十年(14-23)高考物理真题分项汇编专题62 几何光学（一）（含解析）

这是一份十年(14-23)高考物理真题分项汇编专题62 几何光学（一）（含解析），共37页。试卷主要包含了多选题，单选题，解答题等内容，欢迎下载使用。
1．（2023·辽宁·统考高考真题）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是（ ）

A．插入水中的筷子、看起来折断了
B．阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹
C．驶近站台的火车，汽笛音调变高
D．振动音叉的周围，声音忽高忽低
【答案】BD
【解析】该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，与该问题的物理原理不相符；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符；驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象造成的，与该问题的物理原理不相符；振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符。
故选BD。
2．（2023·湖南·统考高考真题）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示。他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，下列说法正确的是（ ）

A．水的折射率为 SKIPIF 1 < 0
B．水的折射率为 SKIPIF 1 < 0
C．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D．当他以α = 60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
【答案】BC
【解析】AB．他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束，则说明α = 41°时激光恰好发生全反射，则
SKIPIF 1 < 0
则
SKIPIF 1 < 0
A错误、B正确；
CD．当他以α = 60°向水面发射激光时，入射角i1 = 30°，则根据折射定律有
nsini1 = sini2
折射角i2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°，C正确、D错误。
故选BC。
3．（2023·全国·统考高考真题）等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab = ac；一平行于bc边的细光束从ab边射入棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示。不考虑多次反射。下列说法正确的是（ ）

A．甲光的波长比乙光的长
B．甲光的频率比乙光的高
C．在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大
D．该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率
E．在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大
【答案】ACE
【解析】ABD．根据折射定律和反射定律作出光路图如图所示

由图可知，乙光的折射角较小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率大，根据c = fλ可知，乙光的波长短，A正确、BD错误；
C．根据 SKIPIF 1 < 0 可知在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大，C正确；
E．根据几何关系可知光在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确。
故选ACE。
4．（2020·山东·统考高考真题）截面为等腰直角三角形的三棱镜如图甲所示。DE为嵌在三棱镜内部紧贴BB'C'C面的线状单色可见光光源，DE与三棱镜的ABC面垂直，D位于线段BC的中点。图乙为图甲中ABC面的正视图。三棱镜对该单色光的折射率为 SKIPIF 1 < 0 ，只考虑由DE直接射向侧面AA'CC的光线。下列说法正确的是（ ）
A．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的 SKIPIF 1 < 0
B．光从AA'C'C面出射的区域占该侧面总面积的 SKIPIF 1 < 0
C．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将增大
D．若DE发出的单色光频率变小，AA'C'C面有光出射的区域面积将减小
【答案】AC
【解析】AB．由题可知
SKIPIF 1 < 0
可知临界角为45，因此从D点发出的光，竖直向上从M点射出的光线恰好是出射光线的边缘，同时C点也恰好是出射光线的边缘，如图所示，因此光线只能从MC段射出，根据几何关系可知，M恰好为AC的中点，因此在 SKIPIF 1 < 0 平面上有一半的面积有光线射出，A正确，B错误；
C．由于频率越高，折射率越大，当光源发出的光的频率变小，，折射率也会变小，导致临界角会增大，这时M点上方也会有光线出射，因此出射光线区域的面积将增大，C正确，D错误。
故选AC。
5．（2020·浙江·高考真题）如图所示，波长为 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的两种单色光射入三棱镜，经折射后射出两束单色光a和b，则这两束光（ ）
A．照射同一种金属均有光电子逸出，光电子最大初动能 SKIPIF 1 < 0
B．射向同一双缝干涉装置，其干涉条纹间距 SKIPIF 1 < 0
C．在水中的传播速度 SKIPIF 1 < 0
D．光子动量 SKIPIF 1 < 0
【答案】BD
【解析】A．根据光路图可知三棱镜对b光的偏折程度更大，所以b光折射率大，频率高，波长短。根据光电效应方程：
SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以 SKIPIF 1 < 0 ，故A错误；
B．根据双缝干涉条纹间距公式：
SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以 SKIPIF 1 < 0 ，故B正确；
C．介质中传播速度：
SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以 SKIPIF 1 < 0 ，故C错误；
D．根据光子动量的公式：
SKIPIF 1 < 0
因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以 SKIPIF 1 < 0 ，故D正确。
故选BD．
6．（2019·浙江·高考真题）【加试题】波长为λ1和λ2的两束可见光入射到双缝，在光屏上观察到干涉条纹，其中波长为λ1的光的条纹间距大于波长为λ2的条纹间距．则（下列表述中，脚标“1”和“2”分别代表波长为λ1和λ2的光所对应的物理量）
A．这两束光的光子的动量p1＞p2
B．这两束光从玻璃射向真空时，其临界角C1＞C2
C．这两束光都能使某种金属发生光电效应，则遏止电压U1＞U2
D．这两束光由氢原子从不同激发态跃迁到n＝2能级时产生，则相应激发态的电离能△E1＞△E2
【答案】BD
【解析】A．根据双峰干涉的条纹间距的表达式 SKIPIF 1 < 0 可知λ1>λ2，由 SKIPIF 1 < 0 可知p12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
A． SKIPIF 1 < 0 对应的前后能级之差最小
B．同一介质对 SKIPIF 1 < 0 的折射率最大
C．同一介质中 SKIPIF 1 < 0 的传播速度最大
D．用 SKIPIF 1 < 0 照射某一金属能发生光电效应，则 SKIPIF 1 < 0 也一定能
【答案】A
【解析】试题分析：根据 SKIPIF 1 < 0 分析前后能级差的大小；根据折射率与频率的关系分析折射率的大小；根据 SKIPIF 1 < 0 判断传播速度的大小；根据发生光电效应现象的条件是入射光的频率大于该光的极限频率判断是否会发生光电效应．
波长越大，频率越小，故 SKIPIF 1 < 0 的频率最小，根据 SKIPIF 1 < 0 可知 SKIPIF 1 < 0 对应的能量最小，根据 SKIPIF 1 < 0 可知 SKIPIF 1 < 0 对应的前后能级之差最小，A正确； SKIPIF 1 < 0 的频率最小，同一介质对应的折射率最小，根据 SKIPIF 1 < 0 可知 SKIPIF 1 < 0 的传播速度最大，BC错误； SKIPIF 1 < 0 的波长小于 SKIPIF 1 < 0 的波长，故 SKIPIF 1 < 0 的频率大于 SKIPIF 1 < 0 的频率，若用 SKIPIF 1 < 0 照射某一金属能发生光电效应，则 SKIPIF 1 < 0 不一定能，D错误．
【点睛】光的波长越大，频率越小，同一介质对其的折射率越小，光子的能量越小．
33．（2017·北京·高考真题）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
【答案】D
【解析】根据题意作出完整光路图，如图所示
a光进入玻璃砖时光线偏折角较大，根据光的折射定律
SKIPIF 1 < 0
可知玻璃砖对a光的折射率较大，因此a光的频率应高于b光。因为红光、黄光和绿光的频率都小于蓝光频率，而紫光频率大于蓝光频率。
故选D。
34．（2015·福建·高考真题）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．λanbB．λa>λb ，naλb，na0）．现已有针对某些电磁波设计制作的人工材料，其折射率可以为负值（n