高考物理总复习 选考部分 专题十七 光学习题课件.ppt

专题十七光学 高考物理 新课标 专用 a组统一命题 课标卷题组1 2015课标 34 1 5分 0 372 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光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距 五年高考 答案abd从光路图看 入射角相同 a光的折射角较大 所以玻璃砖对a光的折射率较大 a光的频率较大 波长较短 b正确 c不正确 根据n 知va vb a正确 随着入射角增大 a光的折射角先达到90 d正确 在同一个双缝干涉实验装置上做实验 由 x 知光的波长越长 干涉条纹间距越大 e错误 思路点拨 光线由玻璃射向空气中发生折射 是由光密介质到光疏介质 则在入射角相同的情况下 折射角越大 折射率n越大 频率越高 又因为c f 则波长越小 n n不变 i随 增大而增大 a光首先消失 据 x 判断干涉条纹间距 2 2015课标 34 1 5分 0 253 在双缝干涉实验中 分别用红色和绿色的激光照射同一双缝 在双缝后的屏幕上 红光的干涉条纹间距 x1与绿光的干涉条纹间距 x2相比 x1 x2 填 或 若实验中红光的波长为630nm 双缝与屏幕的距离为1 00m 测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10 5mm 则双缝之间的距离为mm 答案 2分 0 300 3分 解析根据公式 x 红光波长大于绿光波长 因此 x1 x2 根据题意 相邻亮条纹间距 x mm 2 1mm 所以d 3 00 10 4m 0 300mm 3 2017课标 34 2 10分 如图 一玻璃工件的上半部是半径为r的半球体 o点为球心 下半部是半径为r 高为2r的圆柱体 圆柱体底面镀有反射膜 有一平行于中心轴oc的光线从半球面射入 该光线与oc之间的距离为0 6r 已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行 不考虑多次反射 求该玻璃的折射率 答案1 43 解析如图 根据光路的对称性和光路可逆性 与入射光线相对于oc轴对称的出射光线一定与入射光线平行 这样 从半球面射入的折射光线 将从圆柱体底面中心c点反射 设光线在半球面的入射角为i 折射角为r 由折射定律有sini nsinr 由正弦定理有 由几何关系 入射点的法线与oc的夹角为i 由题设条件和几何关系有sini 式中l是入射光线与oc的距离 由 式和题给数据得sinr 由 式和题给数据得 n 1 43 4 2017课标 34 15分 1 在双缝干涉实验中 用绿色激光照射在双缝上 在缝后的屏幕上显示出干涉图样 若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距 可选用的方法是 a 改用红色激光b 改用蓝色激光c 减小双缝间距d 将屏幕向远离双缝的位置移动e 将光源向远离双缝的位置移动 2 一直桶状容器的高为2l 底面是边长为l的正方形 容器内装满某种透明液体 过容器中心轴dd 垂直于左右两侧面的剖面图如图所示 容器右侧内壁涂有反光材料 其他内壁涂有吸光材料 在剖面的左下角处有一点光源 已知由液体上表面的d点射出的两束光线相互垂直 求该液体的折射率 答案 1 acd 2 1 55 解析 1 本题考查双缝干涉 由相邻两亮条纹间距 x 可知 若要增大两相邻亮条纹的间距 应增大双缝与光屏间距离l 减小双缝间距d或增大照射光波长 而 红 绿 蓝 故选项a c d正确 2 设从光源发出直接射到d点的光线的入射角为i1 折射角为r1 在剖面内作光源相对于反光壁的镜像对称点c 连接c d 交反光壁于e点 由光源射向e点的光线 反射后沿ed射向d点 光线在d点的入射角为i2 折射角为r2 如图所示 设液体的折射率为n 由折射定律有nsini1 sinr1 nsini2 sinr2 由题意知r1 r2 90 联立 式得n2 由几何关系可知sini1 sini2 联立 式得n 1 55 解题关键 1 熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色光的波长大小关系 2 正确画出光路图 由数学知识找出相关角的关系 5 2017课标 34 2 10分 如图 一半径为r的玻璃半球 o点是半球的球心 虚线oo 表示光轴 过球心o与半球底面垂直的直线 已知玻璃的折射率为1 5 现有一束平行光垂直入射到半球的底面上 有些光线能从球面射出 不考虑被半球的内表面反射后的光线 求 从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值 距光轴的入射光线经球面折射后与光轴的交点到o点的距离 答案 r r 或2 74r 解析 如图 从底面上a处射入的光线 在球面上发生折射时的入射角为i 当i等于全反射临界角ic时 对应入射光线到光轴的距离最大 设最大距离为l i ic 设n是玻璃的折射率 由全反射临界角的定义有nsinic 1 由几何关系有sini 联立 式并利用题给条件 得l r 设与光轴相距的光线在球面b点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1 由折射定律有nsini1 sinr1 设折射光线与光轴的交点为c 在 obc中 由正弦定理有 由几何关系有 c r1 i1 sini1 联立 式及题给条件得oc r 2 74r 6 2016课标 34 2 10分 如图 在注满水的游泳池的池底有一点光源a 它到池边的水平距离为3 0m 从点光源a射向池边的光线ab与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角 水的折射率为 求池内的水深 一救生员坐在离池边不远处的高凳上 他的眼睛到池面的高度为2 0m 当他看到正前下方的点光源a时 他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45 求救生员的眼睛到池边的水平距离 结果保留1位有效数字 答案 2 6m 0 7m 解析 如图 设到达池边的光线的入射角为i 依题意 水的折射率n 光线的折射角 90 由折射定律有nsini sin 由几何关系有sini 式中 l 3m h是池内水的深度 联立 式并代入题给数据得h m 2 6m 设此时救生员的眼睛到池边的水平距离为x 依题意 救生员的视线与竖直方向的夹角为 45 由折射定律有 nsini sin 式中 i 是光线在水面的入射角 设池底点光源a到水面入射点的水平距离为a 由几何关系有sini x l a h 式中h 2m 联立 式得x m 0 7m 解题关键几何光学一定要注意几何关系的应用 关键是要根据题意 画出正确的光路图 根据光路图找出需要的各种几何关系 比如本题中的sini sini x l a h 等 7 2016课标 34 2 10分 如图 玻璃球冠的折射率为 其底面镀银 底面的半径是球半径的倍 在过球心o且垂直于底面的平面 纸面 内 有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的m点 该光线的延长线恰好过底面边缘上的a点 求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角 答案150 解析设球半径为r 球冠底面中心为o 连接oo 则oo ab 令 oao 有cos 即 30 由题意ma ab所以 oam 60 设图中n点为光线在球冠内底面上的反射点 所考虑的光线的光路图如图所示 设光线在m点的入射角为i 折射角为r 在n点的入射角为i 反射角为i 玻璃折射率为n 由于 oam为等边三角形 有i 60 由折射定律有sini nsinr 代入题给条件n 得r 30 作底面在n点的法线ne 由于ne am 有i 30 根据反射定律 有i 30 连接on 由几何关系知 man mon 故有 mno 60 由 式得 eno 30 于是 eno为反射角 no为反射光线 这一反射光线经球面再次折射后不改变方向 所以 经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角 为 180 eno 150 方法技巧 1 因底面的半径r底 r 所以 oab 30 oam 60 而om oa r 所以 oam为等边三角形 且在m点的入射角i oma 2 从ab面反射的光线经过圆心o 故该反射光线会垂直球面射出球冠 8 2014课标 34 2 9分 0 571 一个半圆柱形玻璃砖 其横截面是半径为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n 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 一细束光线在o点左侧与o相距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 答案 r 见解析 解析 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oe区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出 如图 由全反射条件有sin 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 r 设光线在距o点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og oc r 射到g点的光有一部分被反射 沿原路返回到达c点射出 思路点拨 当光线垂直玻璃砖下表面射入时 光线的方向不发生变化 当光线由玻璃砖进入空气时 是由光密介质进入光疏介质 折射角大于入射角 当入射角等于临界角时光线发生全反射 结合对称性和几何知识分析求解 9 2014课标 34 2 10分 0 374 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 答案见解析 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a 恰好在纸片边缘 由题意 在a 点刚好发生全反射 故 设aa 线段在玻璃上表面的投影长为l 由几何关系有sin 由题意 纸片的半径应为r l r 联立以上各式得n 审题指导依据题述 恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线 可知射到玻璃上表面的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射 进而作出示意图 找到几何关系从而完成求解 10 2013课标 34 2 10分 0 430 如图 三棱镜的横截面为直角三角形abc a 30 b 60 一束平行于ac边的光线自ab边的p点射入三棱镜 在ac边发生反射后从bc边的m点射出 若光线在p点的入射角和在m点的折射角相等 求三棱镜的折射率 在三棱镜的ac边是否有光线透出 写出分析过程 不考虑多次反射 答案 没有光线透出 分析过程见解析 解析 光路图如图所示 图中n点为光线在ac边发生反射的入射点 设光线在p点的入射角为i 折射角为r 在m点的入射角为r 折射角依题意也为i 有i 60 由折射定律有sini nsinr nsinr sini 由 式得r r oo 为过m点的法线 c为直角 oo ac 由几何关系有 mnc r 由反射定律可知 pna mnc 联立 式得 pna r 由几何关系得r 30 联立 式得n 设在n点的入射角为i 由几何关系得i 60 此三棱镜的全反射临界角满足nsin c 1由 式得i c 此光线在n点发生全反射 三棱镜的ac边没有光线透出 解题指导 在p点由于光线是由光疏介质进入光密介质 则入射角小于折射角 若光线在p点的入射角和在m点的折射角相等 则光线在p点的折射角和在m点的入射角相等 在p点入射光线与ac平行 则入射角为60 结合几何关系分析 b组自主命题 省 区 市 卷题组1 2017北京理综 14 6分 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本题考查光的折射 色散 由题图可知 可见光穿过玻璃砖后 发生了色散 其中a光的侧移距离大于b光的侧移距离 说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率 同种介质对红 橙 黄 绿 青 蓝 紫的折射率依次增大 由于b光是蓝光 故只有d选项符合题意 知识归纳色光中相关物理量的变化 2 2013福建理综 14 6分 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 答案b光线通过玻璃三棱镜后应向底边偏折 可知c d错误 光的频率越大 折射率越大 向底边偏折程度越大 光线在进入与射出两处都会发生不同程度的偏折 所以a错误 b正确 评析本题为光线通过棱镜后的色散问题 考查的重点是 光的频率越大 折射率越大 偏向角越大 偏折的程度越大 3 2017上海单科 4 3分 用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜 所观察到的干涉条纹为 答案b本题考查薄膜干涉 由于在光的干涉中亮 暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差 则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度 因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜 厚度相等的位置在同一条水平线上 故同一条干涉条纹必然是水平的 由此可知只有选项b正确 解题指导干涉条纹位置与形状的判定同一条干涉条纹上各点的位置决定了干涉条纹的形状 在双缝干涉及薄膜干涉中 某点处于哪一级亮条纹或暗条纹上 取决于两光波相遇时通过的路程差 两波源相位相同的情况下 当 r n 时处于亮条纹上 当 r 2n 1 时处于暗条纹上 4 2017天津理综 2 6分 明代学者方以智在 阳燧倒影 中记载 凡宝石面凸 则光成一条 有数棱则必有一面五色 表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象 如图所示 一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a b 下列说法正确的是 a 若增大入射角i 则b光先消失b 在该三棱镜中a光波长小于b光c a光能发生偏振现象 b光不能发生d 若a b光分别照射同一光电管都能发生光电效应 则a光的遏止电压低 答案d本题考查色散 全反射 偏振 光电效应 当增大入射角i时 两单色光在左侧界面的折射角增大 但在右侧界面的入射角均减小 故不会发生全反射 a错误 由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率 而同种介质对频率越大的光折射率越大 故 a b b错误 偏振是横波所特有的现象 故a b两光都能发生偏振 c错误 由euc ek h w可知 在照射同一光电管即w相同的条件下 a光波长长 频率低 故a光的遏止电压uc也低 d正确 知识归纳单色光的相关物理量 其他条件相同 5 2015福建理综 13 6分 如图 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 a b 该玻璃对单色光a b的折射率分别为na nb 则 a anbb a b na b na nb 答案b由图可知b光偏折程度大 则na b b项正确 6 2015四川理综 3 6分 直线p1p2过均匀玻璃球球心o 细光束a b平行且关于p1p2对称 由空气射入玻璃球的光路如图 a b光相比 a 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 答案c从光路图可以看出 a b两束光的入射角相等 b光的折射角更小一些 由此可知nb na a错误 由sinc 可知 玻璃对a光的临界角较大 b错误 由n 可知 b光在玻璃中的传播速度较小 c正确 b光在玻璃中的传播速度较小 且它在玻璃中传播的距离较长 所以在玻璃中的传播时间较长 d错误 7 2014重庆理综 11 1 6分 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 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 答案d作出 1 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 即光线若能射在oq边上 一定会发生全反射 故a b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d正确 8 2014福建理综 13 6分 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 答案a光束沿玻璃砖半径射向o点 在界面处入射角大于或等于临界角时 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 9 2013天津理综 8 6分 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 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d 时 光屏上只有1个光斑 答案ad因a光先消失 说明a光先发生全反射 所以玻璃对a光的折射率大于b光 a项正确 由v 可知折射率越大则速度v越小 b项错误 当 时 a光发生全反射 只有反射光斑与b光的折射光斑 共2个 c项错误 当 时 a b光均发生全反射 光屏上只剩下1个反射光斑 d项正确 10 2014天津理综 8 6分 多选 一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后 出射光分成a b两束 如图所示 则a b两束光 a 垂直穿过同一块平板玻璃 a光所用的时间比b光长b 从同种介质射入真空发生全反射时 a光临界角比b光的小c 分别通过同一双缝干涉装置 b光形成的相邻亮条纹间距小d 若照射同一金属都能发生光电效应 b光照射时逸出的光电子最大初动能大 答案ab由图知na nb 则由n 知vatb a正确 由sinc 知ca cb 故b正确 因对同种介质频率越大 波长越短时折射率越大 故 a b 结合双缝干涉条纹宽度 x 可知c错误 由光电效应方程ekm h w h w可知 同一金属w相同时 a光频率高 用a光照射时逸出的光电子最大初动能大 d错误 11 2017江苏单科 12b 3 人的眼球可简化为如图所示的模型 折射率相同 半径不同的两个球体共轴 平行光束宽度为d 对称地沿轴线方向射入半径为r的小球 会聚在轴线上的p点 取球体的折射率为 且d r 求光线的会聚角 示意图未按比例画出 答案见解析 解析由几何关系sini 解得i 45 则由折射定律 n 解得 30 且i 解得 30 友情提醒对折射率的理解注意 折射率n 中 入射角i是光在真空或空气中的入射角度 12 2014山东理综 38 2 如图 三角形abc为某透明介质的横截面 o为bc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2l 该介质的折射率为 求 入射角i 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c 可能用到 sin75 或tan15 2 答案 45 l 解析 根据全反射规律可知 光线在ab面上p点的入射角等于临界角c 由折射定律得sinc 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n 联立 式 代入数据得i 45 在 opb中 根据正弦定理得 设所用时间为t 光线在介质中的速度为v 得 vt v 联立 式 代入数据得t l 1 2016浙江自选 13 1 4分 如图所示的半圆形玻璃砖 圆心为o 半径为r 折射率为 光由空气从a点垂直射入玻璃砖 oa 则 a 该玻璃的临界角为45 b 光在玻璃砖中的传播速度为v cc 光第一次射出玻璃砖的折射角为60 d 玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化 c组教师专用题组 答案c由sinc 知该玻璃的临界角c 45 a错误 光在玻璃砖中的传播速度为v c b错误 如图 sini 由折射定律有sinr nsini 故r 60 c正确 由sinc 知临界角只取决于玻璃的折射率 而与光线的入射位置无关 d错误 评析本题以半圆形玻璃砖为载体考查了光的折射 全反射及光在介质中的传播速度 几何条件给定较为隐蔽 较好地考查了作图能力 难度中等偏易 2 2015重庆理综 11 1 6分 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 p q点的颜色分别为 a 紫 红 红 紫b 红 紫 红 紫c 红 紫 紫 红d 紫 红 紫 红 答案a由题图可知 射到m点的光线进入玻璃球时的折射角小于射到n点的光线进入玻璃球时的折射角 所以玻璃对射到m点的光的折射率大于玻璃对射到n点的光的折射率 故m点的颜色为紫色 n点的颜色为红色 同理可得p点的颜色为红色 q点的颜色为紫色 所以只有a项正确 3 2015浙江自选 13 4分 以下说法正确的是 a 真空中蓝光的波长比红光的波长长b 天空中的彩虹是由光干涉形成的c 光纤通信利用了光的全反射原理d 机械波在不同介质中传播 波长保持不变 答案c蓝光的频率大于红光的频率 在真空中两束光的速度相等 由 v f 可得蓝光的波长小于红光的波长 选项a错 天空中的彩虹是由光的折射形成的 选项b错 光纤通信利用了光的全反射原理 选项c正确 机械波在不同介质中传播 频率保持不变 波长发生变化 选项d错误 4 2014四川理综 3 6分 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 答案d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 所以a错误 光从水面射入空气时 当入射角大于或等于临界角时 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一种介质时 频率保持不变 c错误 光在水中的传播速度v 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 5 2014江苏单科 12b 1 某同学用单色光进行双缝干涉实验 在屏上观察到题 甲 图所示的条纹 仅改变一个实验条件后 观察到的条纹如题 乙 图所示 他改变的实验条件可能是 a 减小光源到单缝的距离b 减小双缝之间的距离c 减小双缝到光屏之间的距离d 换用频率更高的单色光源 答案b由 甲 和 乙 两图可知改变条件以后条纹变宽 由 x 可知 只有b正确 6 2013四川理综 3 6分 光射到两种不同介质的分界面 分析其后的传播情形可知 a 折射现象的出现说明光是纵波b 光总会分为反射光和折射光c 折射光与入射光的传播方向总是不同的d 发生折射是因为光在不同介质中的传播速度不同 答案d折射是横波 纵波共有的现象 光是一种电磁波 而电磁波是横波 a错误 当光从光密介质射向光疏介质而且入射角不小于临界角时 就只有反射光而无折射光 b错误 当入射角等于0 时折射光与入射光传播方向相同 c错误 由惠更斯原理对折射的解释可知d正确 7 2013浙江理综 16 6分 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 答案c月全食是月亮 地球 太阳三者在同一直线且地球在中间时 地球将太阳光挡住而形成的 看到月亮是暗红的 原因是太阳光中的红光经地球大气层的折射到了月球表面 选项c正确 8 2014大纲全国 17 6分 在双缝干涉实验中 一钠灯发出的波长为589nm的光 在距双缝1 00m的屏上形成干涉图样 图样上相邻两明纹中心间距为0 350cm 则双缝的间距为 a 2 06 10 7mb 2 06 10 4mc 1 68 10 4md 1 68 10 3m 答案c由 x 可得双缝间距d m 1 68 10 4m 选项c正确 9 2013大纲全国 14 6分 下列现象中 属于光的衍射的是 a 雨后天空出现彩虹b 通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹c 海市蜃楼现象d 日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹 答案b彩虹是光的色散现象 海市蜃楼是光的折射 全反射现象 肥皂膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象 a c d错误 通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象 b正确 10 2015江苏单科 12b 3 人造树脂是常用的眼镜镜片材料 如图所示 光线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 5cm ab 20cm bp 12cm 求该人造树脂材料的折射率n 答案 或1 5 解析设折射角为 由折射定律有sin30 nsin 由几何关系知sin 且op 代入数据解得n 或n 1 5 11 2014江苏单科 12b 3 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如图 一束光以入射角i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 答案见解析 解析设光在鳞片中的折射角为 由折射定律有sini nsin 在鳞片中传播的路程l1 传播速度v 传播时间t1 解得t1 同理 在空气中的传播时间t2 则t t1 t2 一 选择题 每题6分 共12分 1 2017天津和平质量调查 2 如图所示 oo 是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线 a b是关于oo 轴等距离且平行的两束不同单色细光束 从玻璃体射出后相交于oo 下方的p点 由此可以得出的结论是 a 在同种玻璃中传播 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光一定也能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 三年模拟 a组2015 2017年高考模拟 基础题组 时间 50分钟分值 70分 答案c由图可知a光的折射率na大于b光的折射率nb 又由v 可知vanb 则以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后 a光侧移量大 b项错误 由于na nb 则 a b 若分别照射同一光电管 若b光能引起光电效应 a光一定也能 c项正确 在空气中只能看到一种光时 应是折射率较小的b光 d项错误 2 2015河南三市第一次调研 多选 如图所示 实线为空气和水的分界面 一束蓝光从空气中的a点沿ao1方向 o1点在分界面上 图中o1点和入射光线都未画出 射向水中 折射后通过水中的b点 图中o点为a b连线与分界面的交点 下列说法正确的是 a o1点在o点的右侧b 蓝光从空气中射入水中时 速度变小c 若沿ao1方向射向水中的是一束紫光 则折射光线有可能通过b点正下方的c点d 若沿ao1方向射向水中的是一束红光 则折射光线有可能通过b点正上方的d点e 若蓝光沿ao方向射向水中 则折射光线有可能通过b点正上方的d点 答案bcd据折射定律 知光由空气斜射入水中时入射角大于折射角 则画出光路图如图所示 知o1点应在o点的左侧 故a错 光从光疏介质 空气 进入光密介质 水 中时 速度变小 故b对 紫光的折射率大于蓝光 所以折射角要小于蓝光的折射角 则紫光的折射光线可能通过b点正下方的c点 故c对 若是红光 折射率小于蓝光 折射角大于蓝光的折射角 则可能通过b点正上方的d点 故d对 若蓝光沿ao方向射入 据折射定律 知折射光线不能通过b点正上方的d点 故e错 二 非选择题 共58分 3 2017河北唐山一模 34 2 9分 如图所示 内径为r 外径为r r的环状玻璃砖的圆心为o 折射率为n 一束平行于对称轴o o的光线由a点进入玻璃砖 到达b点 未标出 刚好发生全反射 求 玻璃砖的临界角 a点处光线的入射角和折射角 答案 45 45 30 解析 由题给条件画出光路图 如图所示 因在b点刚好发生全反射 则sinc 2分 得c 45 1分 在 oab中 oa r ob r 由正弦定理得 2分 得sinr r 30 1分 由 n 2分 得i 45 1分 4 2017河南三市二模 34 2 10分 如图所示 abc为一透明材料制成的柱形光学元件的横截面 该种材料的折射率n ac是一半径为r的圆弧 o为圆弧的圆心 abco构成正方形 在o处有一点光源 从点光源射到圆弧ac的光线进入透明材料后首次射向ab或bc界面时 有一部分不能从ab或bc界面直接射出 下面的问题只研究进入透明材料后首次射向ab或bc界面的光线 已知ab面上的p点到a点的距离为r 求 从p点射出的光线的折射角 ab和bc截面上没有光线射出部分的总长度 答案 60 2 r 或0 59r 解析 设射向p点的光线入射角为 1由几何关系可得sin 1 1分 根据折射定律有 2分 解得 2 60 1分 设临界角为c 射向m点的光线恰好发生全反射 则有sinc 2分 ab截面没有光线射出部分的长度bm 1 tanc r 1 r 1分 同理可知bc截面没有光线射出部分的长度为 1 r 1分 两截面上没有光线射出部分的总长度l 2 1 r 2 r 0 59r 2分 5 2016广东广州综测 一 34 2 10分 如图 置于空气中的直角三棱镜abc 折射率为 ab长为2a 一束光线以45 的入射角射到ab边的中点 设空气中的光速为c 求 光线进入棱镜到从ac边射出所经历的时间 答案 解析由n 2分 已知 i 45 n 得 r 30 1分 由于r 30 所以光线在三棱镜中平行bc传播且垂直ac射出 如图 由几何关系可知 光线在三棱镜中传播的距离s 1分 设光在三棱镜内的速度为v 则n 2分 又s vt 2分 得 t 2分 6 2016福建漳州三联 34 2 10分 如图所示 一个半径为r 折射率为的透明玻璃半球体 o为球心 轴线oa水平且与半球体的左边界垂直 位于轴线上o点左侧处的点光源s发出一束与oa夹角 60 的光线射向半球体 已知光在真空中传播的速度为c 求 光线第一次从玻璃半球体射出时的方向以及光线在玻璃半球体内传播的时间 答案见解析 解析作出大致光路图如图所示 由几何知识可得lob tan 又n 解得 30 在 obc中有 解得 30 又n 解得 60 则知出射光线cd方向与oa平行光在玻璃半球体中传播的距离lbc lob又速度v 可得t 7 2017湖南长沙四县三月模拟 34 2 10分 如图 将半径为r的透明半球体放在水平桌面上方 o为球心 直径恰好水平 轴线oo 垂直于水平桌面 位于o点正上方某一高度处的点光源s发出一束与oo 夹角 60 的单色光射向半球体上的a点 光线通过半球体后刚好垂直射到桌面上的b点 已知o b r 光在真空中传播速度为c 不考虑半球体内光的反射 求 透明半球体对该单色光的折射率n 该光在半球体内传播的时间 答案 解析 光从光源s射出经半球体到达水平桌面的光路如图光由空气射向半球体 由折射定律 有n 2分 在 ocd中 sin cod 得 cod 60 由几何知识知 cod 60 光由半球体射向空气 由折射定律 有n 1分 故 1分 由几何知识得 60 故 30 解得n 2分 光在半球体中传播的速度为v c 2分 由几何关系知ac ao且acsin ao o b得ac r光在半球体中传播的时间t 2分 8 2015山西3月模拟 34 2 9分 如图所示的圆表示一圆柱形玻璃砖的截面 o为其圆心 mn为直径 一束平行于mn的光线沿po1方向从o1点射入玻璃砖 在玻璃砖内传到n点 已知po1与mn之间的距离为r r为玻璃砖的半径 真空中的光速为c 求 该玻璃砖的折射率 光从o1传到n所用的时间 答案 3r c 解析 光路图如图所示 据几何关系可得sini i 2r据折射定律n 解得n 据几何关系可得 r光从o1传播到n所需的时间t v 解得t 非选择题 共70分 1 2017河北冀州2月模拟 34 2 10分 在真空中有一正方体玻璃砖 其截面如图所示 已知它的边长为d 在ab面上方有一单色点光源s 从s发出的光线sp以60 入射角从ab面中点射入 当它从侧面ad射出时 出射光线偏离入射光线sp的偏向角为30 若光从光源s到ab面上p点的传播时间和它在玻璃砖中传播的时间相等 求点光源s到p点的距离 b组2015 2017年高考模拟 综合题组 时间 45分钟分值 70分 答案d 解析光路图如图所示 由折射定律知 光线在ab面上折射时有n 1分 在ad面上出射时n 1分 由几何关系有 90 1分 60 30 2分 联立以上各式并代入数据解得 45 60 1分 所以n 1分 光在玻璃砖中通过的距离s d t 1分 设点光源到p点的距离为l 有l ct 1分 解得l d 1分 解题关键正确作出光路图是解此题的关键 注意几何知识的运用 2 2017安徽江南十校联考 34 2 10分 如图所示 等腰直角三角形abc为某透明介质的横截面 o为bc边的中点 位于o点处的点光源在透明介质内向各个方向发射光线 其中从ac边上的d点射出的光线平行于bc 从e点射出的光线垂直bc向上 已知bc边长为2l 求 该光在介质中发生全反射的临界角 de的长度x 可能用到sin15 或tan15 2 答案 45 l 解析由几何知识分析各角度 如图所示 根据光的折射定律 分析光线od的折射情况 有n 由sin 知 45 由 得lod l又 ode为等边三角形 得x lod l 解题关键等腰直角三角形说明 abc bca 45 过d作ac的垂线 由几何知识知折射角为45 入射角为30 由n 和sin 可求 odc 180 15 45 120 edo 180 120 60 同理可求 oed 60 说明 oed为等边三角形 在 odc中应用正弦定理可求od边长度 易错点评作光路图应规范 求角度应认真严谨 入射角 折射角及光疏 光密介质判断清楚 3 2017广东华南三校联考 34 2 10分 如图所示为玻璃材料制成的一棱镜的截面图 aefb为四分之一圆弧 bcdo为矩形 一细光束从圆弧的中点e沿半径射入棱镜后 在圆心o点恰好发生全反射 经cd面反射 再从圆弧的f点射出 已知 oa a od a 光在真空中的传播速度为c 求 从f点射出的光线与法线夹角的正弦值 从f点射出的光线在棱镜中传播的时间 答案 解析 作出光路图如图所示根据几何关系可知 临界角为c 45 n 又og od a sin 又n 解得sin 光在棱镜中的传播速度v 由几何知识得 光线传播的路程为s a a a 光在棱镜中传播的时间t 解得t 解题关键 一细光束从圆弧中点e沿半径射入棱镜 则在o点入射角 反射角 45 在o点恰好发生全反射 说明临界角c 45 按要求精确地画出光路图 由几何关系求光在棱镜中传播的总路程 4 2016山西太原二模 34 2 10分 为检测等腰直角三棱镜各角是否标准 用一细光束垂直射在三棱镜abc的底面ab上 如果等腰直角三棱镜是标准的 当光束垂直射在底面ab上时 恰好不从ac cb面射出 最终只能垂直底面ab射出 求此三棱镜材料的折射率n 若三棱镜abc 不标准 但 a是准确的 让光束仍垂直射到ab上 最终只从与面ab成45 角射出 求 abc 的大小 答案 30 解析 由题知光束垂直从ab面射入后 在ac cb面恰好发生全反射 则 临界角c 45 可得此三棱镜材料的折射率n 对于不标准的三棱镜 光束垂直ab面射入后 在ac面恰好发生全反射后射向bc 面 由于 45 光束发生全反射后折射射出ab面由折射定律得 n 得sinr r 30 由几何关系知 abc 30 思路点拨 标准等腰直角三棱镜满足 c 2 a 2 b 90 光束恰好不从ac cb面射出 说明临界角为45 最终只从与面ab成45 角的