2016年高考物理五年高考真题经典汇编与解析---光学部分

2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P11考点一光的折射和全反射1．[2015·新课标全国Ⅱ，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θ，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θ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n＝cv可知，在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率,根据λ＝cν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θ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θ.已知棱镜顶角为α，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为()2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P22A.sinα＋θ2sinα2B.sinα＋θ2sinθ2C.sinθsin（θ－α2）D.sinαsin（α－θ2）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n＝cv可知，在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度，故A正确；a光的频率大于b光的频率,根据λ＝cν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θ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a、b,波长分别为λa、λb，该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb，则()A．λa＜λb，na＞nbB．λa＞λb，na＜nbC．λa＜λb，na＜nbD．λa＞λb，na＞nb解析由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以na＜nb.又因为光的频率越大，介质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＝λν，所以b光的波长小于a光的波长，即λa＞λb，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2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P33单色光，则两光()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na＞nb，有fa＞fb，B错误，C正确；由v＝cn知a光在玻璃中的传播速度小于b光，A错误；由sinC＝1n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＝1n知b的临界角较小,B错误；由v＝cn知，b在玻璃中的传播速度较小，C正确；由t＝sv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(n＞0)．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)，称为负折射率材料．位于空气中的这类材料,入射角i与折射角r依然满足sinisinr＝n，但是折射线与入射线2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P44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n＝－1,在电磁波由空气进入介质的入射点，sinα＝－sin(－β)，得α＝β，则C项错；故正确选项为B.答案B7．[2014·重庆理综，11(1)，6分](难度★★★)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θ切磨在θ1＜θ＜θ2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θ＞θ2，光线一定在OP边发生全反射B．若θ＞θ2，光线会从OQ边射出C．若θ＜θ1，光线会从OP边射出D．若θ＜θ1，光线会在OP边发生全反射解析作出θ1＜θ＜θ2时的光路如图所示.由图中几何关系有i1＝90°－θ，2θ＋90°－i1＋90°－i2＝180°,即i1＋i2＝2θ.则有i2＝3θ－90°.可见θ越大时i2越大、i1越大．要使光线在OP上发生全反射，应有i1≥C，即θ≤90°－C；要使光线在OQ上发生全反射，应有i2≥C，即θ≥30°＋C3.可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足θ1＜30°＋C3≤θ≤90°－C＜θ2.故当θ＞θ2时一定有θ＞90°－C,光线一定不会在OP边上发生全反射,同时也一定有θ＞30°＋C3，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θ＜θ1时，一定有θ＜90°－C，即光线一定在OP边发生全反射，C错误，2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P55D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()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,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θ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＝cn，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．2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P66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θ较小时，光屏NQ区域出现两个光斑，逐渐增大θ角，当θ＝α时，光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大θ角，2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P77当θ＝β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．α＜θ＜β时，光屏上只有1个光斑D．β＜θ＜π2时，光屏上只有1个光斑解析当θ较小时，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θ＝α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α，同理，B光发生全反射的临界角为β，由于βα，由n＝1sinC可知，B光的折射率小，A项正确；由v＝cn可知，B光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B项错误；αθβ时,NQ区域只有一个光斑，而由于光的反射，在NP区域还有一个光斑，βθπ2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AD13．[2015·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.解析设折射角为γ，由折射定律n＝sinisinγ，其中i＝30°由几何关系知sinγ＝BP－OAOP，且OP＝（BP－OA）2＋AB2代入数据解得n＝44914(或n＝1.5)2016届高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分P88答案44914(或n＝1.5)14．[2015·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i0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：n＝sini0sinr，则A点到左端面的距离为x1＝Rtanr；若在B点发生全反射时，则sinC＝1n，故B点离左端面的距离x2＝RtanC，联立解得A、B间的距离为Δx＝x2－x1＝R(1n2－1－n2－sin2i0sini0)答案R(1n2－1－n2－sin2i0sini0)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，横截面如图所示．已知玻璃的全反射临界角γ(γ＜π3)．与玻璃砖的底平面成(π2－γ)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