【备战】全国高考物理试题汇编（第四期）N1 光的传播（含解析）.doc

n单元 光学 电磁波 相对论目录n1 光的传播1n2 光的波动性13n3 电磁场 电磁波14n4 相对论14n5 实验：测玻璃砖的折射率16n6 实验：用双缝干涉实验测量光的波长16n7 光学综合16 n1 光的传播【题文】（物理卷2015届江苏省扬州中学高三10月质量检测（2014.10）(2)一束光从空气射向折射率为的某种介质，若反射光线与折射光线垂直，则入射角为_。真空中的光速为c ，则光在该介质中的传播速度为_ .【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】60；c解析：根据折射定律n=由题意：i+r=90则sin2+sin2r=1解得：sini=则i=60传播速度v= c【思路点拨】根据几何关系确定出入射角和折射角，通过折射定律求出玻璃砖的折射率解决本题的关键掌握折射定律，并能结合数学知识灵活求解【题文】（物理卷2015届湖南省师大附中高三第一次月考（2014.09）(2)(9分)如图所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥，顶角aob120，顶点o与桌面的距离为4a，圆锥的底面半径ra，圆锥轴线与桌面垂直有一半径为r的圆柱形平行光垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合已知玻璃的折射率n，求光束在桌面上形成的光斑的面积【答案】【知识点】光的折射定律 n1【答案解析】4a2 解析： 如图所示，射到oa界面的入射角30，则sin ，故入射光能从圆锥侧面射出设折射角为，无限接近a点的折射光线为ac，根据折射定律sin nsin 解得60过o点作odac，则o2od30在rto1ao中o1ortan 30aa在rtace中，ecaetan 30故o2cecr在rtoo2d中，o2d4atan 30光束在桌面上形成光环的面积so2d2o2c24a2【思路点拨】当半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折当第二次折射时，由于入射角等于30，而玻璃的折射率n，可得临界角与入射角的关系，判断光线会发生光的全反射，作出光路图，可根据几何关系可确定光斑的半径本题关键之处是根据光的折射定律与反射定律作出光路图，再利用几何关系来辅助计算【题文】（物理卷2015届河南省开封市高三上学期定位模拟考试（2014.09） (2)如图所示，为某种透明介质的截面图，aoc为等腰直角三角形，bc为半径r=10cm的四分之一圆弧，ab与水平屏幕mn垂直并接触于a 点由红光和紫光两种单色光组成的复色光射向圆心o，在ab分界面上的入射角i=45，结果在水平屏幕mn上出现两个亮斑。已知该介质对红光和紫光的折射率分别为，n1=，n2=。i.判断在am和an两处产生亮斑的颜色； ii。求两个亮斑间的距离。【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 在am处产生的亮斑p1为红色，在an处产生的亮斑p2为红色与紫色的混合色；两个亮斑间的距离为（5 +10）cm 解析： （2）i 设红光和紫光的临界角分别为，同理，所以紫光在ab面发生全反射，而红光在ab面一部分折射，一部分反射，且由几何关系可知，反射光线与ac垂直，所以在am处产生的亮斑p1为红色，在an处产生的亮斑p2为红色与紫色的混合色。ii画出如图光线图，设折射角为r，两个光斑分别为p1、p2，根据这是定律 求得 由几何知识可得：,解得 由几何知识可得为等腰直角三角形，解得 所以 【思路点拨】 由全反射临界角公式sinc=可求出红光与紫光的临界角，则可判断是否能发生全反射，则可得出两光点的性质；由折射定律求出折射角，由几何知识可求得两光斑的距离本题首先要能正确作出光路图，掌握全反射的条件，并能正确应用几何关系和折射定律结合进行解题 【题文】（物理卷2015届河南省开封高级中学等中原名校高三上学期第一次摸底考试（2014.09）（2）（9分）图示为一光导纤维（可简化为一长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为，折射率为，代表端面.已知光在真空中的传播速度为.（）为使光线能从玻璃丝的端面传播到另一端面，求光线在端面上的入射角应满足的条件（）求光线从玻璃丝的端面传播到另一端面所需的最长时间【答案】【知识点】全反射n1【答案解析】（） （）解析： （）设光线在端面上点（如图）的入射角为折射角为，由折射定律有 设该光线射向玻璃丝内壁点的入射角为，为了使该光线可在此光导纤维中传播，应有 式中是光在玻璃丝内发射全反射时的临界角，则 由几何关系得 由式得 （）光在玻璃丝中传播速度的大小为 光速在玻璃丝轴线方向的分量为 光线从玻璃丝端面传播到其另一端面所需时间为 光线在玻璃丝中传播，在刚好发射全反射时，光线从端面传播到其另一端面所需的时间最长，由式得 【思路点拨】根据折射定律求入射角的条件，利用全反射的条件和运动学知识求光线传播所用的最长时间本题是2013年湖北高考题，考查了折射定律和全反射的条件，难度稍大【题文】（物理卷2015届河北省邯郸市高三摸底考试（2014.09）(2) (8分)用某种透明材料制成的一块柱体形棱镜的水平截面图如图所示，圆心为o，fd为 圆周。光线以入射角160射到棱镜ab面，经折射后，光线到达bf面上的o点并恰好不从bf面射出。i画出光路图；ii求该棱镜的折射率n和光线在棱镜中传播的速度大小v（光在真空中的传播速度c3.0108 m/s）。【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 (1)如下图 （2） 解析：i光路图如图所示：ii设光线在ab面的折射角为2，折射光线与od的夹角为c，则 由题意，光线在bf面恰好发生全反射 由图可知， 联立以上各式解出 又， 可解出【思路点拨】（1）光线射入棱镜后射在bf面上的o点并恰好不从bf面射出，在bf面上发生全反射作出光路图（2）根据折射定律分别研究光线在ab面上的折射和在bf面的全反射，求解折射率【题文】（理综卷2015届云南省师大附中高考适应性月考（一）（2014.09）(2) (10分)如图19所示，在桌面上方有一倒立的玻璃圆锥，顶角，顶点o与桌面的距离为4a,圆锥的底面半径r=，圆锥轴线与桌面垂直，有一半径为r的圆柱形平行光垂直人射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率，求光束在桌面上形成的光斑的面积。【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 解析：如右图所示，射到oa界面的入射角，则故入射光能从圆锥侧面射出。设折射角为，无限接近a点的折射光线为ac，根据折射定律可知 解得：= 过o点作,则 在中 在， 故 在中， 光束在桌面上形成光环的面积 【思路点拨】当半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，经过第一次折射时，由于入射角等于零，所以折射角也是零，因此折射光线不发生偏折当第二次折射时，由于入射角等于30，而玻璃的折射率n，可得临界角与入射角的关系，判断光线会发生光的全反射，作出光路图，可根据几何关系可确定光斑的半径本题关键之处是根据光的折射定律与反射定律作出光路图，再利用几何关系来辅助计算【题文】（理综卷2015届宁夏银川一中高三第二次月考（2014.09）34.【物理选修3-4】（15分）（1）（6分）（填入正确选项前的字母，选对一个给2分，选对两个给4分，选对三个给6分，每选错一个扣3分，最低得0分）如图omn为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面mn,在棱镜侧面om、on上反射和折射的情况如图所示，由此可知( )a从玻璃射向空气，a光的临界角小于b光的临界角b玻璃对a光的折射率小于玻璃对b光的折射率c在玻璃中，a光的速度大于b光的速度d在双缝干涉实验中，a光干涉条纹宽度小于b光干涉条纹宽度e. a光和b光干在同一种介质中相遇根本不能产生稳定的干涉现象【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】bce 解析： a、a、b两光在侧面上的入射角相同，但是b光发生全反射，说明b光的临界角小于a光的临界角，故a错误b、a光的临界角大，根据sinc=知，a光的折射率小，故b正确c、根据v=知，a光的折射率小，则a光在棱镜中的传播速度大故c正确d、a光的折射率小，其波长长，根据干涉条纹间距公式x=，知，a光的干涉条纹宽度大，故d错误e两列波发生干涉的条件是：频率相同，相位差恒定，振动方向平行,故e正确；故选：bce【思路点拨】根据光线在棱镜的侧面上是否发生全反射得出折射率的大小，从而得出频率的大小，根据v=得出在棱镜中传播速度的大小根据x=，分析干涉条纹间距的关系解决本题的突破口在于通过全反射的临界角大小得出折射率的高低，知道折射率、频率以及在介质中传播的速度的大小关系【题文】（理综卷2015届河北省唐山市高三9月模拟考试（2014.09）（2）（9分）如图所示，abc为一直角棱镜，a=30o，ab宽为d，现一宽度等于ab的单色平行光束垂直ab射入棱镜内，在ac面上恰好发生全反射，求：i棱镜的折射率；ii由ac面直接反射到ab面或bc面上的光束，在棱镜内部经历的最长时间。（光在真空中的速度为c）【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 ： 2； 解析： .由几何关系，入射光束在ac面上的入射角为临界角c=1=30n= n=2 .当光束射向b点时，路径最长，时间最长。根据反射定律，doe=boe=30,则oba=30由aodbod，得bd= 光束的最长路径:x=bdtan30+= n= 最长时间t= t= 【思路点拨】平行光束垂直射向ab面方向不变，在ac面发生折射，作出光路图根据几何知识求出ac面上的入射角和折射角，再由折射定律求解折射率n本题的解题关键是正确作出光路图，根据几何知识求解入射角和折射角，再运用折射定律求【题文】（理综卷2015届广西省桂林中学高三10月月考（2014.10） (2)（10分）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（i）求三棱镜的折射率（要求在答题卷上画出光路图）（ii）在三棱镜的ac边是否有光线射出，写出分析过程。（不考虑多次反射）【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】（i）（ii）三棱镜的ac边无光线透出 解析： （i）光路图如图所示，图中n点为光线在ac边上发生反射的入射点。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、折射角依题意也为i，有 由折射定律有 由式得 为过m点的法线，为直角，。由几何关系有 由反射定律可知 联立式得 由几何关系得 联立式得 （ii）设在n点的入射角为，有几何关系得 此三棱镜的全反射临界角满足 由式得 此光线在n点发生全反射，三棱镜的ac边没有光线射出。【思路点拨】（1）作出光路图，根据几何关系求出光线在p点的入射角和折射角，根据折射定律求出折射率的大小（2）根据折射定律求出临界角的大小，判断光线在ac边有无发生全反射本题考查光的折射，对数学几何能力的要求较高，平时需加强训练【题文】（理综卷2015届广西桂林中学高三8月月考（2014.08）(2) (9分) 如图所示，己知平行玻璃砖的折射率，厚度为.入射光线以入射角60射到玻璃砖的上表面，经玻璃砖折射从下表面射出，出射光线与入射光线平行，求两平行光线间距离d. （结果可用根式表示）【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 解析：作出光路如图由折射定律得n sinr所以r=30由图知aoc=aob=30 则ab-ac=dtan30= d出射光线与入射光线间的距离是【思路点拨】作出光路图，根据折射定律求出折射角，结合几何关系求出出射光线与入射光线间的距离本题对数学几何能力要求较高，关键掌握折射定律，求出折射角，运用几何知识进行求解【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第一次模拟考试（2014.05）34.物理选修3-4（15分）（1）（6分）如图所示，一单色光由介质射入介质，在界面mn上发生偏折下列说法正确的是( )a该光在介质中传播的速度大b该光在介质中传播的速度大c该光在介质中和介质中传播的速度之比为d该光在介质中和介质中传播的速度之比为【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 bd 解析： 由图知光在介质中的折射角较大，则介质为光疏介质，光在介质中传播的速度大；介质相对介质的折射率为n=则该光在介质中和介质中传播的速度之比为故选：bd【思路点拨】 由折射定律求出折射率，根据v= 求出传播速度光由光疏介质射向光密介质，会偏近法线，反之则偏离法线【题文】（理综卷2014届河南省实验中学高三第三次模拟考试（2014.05）（2）（10分）桌面上有一玻璃圆锥，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，此三角形的边长为l，如图所示，有一半径为的圆柱形平行光束垂直底面入射到圆锥上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为，求： 光在玻璃中的传播速度是多少？ 光束在桌面上形成的光斑的面积是多少？【答案】【知识点】光的折射定律n1【答案解析】 108m/s 解析：由n=得，光在玻璃中的传播速度为v=（2）作出光路图，如图所示由几何知识得到：入射角1=60，根据折射定律得：n=，代入解得，折射角2=30由几何关系可知，产生的光斑直径为d=，面积