53°，水的折射率
，真空中光速
m/s，打开出水口放水，则光
斑在底面移动时（ ）
A．激光在水中传播的速度
m/s
B．仅增大入射角
，激光能在水面发生全反射
C．光斑P 移动的速度大小保持不变
D．光斑P 移动距离x 与水面下降距离h 间关系满足
7．如图所示，真空中平行玻璃砖的折射率n=
，一束单色光与界面成
=45°角斜射到玻
璃砖表面上，最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A 和B，相距h=2.0cm。则
（ ）
A．若减小
角，则在玻璃砖的下表面将会没有光线射出
B．该单色光射入玻璃砖的折射角为60°
C．该玻璃砖的厚度d=
cm
D．若减小
角，则h 变大
8．如图甲所示为一块折射率为
的楔形玻璃，侧面ABC 为直角三角形，
。
有一根长为l 的线光源DE 与FB 平行放置在底面上，线光源到FB 的距离为d，线光源到三
个侧面的距离都足够大。图乙为楔形玻璃的侧视图，若不考虑多次反射，则AB 所在的上
表面的透光面积是（ ）
A．
B．dl
C．
D．
9．如图所示为半圆柱体形玻璃砖的横截面，OD 为直径。一束包含红、紫两种单色光的光
束沿AO 方向从直径上非常靠近O 点位置射入柱体，并分别到达柱体表面的B、C 两点。则
下列说法中正确的是（ ）
A．两种颜色的光在玻璃中的传播速度大小相等
B．到达B 点的光可能是红光
C．两束光在玻璃中分别到达B、C 两点的传播时间不相等
D．在B、C 两点中，若紫光能射出玻璃，则红光也能射出玻璃
10．LED 灯珠用半球形透明介质封装，如图所示，有一个半径r 为3mm 的圆形LED 光源
AB，其表面可以朝各个方向发光，现将AB 封装在一个半球形透明介质的底部，AB 中点与
球心O 重合。半球形介质的折射率为1.5，为使LED 光源发出的所有光都能射出球面，不
考虑二次反射，则透明介质球半径R 至少为（ ）
A．
B．4.5mm
C．
D．9mm
二、多选题
11．某直角三棱镜的横截面ABC 如图所示，其中
，
，
。
在横截面所在的平面，平行底面AB 的单色光从BC 面射入棱镜。已知三棱镜对该单色光的
折射率为
，光在真空中的传播速度为
，不考虑光在棱镜内的多次反射。下列
说法正确的是（ ）
A．AB 面有光线射出的长度为4cm
B． AC 面有光线射出的长度为6cm
C．从AB 面射出的光线在棱镜中的传播时间范围为
D．从AB 面射出的光线在棱镜中的传播时间范围为
12．在测量金属丝的杨氏模量实验中，常需预加2kg 的负荷，其目的是（ ）
A．消除摩擦力
B．使测量系统稳定，金属丝铅直
C．拉直金属丝，避免将拉直过程当作伸长过程进行测量
D．消除零误差。
13．光纤主要由折射率不同的纤芯与外套组成，在光纤中传输的信号是脉冲光信号。当一
个光脉冲从光纤中输入，经过一段长度的光纤传输之后，其输出端的光脉冲会变宽，这种
情况会降低信号传输质量。引起这一差别的主要原因之一是光通过光纤纤芯时路径长短的
不同（如图），沿光纤轴线传输的光纤用时最短，在两种介质界面多次全反射的光线用时
较长。为简化起见，我们研究一根长直光纤，设其内芯折射率为
，外套折射率为
。在
入射端，光脉冲宽度（即光持续时间）为
t，在接收端光脉冲宽度（即光持续时间）为
，
（ ）
A．外套材料的折射率
变小，
与
t 的差值不变
B．内芯材料的折射率
越大，光脉冲将越不容易从外套“漏”出
C．入射光波长变短，
与
t 的差值不变
D．光纤的直径变小，
与
t 的差值不变
14．下列说法正确的是（ ）
A．双缝干涉实验中，遮住一条缝后仍会有明暗相间的等距条纹
B．双缝干涉实验相同条件下，干涉图样橙光比绿光的条纹间距大
C．单摆实验中，未记录小球的半径，利用实验数据作出
图像，利用斜率
计算重力加速度，其结果偏小
D．单摆实验中在测量周期时，把n 次全振动误认为是
次全振动，测得g 值偏大
E．测平行玻璃砖的折射率实验时，误将玻璃砖的宽度画宽了，其他操作均正确，则测
得的折射率将偏小
15．如图所示，棱镜的截面为等腰直角三角形，其中AB 边与AC 边垂直。三束相同单色光
a、b、c 分别从AC 边中点入射，光束b 垂直于AC 界面，光束a 斜向下入射，光束c 斜向
上入射，棱镜介质对该单色光的折射率
。不考虑光束在三棱镜中的二次反射，下列
说法正确的是（ ）
A．光束a 一定能从AB 边射出
B．光束b 一定不能从BC 边射出
C．光束c 可能从AB 边射出
D．光束c 可能从AC 边射出
16．如图所示，用激光笔发出一细束与半圆形均质玻璃砖的截面直径
平行的单色光a。
当光束a 到
的距离为d 时，该光束由C 点入射后恰好从B 点出射（不考虑反射）。已知
该玻璃砖的截面半径为R，则（ ）
A．若只稍增大d，则光束a 从B 点左侧
上某处射出
B．若只稍增大d，则光束a 从B 点下方圆弧上某处射出
C．该玻璃砖对光束a 的折射率为
D．该玻璃砖对光束a 的折射率为
17．一半圆形玻璃砖的截面如图所示，截面内一细束单色光以45°的入射角从MN 上射入，
在入射点由N 缓慢移动到M 的过程中，不考虑光的反射，圆弧MN 上有一半区域有光线射
出。已知玻璃砖的半径为R，单色光在真空中的传播速度为
为半圆的中点，下列说法
正确的是（ ）
A．圆弧AN 上没有光线射出区域的长度与圆弧AN 长度之比为5：6
B．出射光线与水平方向最大夹角为90°
C．出射光线与入射光线均不平行
D．能从圆弧上射出的光线中，在玻璃砖内的最大传播时间为
18．图甲是水下灯光装置简化图，轻质弹簧下端固定在水池底部，上端连接一点光源，点
光源静止在O 点，其在水面上的投影位置为
。现让点光源在竖直方向做
简谐运动，其振动图像如图乙所示，y 表示偏离平衡位置的位移，规定向上为正方向，水
的折射率为
。下列说法中正确的是（ ）
A．
时，点光源处于失重状态
B．光斑边缘的振动周期为
C．光斑的最大面积为
D．光斑边缘上某点振动的振幅为
19．如图所示，一工件由透明材料制作成，其横截面 ABCD 为边长为a 的正方形，正方形
的内切圆部分被挖出。该材料的折射率n=2。圆心O 处有一点光源，若只考虑首次直接射
向正方形 ABCD 四边的光线（不考虑光的反射），光在真空中传播的速度为c，下列说法
正确的是（ ）
A．从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
B．从正方形 ABCD 四边射出的光线区域的总长度为
C．在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD 边传播所用的最长时间
与最短时间的差值为
D．在从正方形 ABCD 四边射出的光线中，光从光源到ABCD 边传播所用的最长时间
与最短时间的差值为
20．某半径为类地行星表面有一单色光源
，其发出的各方向的光经过厚度为
、
折射率为
的均匀行星大气层（图中阴影部分）射向太空。取包含
和行星中心
的某
一截面如图所示，设此截面内一卫星探测器在半径为
的轨道上绕行星做匀速圆周运
动，忽略行星表面对光的反射，已知
，
，则（ ）
A．大气外表面发光区域在截面上形成的弧长为
B．若卫星探测器运行时，只能在轨道上某部分观测到光，则这部分轨道弧长为
C．若该行星没有大气层，则卫星探测器运行时，在轨道上能观测到光轨道弧长将变大
D．若探测器公转方向和行星自转的方向相同，探测器接收到光的频率一定大于光源发
出的频率
21．人们为了能够从坦克内部观察到外部的情况，在坦克壁上开了一个观察孔，其截面图
如图所示。已知观察孔的直径为12cm，坦克壁厚为12
cm，，镶嵌在观察孔里的玻璃的
大小和形状与观察孔相同，且此玻璃的折射率为1.6，玻璃厚度与坦克壁厚相同，
sin53°=0.8，cos53°=0.6.下列说法正确的是（ ）
A．坦克内的人通过这块玻璃看到的外界角度范围为120°
B．要想通过这块玻璃看到正前方的范围无死角，可以使玻璃与坦克壁的厚度减小为
C．要想通过这块玻璃看到正前方的范围无死角，可以使观察孔的直径增加到
D．要想通过这块玻璃看到正前方的范围无死角，可以更换折射率为2 的玻璃
22．如图所示，
为半圆柱体玻璃的横截面，
为直径，一束由蓝光和黄光组成的
复色光沿
方向从真空射入玻璃，分两束分别射到圆柱面的B、C 两点。只考虑第一次射
向圆弧的光线，下列说法正确的是（ ）
A．射到B、C 两点的光分别是黄光、蓝光
B．光从O 传到B 与光从O 传到C 的时间相等
C．若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从C 点射出
D．若仅将复色光的入射点从O 平移到D 的过程中，可能出现从圆弧射出的两束光线
平行
23．某工艺摆件由透明材料制成，其矩形竖直截面如图所示，PQ、MN 分别为其竖直截面
的上、下底边，真空中一束单色红光从PQ 边的O 点斜向右下射入后直接到达MN，依次经
MN 反射、QM 的中点E 反射后，从PQ 上的
点射出，射出时出射光线与PQ 的夹角为
30°。已知PN 厚为h，QM 边恰好无红光射出，光在真空中的传播速度为c，只考虑第一次
从
点射出的光线。下列说法正确的是（ ）
A．底座材料对该单色红光的折射率为
B．底座材料对该单色红光的折射率为
C．该单色红光在底座内从O 点传播到
点的时间为
D．该单色红光在底座内从O 点传播到
点的时间为
24．如图所示，一块透明介质的横截面为等边三角形，一束单色光从AB 边上的一点射入
介质，入射角为60°，折射光线与BC 边平行。现入射光的频率变小，入射角不变，则下列
说法正确的是（ ）
A．光线有可能在AC 面上发生全反射
B．光线在介质中传播的时间变短
C．出射光线相对入射光线的偏转角变小
D．光线有可能在AC 边上水平向右射出介质
25．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在
处的质点的振动图线如图甲所示，在
处的质点的振动图线如图乙所示，以下说法正确的是（ ）
A．该波的周期为12s
B．该波的传播速度可能为2m/s
C．从
时开始计时，
处的质点做简谐运动的表达式为
D．在0~4s 内
处的质点通过的路程等于
处的质点通过的路程
E．该波在传播过程中若遇到4.8m 的障碍物，可能发生明显衍射现象
26．截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜，这种棱镜在光学仪器中广泛用于改变光
的传播方向。如图所示，一束宽度为L 的单色平行光束射向全反射棱镜
面的
部分，
光束平行于
面入射，由P 点入射的光线恰好直接射到B 点，其余光线经
面发生一次
全反射后从
面射出。已知棱镜对该光的折射率为
，光在真空中的传播速度为c，
，则（ ）
A．光在棱镜中的传播速度为
B．光在棱镜中发生全反射的临界角为
C．从
面出射的光，在棱镜中的传播时间均为
D．光束从
面出射后仍平行，宽度变为
27．“道威棱镜”是一种用于光学图像翻转的仪器。如图所示，等腰梯形ABCD 是“道威
棱镜”的横截面，底角为45°，光1 和光2 均沿与BC 平行的方向射入棱镜，且均在BC 面
上发生一次全反射后从CD 面射出。已知棱镜对光1 的折射率为
，对光2 的折射率
，BC=L，光在真空中的传播速度为c，则（ ）
A．光1 和光2 经过棱镜后从CD 边射出时均与BC 边平行
B．光1 在棱镜中的传播时间为
C．光1 在棱镜中经过的路程小于光2 在棱镜中经过的路程
D．光1 在棱镜中传播的时间小于光2 在棱镜中传播的时间
28．如图所示，OBCD 为半圆柱体玻璃的横截面，OD 为直径，一束由蓝光和黄光组成的
复色光沿AO 方向从真空射入玻璃，分两束分别射到圆柱面的B、C 两点。只考虑第一次射
向圆弧的光线，下列说法正确的是（ ）
A．从B、C 两点射出的光分别是黄光、蓝光
B．光从O 传到B 与光从O 传到C 的时间相等
C．若从圆弧面只有一处光线射出，则一定是从B 点射出
D．若仅将复色光的入射点从O 平移到D 的过程中，可能出现从圆弧射出的两束光线
平行
29．煤矿中瓦斯爆炸危害极大。某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气
的折射率，于是，他设计了一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图所示。在双
缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A 与干净的空气相通，在容器B 中通入矿
井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度。下列说法正确的是（ ）
A．若屏的正中央仍是亮纹，说明B 中的气体与A 中的空气成分相同，不含瓦斯
B．若屏的正中央是暗纹，说明B 中的气体与A 中的空气成分不相同，可能含有瓦斯
C．如果屏上干涉条纹不停地移动，说明B 中的气体瓦斯含量不稳定
D．用频率更大的单色光照射单缝时，屏上出现的干涉条纹间距变大
30．某同学从商场购买了一个质量分布均匀的透明“水晶球”，如图甲所示。该同学先测
出了“水晶球”的直径为10cm，并标记了其中一条水平直径对应的两端点P、Q。球外某
光源发出的一细束单色光从球上P 点射向球内，当折射光线与水平直径PQ 成
角时，出
射光线与PQ 平行，如图乙所示。已知光在真空中的传播速度为
，下列说法正确
的是（ ）
A．“水晶球”的折射率为
B．光在“水晶球”中的传播时间为
C．光从空气进入“水晶球”后，光的波长变大
D．若仅换用波长较长的入射光，则光在“水晶球”中的传播速度比波长较短的入射光
大
