2026高考物理考前专项训练 几何光学

2026高考物理几何光学考前专项训练 一、单选题 1．（2026·陕西商洛·三模）如图甲所示，某景观池底部水平固定着由细灯带构成的圆形发光体，发出的单色光在水面上形成的圆环光斑俯视图如图乙所示。已知池底到水面的距离，发光体的半径，水对该光的折射率，不考虑光在水池中的反射，则该圆环光斑的面积为（　　） A． B． C． D． 2．（2026·广东中山·三模）某同学通过实验测定玻璃砖的折射率n，如图甲所示，AO和BO分别是光线在空气和玻璃砖中的传播路径，MN是法线，该同学测得多组入射角i和折射角r，做出sini − sinr图像如图乙所示，则（　　） A．光由A经O到B，n=1.5 B．光由B经O到A，n=1.5 C．光由A经O到B，n=0.67 D．光由B经O到A，n=0.67 3．（2026·广西柳州·三模）近年来，科学家利用一种人工材料研制出能突破衍射极限的超透镜，实现超高精度成像。这种人工材料折射率为负值，称为负折射率材料，光从空气射入这类材料时，折射光线与入射光线位于法线的同一侧。空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束光从其下表面射入，以下光穿过该材料的光路图中，可能正确的是（　　） A． B． C． D． 4．（2026·陕西·模拟预测）“雨色映日而为虹……背日喷乎水，成虹霓之状。”霓的形成原理与彩虹大致相同，太阳光在水珠中的反射比彩虹多了一次，是经过水珠的两次折射和两次反射形成的，其成因的简化示意图如图所示，其中甲、乙是两种不同频率的单色光，水珠为球形，则（　　） A．甲、乙两光经过水珠的两次反射均是全反射 B．在水珠中，甲光的传播速度大于乙光的传播速度 C．甲、乙两光分别照射同一狭缝，甲光通过狭缝时的衍射现象更明显 D．从水中射入空气时，乙光发生全反射的临界角大于甲光发生全反射的临界角 5．（2026·广东湛江·二模）“寒夜灯柱”是在极冷天气下，由于大气中的冰晶（视为竖直的圆柱体）对光的折射、反射造成的一种冰晕现象。其部分光路如图所示，一束复色光从右侧界面折射进入冰晶，分成两束单色光x、y，再经左侧界面反射，又从右侧界面折射出来进入人眼。下列说法正确的是（　　） A．在冰晶中，单色光x的速度比单色光y大 B．在冰晶中，单色光x的波长比单色光y长 C．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将平行进入人眼 D．从冰晶右侧出射后，单色光x、y将会相交于人眼处 6．（2026·江西·模拟预测）如图所示，厚度均匀的玻璃砖下表面为镀银反射面，一束复色光从上表面点射入，经过玻璃砖折射和反射面反射后分成两束光分别从上表面的点射出，则下列说法正确的是（    ） A．玻璃砖对光的折射率小于光 B．光在玻璃砖中传播速度大于光 C．从点射出的两束光可能不平行 D．光在玻璃砖中从到和的传播时间可能相等 7．（2026·重庆沙坪坝·模拟预测）某同学设计实验研究光的折射现象，如图所示，一束复合光在O点由玻璃折射进入空气后分解为两束单色光。根据此现象下列说法正确的是（    ） A．玻璃对光的折射率更大 B．b光的波长更长 C．增大复合光的入射角，光先发生全反射现象 D．光光子能量更大 8．（2026·河南三门峡·二模）如图所示，手机防窥屏的原理可以解释为“超微细百叶窗技术”，某种防窥屏由透明介质和对光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可实现对每一个像素单元的可视角度的控制（可视角度即某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后，最大折射角的二倍）。发光像素单元紧贴手机屏幕，可视为点光源，位于相邻两屏障的正中间。若屏障的高度为，相邻屏障的间隙为，透明介质折射率为，则防窥屏的可视角度为（　　） A． B． C． D． 9．（2026·江苏·二模）用“插针法”测平行玻璃砖折射率时，光路与操作如图所示。下列说法正确的是（　　） A．增大入射角i，光线在bb′面的入射角会增大，可能发生全反射 B．选取的大头针P1、P2间距过小，会导致确定入射光线的误差增大 C．误将bb′画在cc′位置（cc′∥bb′），测得的折射率与真实值相比偏大 D．玻璃砖沿界面平行方向平移，最终测得的折射率与真实值相比偏小 10．（2026·安徽阜阳·模拟预测）如图所示，实线为宽度为、长度足够大的长方体玻璃砖块的横截面图，其折射率为，玻璃砖右侧有一足够大的光屏。一束光线垂直左侧面从点射入砖块后从右侧面射出，在光屏上出现一亮点；现保持入射光线不变，将砖块绕点顺时针转过（图中虚线位置），光屏上亮点位置变为，，则、两点在屏上的距离为（　　） A． B． C． D． 11．（2026·河北衡水·模拟预测）如图所示，两束相互平行的单色光a、b射入平行玻璃砖上表面，已知单色光a在玻璃砖中的折射率大于单色光b在玻璃砖中的折射率。若不考虑光束在平行玻璃砖下表面反射后的情况，下列说法正确的是（　　） A．单色光a可能是蓝光，单色光b可能是紫光 B．若单色光b能使某金属发生光电效应，则单色光a一定也能使该金属发生光电效应 C．两束单色光线穿过平行玻璃砖后出射光线可能重合 D．单色光b在玻璃砖下表面可能发生全反射 二、多选题 12．（2026·陕西西安·三模）彩虹是阳光经水珠两次折射、一次反射形成的。如图所示为一束白光从点射入水珠（看成球形），其中、两种单色光经水珠反射分别从、两点折射射出，对、两种单色光的折射与反射，下列判断正确的是（　　） A．水珠对光的折射率更大 B．点是单色光的反射点 C．改变光在点的入射角，其中某个单色光可能会在水珠内发生全反射 D．光从点传播到点所用时间比光从点传播到点所用时间长 13．（2026·辽宁·模拟预测）甲、乙两种单色光分别经同一单缝得到的衍射图样中，甲光的衍射现象更明显。图为一半圆柱形玻璃砖的截面图，点是圆心，是法线，是足够长的光屏。甲光沿半径以入射角射向点，折射角为。下列说法正确的是（　　） A．玻璃砖对乙光的折射率为 B．玻璃砖对甲光的折射率小于玻璃砖对乙光的折射率 C．若乙光沿半径以相同入射角射向点时，可能发生全反射 D．若玻璃砖绕点逆时针旋转，上一直能接收到甲光 三、解答题 14．（2026·河南·模拟预测）如图所示，某透明介质的横截面是半径为的圆，是圆心，AB是直径，一束单色光与AB平行，从圆弧上的点射入介质，折射光线到达点，已知该单色光在点的折射角与入射角之和为，光在真空中的传播速度为。 (1)求此透明介质的折射率； (2)求该单色光从点到点的传播时间。 15．（2026·江苏·二模）如图所示，圆心为O、半径为R的半圆形玻璃砖置于水平桌面上，其直径边与桌面贴合。一细光束从直径边上的P点入射，已知光在真空中的传播速度为c。若光束垂直直径边入射时，恰好在玻璃砖的圆弧面发生全反射；当入射角时，光束从圆弧面出射后恰好与入射光平行。 (1)求玻璃砖的折射率n； (2)求P点到圆心O的距离OP，以及光在玻璃砖内的传播速度大小。 16．（2026·山东·模拟预测）如图所示为一均匀透明介质制作的球形光学元件，半径为R，元件内有一单色点光源P可向各个方向发出光线，其中与OP连线垂直的光线恰好可以在元件表面M点发生全反射，元件表面存在一点N，ON与竖直方向夹角为θ（且大小未知），N点出射光线的反向延长线与OP所在直线的交点为Q。已知光源P与圆心O的距离为，求 (1)元件对该单色光的折射率n； (2)点Q与圆心O的距离d。 17．（2026·重庆沙坪坝·模拟预测）黑夜中，宽大平静湖面下水深处有一可视为点光源的发光体，发出的单色光在水面形成一半径为的圆形亮区（有光射出水面进入空气中）。求： (1)湖水对该单色光的折射率； (2)时刻该发光体从静止开始以加速度竖直向上匀加速运动，求在光源到达水面前，圆形亮区面积随时间的变化关系。 18．（2026·安徽合肥·模拟预测）如图所示为一玻璃砖的横截面，其中OAB是半径为R的扇形，，OBD为等腰直角三角形。一束光线从距O点的P点垂直于OD边射入，光线恰好在BD边上发生全反射，最后由AB边射出。已知光在真空中的传播速度为c，求： (1)玻璃砖对该光线的折射率； (2)光在玻璃砖中传播的时间和从AB边射出时的折射角。 19．（2026·江苏·模拟预测）某同学探究某种液体对绿光的折射率，准备一个半径为R的半球形容器，在容器底部安装一个体积大小可以忽略的绿色光源，然后往容器内注满该种液体，他发现从光源正上方俯视，液面上的最大发光区域是一个半径为的圆，忽略反射光，真空中光速为c，求： (1)液体对该绿光的折射率n； (2)射出液面的光在该液体中传播的最大时间差。 20．（2026·辽宁·模拟预测）水晶球是利用天然水晶加工成的一种透明球形摆件。某水晶球过圆心O的截面如图所示，其中AB与CD为互相垂直的两条直径。半径AO的中点P处有一个点光源，已知从D点折射出的光线的反向延长线刚好交于A点，不考虑水晶球内的反射光线。 (1)求该水晶球的折射率； (2)光线从球面射出时，设折射角为α，求sinα的最大值。 《2026高考物理几何光学考前专项训练》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B B D D C D A B B C 题号 11 12 13 答案 B AD BC 1．B 【详解】如图所示 设水面上的B点在发光体A点的正上方，A点发出的光恰好在C点发生全反射，且，根据几何关系，可得 解得 A点发出的光在水面上形成的光斑是以B点为圆心、r为半径的圆，由此可知发光体发出的光在水面上形成的圆环光斑的面积 故选B。 2．B 【详解】光从空气入射介质时，入射角大于折射角，光从介质入射空气时，入射角小于折射角，结合图乙可知，可知光从玻璃砖入射空气，即光由B经O到A，结合图乙，可知折射率 故选B。 3．D 【详解】空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束光从其下表面射入，可知折射光线与入射光线在法线的同一侧。 故选D。 4．D 【详解】A．由几何关系可知，反射光线的入射角等于入射时的折射角，由于入射时的入射角小于，则入射时的折射角小于临界角，故可知甲、乙光在水珠中发生的都不是全反射，选项A错误； B．由题图可知，在第一次折射时，甲、乙两光的入射角相同，乙光的折射角明显大于甲光的折射角，由折射率公式，可知乙光的折射率小，频率也小，在相同介质中传播时，由可知，由于乙光的折射率小于甲光的折射率，所以在同一介质中，甲光的传播速度更慢，选项B错误； C．分别照射同一狭缝，由产生明显衍射现象的条件可知，甲、乙光相比，波长越长衍射现象越明显，因为乙光的频率小，波长大，所以乙光的衍射现象更明显，选项C错误； D．从水中射入空气，满足从光密介质射入光疏介质的条件，会产生全反射，由临界角公式可知，由于乙光的折射率小于甲光的折射率，可知乙光的临界角更大，选项D正确。 故选D。 5．C 【详解】AB．从图中可以看出x光的折射角较小，入射角相同，故x光的折射率较大，由，可知x光在冰晶中的传播速度较小，折射率大、频率大，波长短，故AB错误； CD．光路图如图所示，根据光路可逆，可知x、y两束光将平行出射进入人眼，故C正确，D错误。 故选C。 6．D 【详解】A． 作出光路图如上，相同入射角，a光的折射角更小，所以玻璃砖对光的折射率大于光b，故A错误； B．由，，所以a光在玻璃砖中传播速度小于光，故B错误； C．由光路的可逆性和反射定律，入射光和出射光的入射角和折射角都相等，因此从点射出的两束光一定平行，故C错误； D．设玻璃砖厚度为，光在空气中的入射角为，玻璃中的折射角为，由图可知光在玻璃中传播的总路程 传播时间，代入得 由三角函数性质，当时，，此时，因此传播时间可能相等，故D正确。 故选D。 7．A 【详解】A．由光路图可知，b光的偏折程度大于a光，可知玻璃对b光的折射率更大，故A正确； BD．玻璃对b光的折射率更大，则b光的频率更大，能量更大，波长更小，故BD错误； C．根据全反射临界角公式 可知a光的临界角比b光的大，逐渐增大入射角，b光先达到临界角，则b光先发生全反射，故C错误； 故选A。 8．B 【详解】由题意可知，发光像素单元位于相邻两屏障的正中间，相邻屏障间隙为，则像素单元到两侧屏障的水平距离均为，屏障高度为。当光线恰好经过屏障顶端射出时，入射角最大，折射角最大，根据几何关系，最大入射角满足 可知，根据 可得折射角为，可视角度即某像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后，最大折射角的二倍，可得可视角度 故选B。 9．B 【详解】A．光线在面的入射角等于在面的折射角 。根据折射定律 有 因为（i=90°射入时 不能进入玻璃内部） 所以（为临界角） 即 光线在面的入射角总是小于临界角，不可能发生全反射，故A错误； B．插针法是通过两枚大头针确定一条直线。若、间距过小，由于大头针的粗细及视觉误差，确定入射光线方向时的角度误差会增大（为间距） 导致实验误差增大，故B正确； C．实验所得的折射光线为2，而实际的折射光线为1，如图所示 即测得的折射率偏小，故C错误； D．玻璃砖沿界面平行方向平移（无论是左右平移还是上下平移），只要玻璃砖厚度不变，入射角不变，则折射角不变，出射光线相对于入射光线的侧移量不变。由于入射光线由确定不变，故出射光线的位置也不变。作图时使用的界面位置固定，因此测得的入射角和折射角均不变，折射率测量值不变，故D错误。 故选B。 10．C 【详解】玻璃砖未转动时，光线垂直入射，沿直线传播，亮点在原入射水平轴线上。 玻璃砖绕顺时针转后，入射角，根据折射定律 代入、， 得 平行玻璃砖出射光线与入射光线平行，因此出射光线仍为水平方向，、的间距等于光线的侧移量， 平行玻璃砖侧移量为 利用三角恒等展开 即、间距为 故选C。 11．B 【详解】A．根据题意可知，单色光a的折射率大于单色光b，由于蓝光的折射率小于紫光的折射率，则单色光a可能是紫光，单色光b可能是蓝光，故A错误； B．单色光a折射率大，则单色光a频率更高，若单色光b可使某金属发生光电效应，单色光a必定可以，故B正确； C．因为玻璃砖上下表面平行，光线在玻璃砖下表面第二次折射时的入射角等于在上表面第一次折射时的折射角，根据光路可逆原理可知，第二次折射光线与第一次入射光线平行，所以从玻璃砖下表面射出的两束光仍然平行且间距增大，两束单色光线穿过平行玻璃砖下表面后不可能重合，故C错误； D．根据光路可逆原理可知，平行玻璃砖下表面必然有光折射出来，即不可能发生全反射，故D错误。 故选B。 【点睛】 12．AD 【详解】A．光路图如下所示 由图可知，水珠对光的折射率大，故A正确； B．由图可知，点是单色光的反射点，故B错误； C．由几何关系可知，因为光线从、点射出时的入射角总等于从A点射入时的折射角，此角总是小于临界角，则即使改变复色光从A点的入射角，也不可能发生全反射现象，故C错误； D．由几何关系可知，光传播距离长，根据可知，光传播速度小，由可知，光的传播时间长，故D正确。 故选AD。 13．BC 【详解】A．根据折射率的定义可知，玻璃砖对甲光的折射率，故A错误； B．对于同一单缝的衍射现象，甲光衍射现象更明显，故甲光的波长更长，频率更小，同一种介质对甲光的折射率比对乙光的折射率小，故B正确； C．根据及玻璃砖对甲光的折射率比对乙光的折射率小，可知甲光的全反射临界角比乙光的大，故乙光更容易发生全反射，故C正确； D．若玻璃砖绕O点逆时针旋转，则甲光的入射角i增大，当入射角i大于临界角时，PQ上将接收不到甲光，故D错误。 故选BC。 14．(1) (2) 【详解】（1）如图所示，设光在点的入射角、折射角分别为、，连接CO、CB，光与AB平行，由几何关系可得    结合，综合解得、 介质的折射率为 （2）由几何关系可得、两点间的距离 由折射率的定义可得 该单色光从点到点的传播时间 联立解得 15．(1) (2)， 【详解】（1）根据题意可知，当光线从P点垂直界面入射后，恰好在玻璃砖圆形表面发生全反射，如图甲所示；当入射角时，光线从玻璃砖圆形表面出射后恰好与入射光平行，则光路如图乙所示 对图甲，根据全反射的条件有 对图乙，根据折射定律有 根据几何关系有 联立解得玻璃砖的折射率为 （2）由（1）问分析可知，P点到圆心O的距离为 光在玻璃砖内的传播速度为 16．(1)2 (2)2R 【详解】（1）如图所示，M点发生全反射，入射角为α，由几何关系可得 元件对该单色光的折射率 （2）如图所示，光线PN与竖直方向的夹角为γ，PN从N点射出时，入射角为i，折射角为r， 其中，待求量，由折射定律得 由几何关系得， 在三角形OPN中正弦定理有 在三角形OQN中正弦定理 联立解得，Q与圆心O的距离d为2R。 17．(1) (2) 【详解】（1）水面亮区边缘的光线恰好发生全反射，此时入射角等于全反射临界角，如图所示 由几何关系得 由全反射临界角公式 解得 （2）时刻该发光体从静止开始以加速度竖直向上匀加速运动，则时刻，光源距水面的距离 圆形亮区的半径 其中 故在光源到达水面前，圆形亮区面积 联立可得 18．(1) (2)， 【详解】（1）作出光路图，如图所示 由几何关系知 又光线恰好发生全反射，所以为临界角C，根据 解得 （2）由几何关系知，边与边平行，光线在边上也恰好发生全反射，则有 因此 则， 因此光在玻璃砖中传播的路程 光在玻璃砖中传播的时间 解得 由几何关系可知光在AB边的入射角为，根据折射定律可得 解得光从AB边射出时的折射角为 19．(1) (2) 【详解】（1）由题意，液面上发光区域的边缘恰好发生全反射，如图所示 对临界光线做几何分析，光源在半球底部，液面中心为， 发光圆半径 临界光线满足直角三角形关系 设全反射临界角为，临界角是入射光线与液面法线（竖直方向）的夹角，因此 结合全反射公式有 解得 （2）光在液体中速度 能射出液面的光中，最短路程为竖直向上到液面中心，则 最短时间 最长路程为临界光线到发光边缘，则 最长时间 故最大时间差 解得 20．(1) (2) 【详解】（1）作出光路图如图所示 可知该水晶球的折射率为 由几何关系可知 ， 解得 （2）在圆弧面上任取一点E，连接PE和 OE，由正弦定理可知 整理得 E点在ADB上移动时，最大值取 1，则 光线射出光学元件时的临界角 由于，所以光线在 ADE 面上不会发生全反射 由折射定律可知 解得 学科网（北京）股份有限公司 $