全國(guó)高考光學(xué)題

1、全國(guó)高考光學(xué)題2016 全國(guó)一卷。（ 2）（ 10 分）如圖，在注滿水的游泳池的池底有一點(diǎn)光源A，它到池邊的水平距離為3.0 m。從點(diǎn)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(nèi)的水深；（ii ）一救生員坐在離池邊不遠(yuǎn)處的高凳上，他的眼睛到地面的高度為2.0 m。當(dāng)他看到正前下方的點(diǎn)光源A 時(shí)，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(jié)果保留1 位有效數(shù)字）。2016 全國(guó)二卷。 34 物理選修 34（ 15 分）（1）（ 5 分）關(guān)于電磁波，下列說(shuō)法正確的是_。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1 個(gè)

2、得 2 分，選對(duì) 2 個(gè)得 4 分，選對(duì)3 個(gè)得 5 分。每選錯(cuò)1 個(gè)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(wú)關(guān)B周期性變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)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(shí)，其傳播方向與電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直D利用電磁波傳遞信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，但電磁波不能通過(guò)電纜、光纜傳輸E電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生，若波源的電磁振蕩停止，空間的電磁波隨即消失2016 全國(guó)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(guò)球心O 且垂直于底面的平面（紙面）內(nèi)，有一與底面垂直的光線射2到玻璃球冠上的M 點(diǎn)，該光線的

3、延長(zhǎng)線恰好過(guò)底面邊緣上的A 點(diǎn)。求該光線從球面射出的方向相對(duì)于其初始入射方向的偏角。12015 全國(guó)一卷（1）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中紅光的波長(zhǎng)為630nm ，雙縫到屏幕的距離為1m ，測(cè)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(guó)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(jīng)折射后射出 a、 b 兩束光線，則 （填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì) 1 個(gè)給 2 分，選對(duì)

4、2 個(gè)得 4 分，選對(duì) 3 個(gè)得 5 分，每選錯(cuò) 1 個(gè)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(zhǎng)小于 b 光的波長(zhǎng)C. 玻璃磚對(duì) a 光的折射率小于對(duì)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(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置上做實(shí)驗(yàn)，a 光的干涉條紋間距大于b 光的干涉條紋間距2014 全國(guó)一卷（2） (9 分 ) 一個(gè)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(dá)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(xì)數(shù)光線在O點(diǎn)左側(cè)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(diǎn)的位置。2014 全國(guó)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(guó)一卷(2)(9 分 )圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)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(yīng)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(zhǎng)時(shí)間。2013 全國(guó)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(diǎn)攝入三棱鏡，在 AC 邊發(fā)生反射后從 BC 邊的 M 點(diǎn)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(xiě)出分析過(guò)程。 （不考慮多次反射）2012 新課標(biāo)（ 2）（ 9 分

7、）一玻璃立方體中心有一點(diǎn)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(jīng)過(guò)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(biāo)（ 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(nèi)從M 點(diǎn)的入射，經(jīng)過(guò)AB 面反射后從N 點(diǎn)射出，已知光線在M 點(diǎn)的入射角為30，MOA=60，NOB=30。求（ i）光線在M 點(diǎn)的折射角（ ii）透明物體的折射率2016 全國(guó)一卷答案：34 物理選修 3-4（ 15 分）（2）（ 10 分）（i ）如圖，設(shè)達(dá)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(guān)系有sin i=ll 2h2式中， l=3 m，h 是池內(nèi)水的深度。聯(lián)立 式并代入題給數(shù)據(jù)得h= 7m 2.6 m （ii ）設(shè)此時(shí)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(shè)池底點(diǎn)光源A 到水面入射點(diǎn)的水平距離為a。由幾何關(guān)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(guó)二卷答案：34.物理選修 3-4(15 分 )（1） ABC2016 全國(guó)三卷答案： 34（ 2）答： 設(shè)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(shè)圖中N 點(diǎn)為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點(diǎn)，所考慮的光線的光路圖如圖所示。設(shè)光線在M 點(diǎn)的入射角為 i、折射角為 r，在 N 點(diǎn)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(diǎn)的法線NE，由于 NE AM，有 i'=30°根據(jù)反射定律，有i'' =30°連接 ON，由幾何關(guān)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(jīng)球面再次折射后不改變方向。所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球冠的光線相對(duì)于入射光線的偏角為=180 ° ENO=150°?評(píng)分參考：?式各 1 分。2015 全國(guó)一卷答案（ 1）

11、0.3002015 全國(guó)二卷答案（ 1） ABD2014 全國(guó)一卷答案（ 2） (9 分)5（i ）解：在O點(diǎn)左側(cè)，設(shè)從E 點(diǎn)射入的光線進(jìn)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(jīng)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(guān)系有OER sin圖 a由對(duì)稱(chēng)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(shù)據(jù)得l2R（ ii ）解：設(shè)光線在距O 點(diǎn)3 R 的C點(diǎn)射入后，在上表面的入射角為，2由幾何關(guān)系及1 式和已知條件得=60 °光線在玻璃磚內(nèi)會(huì)發(fā)生三次全反射，最后由G點(diǎn)射出，如圖。由反射定律和幾何關(guān)系得OG

12、OC3R2射到 G點(diǎn)的光有一部分被反射，沿原路返回到達(dá)C點(diǎn)射出。2014 全國(guó)二卷答案（2）解析：如圖，考慮從圓形發(fā)光面邊緣的A 點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃上表面的A點(diǎn)折射，根據(jù)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(xiàn)假設(shè) A 恰好在紙片邊緣，由題意，在A 剛好發(fā)生全反射，故26設(shè) AA 線段在玻璃上表面的投影長(zhǎng)為L(zhǎng)，由幾何關(guān)系有：sinLL2h2由題意，紙片的半徑應(yīng)為： R=L+r聯(lián)立以上各式可得：n1(h)2Rr2013 全國(guó)一卷答案（2）(i)解析：（ i）設(shè)光線在端面AB上 C 點(diǎn)（如上圖）的入射角為 i,折射角為 r,由折射定律有 sini

13、=nsinr設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D 點(diǎn)的入射角為 ,為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有 式中 是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射的臨界角，它滿足nsin =1由幾何關(guān)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(shí)間為T(mén)Lvx光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時(shí)，光線從端面 AB 傳播到其另一端面所需的時(shí)間最長(zhǎng)，由式得TmaxLn2C2013 全國(guó)二卷答案答案： （ i）；（ ii） AC面無(wú)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(guān)系可知， 光在 P 點(diǎn)的入射角及M 點(diǎn)的折射角均為，對(duì) P、M 出的折射，由折射定律有，解得：。由幾何關(guān)系可知，由光的反射定律有。解得，則。解得：；由幾何關(guān)系可知，光線進(jìn)入棱鏡后在AC 面的入射角。由可知，棱鏡對(duì)空氣的臨界角為。因此，光線在N 點(diǎn)發(fā)生全反射，AC 面無(wú)光線射出。2012 全國(guó)新課標(biāo)答案(2)解：如圖，考慮從玻璃立方體中心O 點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射。根據(jù)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(xiàn)假設(shè) A 點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)。由題意，在A 點(diǎn)剛好發(fā)生全反射，故A2設(shè)線段 OA 在立方體上表面的投影長(zhǎng)為RA，由幾何關(guān)系有sin A =RARA2( a )22a式中 a 為玻璃立方體的邊長(zhǎng)，有式得RA2 n218由題給數(shù)據(jù)得 RAa2由題意，上表面所鍍的面積最