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1、2016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P1考点一光的折射和全反射12015 新课标全国，34(1) ， 5 分 ( 难度 )( 多选 ) 如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖, 在玻璃砖底面上的入射角为，经折射后射出a、b 两束光线则()A在玻璃中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度B在真空中，a 光的波长小于b 光的波长C玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率D若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，则折射光线a 首先消失E分别用 、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于ba光的干涉条纹间距解析由题图可知 , a 光的折射角大于 b 光的折射角
2、，根据折射定律可以判断出玻璃砖对 ac光的折射率大于对b 光的折射率，故 C 错误；根据 n v可知， 在玻璃中 , a 光的传播速度小于bc光的传播速度，故A 正确； a 光的频率大于 b 光的频率 , 根据 可知，在真空中 a 光的波长小于 b 光的波长，故B 正确；若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，因为a 光的折射率大，则折射光线 a 首先消失 , 故 D 正确； a 光的波长小于b 光的波长，分别用a、 b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验, a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距，故 E 错误答案ABD2(2015安徽理综，18， 6分 )( 难度 ) 如图所示，一束单色光
3、从空气入射到棱镜的AB面上，经 AB和 AC两个面折射后从 AC面进入空气当出射角i 和入射角 i 相等时，出射光线相对于入射光线偏转的角度为. 已知棱镜顶角为 ，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 ()12016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P2sin 2sin2A.B.sin 2sin2C.sin sin D.sin （ 2 ）sin （ 2）解析由题图可知 , a 光的折射角大于b 光的折射角，根据折射定律可以判断出玻璃砖对 a光的折射率大于对b光的折射率，故 C 错误；根据 c可知， 在玻璃中 ,a光的传播速度小于bnvc光的传播速度，故A 正确； a 光的频率大于b
4、光的频率 , 根据 可知，在真空中a 光的波长小于 b 光的波长，故B 正确；若改变光束的入射方向使 角逐渐变大，因为a 光的折射率大，则折射光线 a 首先消失 , 故 D 正确； a 光的波长小于b 光的波长，分别用a、 b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验, a 光的干涉条纹间距小于b 光的干涉条纹间距，故E 错误答案A3(2015福建理综，13， 6分 )( 难度 ) 如图，一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光 、 , 波长分别为a 、b，该玻璃对单色光、b的折射率分别为a、 b，则 ()a ban naba nbB ababA ， n ， n nC a b， na nbD a b，
5、 na nb解析由题图知，三棱镜对b 光的折射率较大，所以n n . 又因为光的频率越大，介质ab对光的折射率就越大，故b 光的频率大于a 光的频率，又根据c ，所以 b 光的波长小于 a 光的波长，即 a b，所以 B 正确， A、 C、 D 错误答案 B4(2015天津理综,2 ，6 分 )( 难度 ) 中国古人对许多自然现象有深刻认识，唐人张志和在玄真子涛之灵中写道：“雨色映日而为虹”从物理学角度看，虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的右图是彩虹成因的简化示意图，其中a、 b 是两种不同频率的22016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P3单色光，则两光()A在同种玻
6、璃中传播，a 光的传播速度一定大于b 光B以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后，b 光侧移量大C分别照射同一光电管，若b 光能引起光电效应，a 光也一定能D以相同的入射角从水中射入空气, 在空气中只能看到一种光时，一定是a光解析由题图可知，a光的折射率大于b光的折射率，即a b ，有fab， B 错误， C 正nnfc1确；由 v n知 a 光在玻璃中的传播速度小于b 光， A 错误；由sinC n知 a 光的全反射临界角小于 b 光， D 错误答案C5(2015四川理综， 3， 6 分 )( 难度 ) 直线 12 过均匀玻璃球球心，细光束a、b平行且P PO关于1 2对称，由空气射入玻璃
7、球的光路如图、b光相比 ()P PaA玻璃对a 光的折射率较大B玻璃对a 光的临界角较小C b 光在玻璃中的传播速度较小D b 光在玻璃中的传播时间较短1解析由图可知， b 折射程度较大，故玻璃对b 的折射率较大，A 错误；由sinC n知 bcs的临界角较小,B 错误；由v n知， b 在玻璃中的传播速度较小，C正确；由t v知, b 在玻璃中传播距离大且传播速度小，故b 在玻璃中的传播时间较长，D 错误答案C6(2014北京理综，20， 6 分 )( 难度 ) 以往，已知材料的折射率都为正值( n0) 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 0) ，称为负折射率
8、材sini料位于空气中的这类材料, 入射角i 与折射角r 依然满足 sinr n，但是折射线与入射线32016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P4位于法线的同一侧( 此时折射角取负值) 现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下表面射出若该材料对此电磁波的折射率n 1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的示意图是()解析折射线与入射线应位于法线的同一侧，故选项A、 D 错误因为材料折射率n1, 在电磁波由空气进入介质的入射点，sin sin ( ) ，得 ，则 C 项错；故正确选项为 B.答案B72014 重庆理综，11(1) ， 6 分 ( 难度 )
9、打磨某剖面如图所示的宝石时，必须将OP、 OQ边与轴线的夹角 切磨在 1 2 的范围内，才能使从MN 边垂直入射的光线, 在 OP边和 OQ边都发生全反射( 仅考虑如图所示的光线第一次射到OP边并反射到OQ边后射向 MN边的情况 ) ，则下列判断正确的是 ()A若 2，光线一定在OP边发生全反射B若 2，光线会从OQ边射出C若 1，光线会从OP边射出D若 1，光线会在OP边发生全反射解析 作出1 2 时的光路如图所示 .由图中几何关系有 i1 90 ，2 90i 90i 180 , 即ii 2. 则有i 3 90 . 可见越大时i越121222大、 i1 越大要使光线在OP上发生全反射，应有i
10、 1 C，即 90 C；要使光线在OQ上C发生全反射，应有i 2 C，即 30 3. 可见在 OP边和 OQ边都发生全反射时应满足1C30 3 90 C2 . 故当 2 时一定有 90 C, 光线一定不会在OP边上发生全反射 , 同时也一定有 30 C，即光线若能射在边上，一定会发生全反射，故A、 B3OQ皆错误当 1 时，一定有 90 C，即光线一定在OP边发生全反射，C错误，42016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P5D 正确答案D8(2014福建理综，13， 6 分 )( 难度 ) 如图，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖， O点为该玻璃砖截面的圆心，下图能正确描述其光路的是
11、()解析光束沿玻璃砖半径射向O点，在界面处入射角大于临界角时，发生全反射，小于临界角时，在空气中的折射角大于入射角，A 正确， C 错误；当光束由空气射向玻璃砖时，由发生全反射的条件可知B 错误；在玻璃中的折射角应小于入射角，D 错误答案A9(2014四川理综，3， 6 分 )( 难度 ) 如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球则()A小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B小球所发的光能从水面任何区域射出C小球所发的光从水中进入空气后频率变大D小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大解析设发光小球在P 点 , 如图甲 , 当发光小球不在缸底中心O时，仍有光线从侧面射出,
12、所以 A 错误；光从水面射入空气时, 当入射角大于临界角时，会发生全反射现象，如图乙，只有在入射角 小于临界角C的范围内光才能从水面射出， B 错误；光从一种介质进入另c一种介质时，频率保持不变，C错误；光在水中的传播速度v n，光在空气中的传播速度近似等于真空中的传播速度 c，所以 D 正确52016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P6答案D10(2013福建理综,14 ， 6 分 )( 难度 ) 一束由红、紫两色光组成的复色光，从空气斜射向玻璃三棱镜下面四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是()解析本题考查光的折射，意在考查考生对折射率以及折射定律的理解红
13、光和紫光的折射率不同，红光的折射率较小, 对比各选项中的图象可知选B.答案B11(2013浙江理综,16 ， 6 分 )( 难度 ) 与通常观察到的月全食不同，小虎同学在 2012年 12 月 10 日晚观看月全食时，看到整个月亮是暗红的. 小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是()A地球上有人用红色激光照射月球B太阳照射到地球的红光反射到月球C 太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D 太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹解析小虎同学观看月全食时看到的整个月亮是暗红的，这是由于太阳光中的红光经地球的大气层折射到月球而形成的，则C 项正确，其他选项错误答案C12(2013天津
14、理综,8 ， 6 分 )( 难度 )( 多选) 固定的半圆形玻璃砖的横截面如图， O点为圆心， OO为直径 MN的垂线，足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN.由 A、 B 两种单色光组成的一束光沿半径方向射向O点，入射光线与OO夹角 较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大 角， 当 时，光屏NQ区域 A光的光斑消失, 继续增大 角，62016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P7当 时，光屏 NQ区域 B光的光斑消失，则()A玻璃砖对A 光的折射率比对B 光的大B A 光在玻璃砖中传播速度比B 光的大C 时，光屏上只有1 个光斑D1 个光斑 2时，光屏上只有解析当 较小时
15、，屏上 NQ区域有两个光斑，这是两种单色光折射后折射程度不同的结果，当 时 NQ区域 A 光消失，说明 A 光发生了全反射，A光发生全反射的临界角为，同理， B 光发生全反射的临界角为，由于 ， 由 n1可知， B光的折射率小， AsinCc项正确；由v n可知， B 光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B 项错误； 时 , NQ区域于光的反射，在 NP区域还有一个光斑，只有一个光斑，而由 2 时，两种单色光全部发生 全反射在 NQ区域没有光斑 , 在 NP区域有一个由全反射形成的光斑，D 项正确答案AD132015 江苏单科 ,12B(3)( 难度 ) 人造树脂是常用的眼镜镜片材料如图所示，光线
16、射在一人造树脂立方体上，经折射后，射在桌面上的P 点已知光线的入射角为 30，OA 5 cm ， AB 20 cm ， BP 12 cm ，求该人造树脂材料的折射率 n.sini解析设折射角为，由折射定律n sin，其中 i 30由几何关系知BP OA22sinOP ，且 OP （ BP OA） AB449代入数据解得 n14 ( 或 n 1.5)72016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P8答案44914( 或 n 1.5)142015 山东理综， 38(2)( 难度 ) 半径为R、介质折射率为n 的透明圆柱体，过其轴线 OO的截面如图所示位于截面所在平面内的一细束光线，以角
17、i 0 由 O点入射 , 折射光线由上边界的A 点射出当光线在O点的入射角减小至某一值时，折射光线在上边界的B 点恰好发生全反射求A、 B 两点间 的距离解析光路如图；当光线从A点射出时，设折射角为r，由光的折射定律可知： sini0，则A点到左nsinr端面的距离为x1R；若在B点发生全反射时，则sin1，故B点离左端面的距离2tan rCnxRtan C，联立解得 A、 B 间的距离为x x2 x1 R(1n2 sin 2 i02sini)n 10答案R1n2 sin 2i 0(n2 1sini 0)15. 2015海南单科， 16(2)， 8 分 ( 难度 ) 一半径为R的半圆柱形玻璃砖
18、，横截面如图所示已知玻璃的全反射临界角 3 ) 与玻璃砖的底平面成(2)角度、且与(玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上经柱面折射后，有部分光( 包括与柱面相切的入射光 ) 能直接从玻璃砖底面射出若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光求底面透光部分的宽度解析光路图如图所示，沿半径方向射入玻璃砖的光线，即光线射到MN上时，根据几何知识，入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心O处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到MN上的角一定大于临界角，即在 MN上发生全反射，不能射出，光线右侧的光线射到MN上的角小于临界角，可以射出，如图光线与球面相切，入射角 1 90，82016 届高考物理五年
19、高考真题经典汇编与解析光学部分P9折射角即为，从 MN上垂直射出根据几何知识，底面透光部分的宽度OE Rsin答案Rsin16 2014新课标全国，34(2) ， 10 分 ( 难度 ) 一厚度为h 的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面在玻璃板上表面放置一半径为 R的圆纸片，圆纸片与圆形发光面的中心在同一竖直线上已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线( 不考虑反射 ) ，求平板玻璃的折射率解析如图，考虑从圆形发光面边缘的A 点发出的一条光线，假设它斜射到玻璃上表面的 A点折射，根据折射定律有nsin sin式中， n 是玻璃的折射率，是入射角， 是折射角现假设
20、A恰好在纸片边缘由题意，在A点刚好发生全反射，故 2 设 AA线段在玻璃上表面的投影长为L，由几何关系有LsinL2 h2 由题意，纸片的半径应为R L r 联立以上各式得n答案h21（） h21（ R r ）172014 新课标全国，34(2) ， 9 分 ( 难度 ) 一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是92016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P10半径为 R的半圆， AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示玻璃的折射率为n2.(1) 一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？3(2) 一细束光线在 O点左侧与 O相距
21、 2 R处垂直于 AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置解析 (1)在 O点左侧，设从 E 点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角，则区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出，如图OE1由全反射条件有sin n由几何关系有OE Rsin 由对称性可知，若光线都能从上表面射出，光束的宽度最大为l 2OE联立式，代入已知数据得l 2R3(2) 设光线在距O点 2 R的 C 点射入后，在上表面的入射角为，由几何关系及式和已知条件得 60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射，最后由G点射出，如图由反射定律和几何关系得3OG OC 2 R射到 G点的光有一部分被反射，沿原路
22、返回到达C点射出答案(1)2R(2) 见解析18 2 014山东理综，38(2)(难度 ) 如图，三角形ABC为某透明介质的横截面， O为 BC102016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P11边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角 i 入射， 第一次到达AB边恰好发生全反射已知 15，BC边长为 2 ，该介质的折射率为2. 求：L(1) 入射角 i ；(2)从入射到发生第一次全反射所用的时间( 设光在真空中的速度为，可能用到： sinc756 2或 tan 15 (2 3) 4解析 (1) 根据全反射规律可知，光线在面上P点的入射角等于临界角，由折射ABC定律得1sin
23、C n代入数据得C 45设光线在BC面上的折射角为r ，由几何关系得r 30由折射定律得sininsinr联立式，代入数据得i 45(2) 在 OPB中，根据正弦定理得OPLsin 75 sin 45 设所用时间为t ，光线在介质中的速度为v，得OP v-t cv n112016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P12联立式，代入数据得t6 22cL答案(1)45 (2)6 22cL192014 江苏单科， 12B(3)(难度) Morpho 蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉电子显微镜下鳞片结构的示意图见题图一束光以入射角i
24、从 a 点入射，经过 折射和反射后从b 点出射设鳞片的折射率为 n，厚度为 d，两片之间空气层厚度为 h. 取光在空气中的速度为c，求光从 a 到 b 所需的时间 t .解析设光在鳞片中的折射角为r，折射定律 sini sinrn2dcl221在鳞片中传播的路程l 1 cosr ，传播速度v n，传播时间t 1 v ，解得 t 1 cn2 sin 2 i同理，在空气中的传播时间t 22hccos i则 t t 1 t 22n2d2h2 sin2 coscnici2n2d2h答案c n2 sin 2i ccos i202013 江苏， 12B(3) ， 4分 (难度 ) 右图为单反照相机取景器的
25、示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC. 光线垂直 AB射入，分别在CD和 EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？ ( 计算结果可用三角函数表示 )解析 由题意知，光线经界面CD和 EA两次反射后传播方向改变了90，光线在两界面上反射时，反射角与入射角的和都为45，则对应的入射角 22.5 则折射率最小值1nsin 22.5122016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P131答案sin 22.5 212012 新课标全国卷，34(2) ， 9 分 ( 难度 ) 一玻璃立方体中心有一点状光源今在立方
26、体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体已知该玻璃的折射率为2，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值解析光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，则表示光线第一次到达表面时需要发生反射，则全反射区域不需要镀膜，非全反射区域需要镀膜考虑从玻璃立方体中心O点发出一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，由折射定律可知nsin sin式中， n 为折射率， 为入射角， 为折射角现假设 A 点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点由题意，在A 点恰好发生全反射，故A2如图所示，设线段OA在立方体上表面的投影长为RA，由几何关系有RAsin A2a2AR（ ）2式中 a 为玻璃立方体的边长a a由式，并代入数据得RA 2 n2 1 2由题意，上表面所镀面积最小的不透明薄膜应是半径为R的圆，所求的镀膜面积 与SA玻璃立方体的表面积S 之比为2S6 RAS 6a2 S由两式得S 4答案4考点二光的干涉、衍射和偏振12015 重庆理综，11(1) ， 6 分 ( 难度 ) 虹和霓是太阳光在水珠内分别经过一次和两次反射后出射形成的，可用白光照射玻璃球来说明两束平行白光照射到透明玻璃球后，在132016 届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P14水平的白色桌面上会形成MN和 PQ两条彩色光带，光路如图所示M、 N