全國高考光學題

1、全國高考光學題2016 全國一卷。（ 2）（ 10 分）如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m。從點光源A 射向池邊的光線AB 與豎直方向的夾角恰好等于全反射的臨界角，水的折射率為。（i ）求池內的水深；（ii ）一救生員坐在離池邊不遠處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0 m。當他看到正前下方的點光源A 時，他的眼睛所接受的光線與豎直方向的夾角恰好為45°。求救生員的眼睛到池邊的水平距離（結果保留1 位有效數字）。2016 全國二卷。 34 物理選修 34（ 15 分）（1）（ 5 分）關于電磁波，下列說法正確的是_。（填正確答案標號。選對1 個

2、得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對3 個得 5 分。每選錯1 個扣 3 分，最低得分為0 分）A電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關B周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā)，形成電磁波C電磁波在真空中自由傳播時，其傳播方向與電場強度、磁感應強度垂直D利用電磁波傳遞信號可以實現無線通信，但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E電磁波可以由電磁振蕩產生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失2016 全國三卷。（ 2）（ 10 分）如圖，玻璃球冠的折射率為3 ，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的3倍；在過球心O 且垂直于底面的平面（紙面）內，有一與底面垂直的光線射2到玻璃球冠上的M 點，該光線的

3、延長線恰好過底面邊緣上的A 點。求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角。12015 全國一卷（1）在雙縫干涉實驗中，分布用紅色和綠色的激光照射同一雙縫，在雙縫后的屏幕上，紅光的干涉條紋間距x1與綠光的干涉條紋間距x2相比x1x2（填“”“”或“”）。若實驗中紅光的波長為630nm ，雙縫到屏幕的距離為1m ，測得第一條到第6 條亮條紋中心間的距離為 10.5mm，則雙縫之間的距離為mm。2015 全國二卷34.(1)(5 分) 如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為，經折射后射出 a、 b 兩束光線，則 （填正確答案標號，選對 1 個給 2 分，選對

4、2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分，每選錯 1 個扣 3 分，最低得分 0分）A.在玻璃中， a 光的傳播速度小于b 光的傳播速度B. 在真空中， a 光的波長小于 b 光的波長C. 玻璃磚對 a 光的折射率小于對b 光的折射率D.若改變光束的入射方向使角逐漸變大，則折射光線a 首先消失E.分別用 a、b 光在同一個雙縫干涉實驗裝置上做實驗，a 光的干涉條紋間距大于b 光的干涉條紋間距2014 全國一卷（2） (9 分 ) 一個半圓柱形玻璃磚，其橫截面是半徑為R 的半圓， AB 為半2圓的直徑， O為圓心，如圖所示。玻璃的折射率為n=2 。（ i ）一束平行光垂直射向玻璃磚的下表面，若光

5、線到達上表面后，都能從該表面射出，則入射光束在 AB上的最大寬度為多少？（ ii ）一細數光線在O點左側與 O相距3 R 處垂直于AB從下方入射， 求此光線從玻2璃磚射出點的位置。2014 全國二卷（2）（ 10 分）一厚度為h 的大平板玻璃水平放置，其下表面貼有一半徑為r 的圓形發(fā)光面。在玻璃板上表面放置一半徑為R 的圓紙片，圓紙片與圓形發(fā)光面的中心在同一豎直線上。已知圓紙片恰好能完全擋住從圓形發(fā)光面發(fā)出的光線（不考慮反射），求平板玻璃的折射率。2013 全國一卷(2)(9 分 )圖示為一光導纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長度為 L，折射率為n， AB 代表端面，已知光在真空中的

6、傳播速度為c(i)為使光線能從玻璃絲的 AB 端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫?求光線在端面 AB 上的入射角應滿足的條件；(ii)求光線從玻璃絲的AB 端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間。2013 全國二卷(2)(10 分 )如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，A=30°， B=30°。一束平行于 AC 邊的光線自 AB 邊的 p 點攝入三棱鏡，在 AC 邊發(fā)生反射后從 BC 邊的 M 點射出，若光線在 P 店的入射角和在 M 店的折射角相等（ i ）求三棱鏡的折射率（ ii ）在三棱鏡的 AC 邊是否有光線逸出，寫出分析過程。 （不考慮多次反射）2012 新課標（ 2）（ 9 分

7、）一玻璃立方體中心有一點狀光源。今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線只經過一次折射不能透出立方體。 已知該玻璃的折射率為 2 ，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值。32011 新課標（ 2）一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，地面AOB 鍍銀，（圖中粗線），O 表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內從M 點的入射，經過AB 面反射后從N 點射出，已知光線在M 點的入射角為30，MOA=60，NOB=30。求（ i）光線在M 點的折射角（ ii）透明物體的折射率2016 全國一卷答案：34 物理選修 3-4（ 15 分）（2）（ 10 分）（i ）如圖，設達到池邊的光線的入

8、射角為i。依題意，水的折射率n= 4，光線的折射角=90°。3由折射定律有nsin i=sin 由幾何關系有sin i=ll 2h2式中， l=3 m，h 是池內水的深度。聯(lián)立 式并代入題給數據得h= 7m 2.6 m （ii ）設此時救生員的眼睛到池邊的距離為x。依題意，救生員的視線與豎直方向的夾角為'=45 °。由折射定律有nsin i'=sin '4式中， i'是光線在水面的入射角。設池底點光源A 到水面入射點的水平距離為a。由幾何關系有asin i'=a2h2x+l=a+h' 式中 h'=2 m。聯(lián)立 式得7x

9、=(3 1)m 0.7 m 232016 全國二卷答案：34.物理選修 3-4(15 分 )（1） ABC2016 全國三卷答案： 34（ 2）答： 設球半徑為 R，球冠底面中心為 O'，連接 OO'，則 OO' AB。令 OAO'=，有O A3 R= 2cos =OAR即=30°由題意 MA AB所以 OAM=60°設圖中N 點為光線在球冠內底面上的反射點，所考慮的光線的光路圖如圖所示。設光線在M 點的入射角為 i、折射角為 r，在 N 點的入射角為 i' ，反射角為 i''，玻璃折射率為 n。由于OAM 為等邊三角

10、形，有i=60 °由折射定律有sin i=nsin r代入提給條件n=3 得r=30°作底面在 N 點的法線NE，由于 NE AM，有 i'=30°根據反射定律，有i'' =30°連接 ON，由幾何關系知MAN MON，故有 MNO=60° 由式得 ENO=30°于是 ENO 為反射角， ON 為反射光線。這一反射光線經球面再次折射后不改變方向。所以，經一次反射后射出玻璃球冠的光線相對于入射光線的偏角為=180 ° ENO=150°?評分參考：?式各 1 分。2015 全國一卷答案（ 1）

11、0.3002015 全國二卷答案（ 1） ABD2014 全國一卷答案（ 2） (9 分)5（i ）解：在O點左側，設從E 點射入的光線進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角，則 OE區(qū)域的入射光線經上表面折射后都能從玻璃磚射出，如圖。由全反射條件有1sinn由幾何關系有OER sin圖 a由對稱性可知，若光線都能從上表面射出，光束的寬度最大為l2OE聯(lián)立式，代入已知數據得l2R（ ii ）解：設光線在距O 點3 R 的C點射入后，在上表面的入射角為，2由幾何關系及1 式和已知條件得=60 °光線在玻璃磚內會發(fā)生三次全反射，最后由G點射出，如圖。由反射定律和幾何關系得OG

12、OC3R2射到 G點的光有一部分被反射，沿原路返回到達C點射出。2014 全國二卷答案（2）解析：如圖，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A 點發(fā)出的一條光線，假設它斜射到玻璃上表面的A點折射，根據折射定律有：n sinsin式中， n 是玻璃的折射率，是入射角，是折射角現假設 A 恰好在紙片邊緣，由題意，在A 剛好發(fā)生全反射，故26設 AA 線段在玻璃上表面的投影長為L，由幾何關系有：sinLL2h2由題意，紙片的半徑應為： R=L+r聯(lián)立以上各式可得：n1(h)2Rr2013 全國一卷答案（2）(i)解析：（ i）設光線在端面AB上 C 點（如上圖）的入射角為 i,折射角為 r,由折射定律有 sini

13、=nsinr設該光線射向玻璃絲內壁D 點的入射角為 ,為了使該光線可在此光導纖維中傳播，應有 式中 是光線在玻璃絲內發(fā)生全反射的臨界角，它滿足nsin =1由幾何關系得 +r=900由得n21sini(ii)光在玻璃絲中傳播速度的大小為vCn光速在玻璃絲軸線上的分量為 vxv sin光線從玻璃絲端面 AB傳播到其另一端面所需時間為TLvx光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時，光線從端面 AB 傳播到其另一端面所需的時間最長，由式得TmaxLn2C2013 全國二卷答案答案： （ i）；（ ii） AC面無光線射出7解析： 本題考查光的折射，涉及全反射。較容易。做出光在三棱鏡中的傳播路線如圖所

14、示，由幾何關系可知， 光在 P 點的入射角及M 點的折射角均為，對 P、M 出的折射，由折射定律有，解得：。由幾何關系可知，由光的反射定律有。解得，則。解得：；由幾何關系可知，光線進入棱鏡后在AC 面的入射角。由可知，棱鏡對空氣的臨界角為。因此，光線在N 點發(fā)生全反射，AC 面無光線射出。2012 全國新課標答案(2)解：如圖，考慮從玻璃立方體中心O 點發(fā)出的一條光線，假設它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射。根據折射定律有n sinsin式中， n 是玻璃的折射率，入射角等于， 是折射角?，F假設 A 點是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點。由題意，在A 點剛好發(fā)生全反射，故A2設線段 OA 在立方體上表面的投影長為RA，由幾何關系有sin A =RARA2( a )22a式中 a 為玻璃立方體的邊長，有式得RA2 n218由題給數據得 RAa2由題意，上表面所鍍的面積最