高考物理五年高考真题经典汇编与解析光学部分

1、考点一光的折射和全反射12015·新课标全国，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，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可知，在玻璃中,a

2、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.已知棱镜顶角为，则计算棱镜对该色光的折射率表达式为(

3、)A. B.C. D.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

4、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()Aab，nanb Bab，nanbCab，nanb Dab，nanb解析由题图知，三棱镜对b光的折射率较大，所以nanb.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，所以b光的波长小于a光的波长，即ab，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

5、两种不同频率的单色光，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nanb，有fafb，B错误，C正确；由v知a光在玻璃中的传播速度小于b光，A错误；由sin C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

6、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Cb光在玻璃中的传播速度较小Db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sin C知b的临界角较小,B错误；由v知，b在玻璃中的传播速度较小，C正确；由t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(n0)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(n0)，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n，但是折射线与入射线位于法线的同一侧(此

7、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n1，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n1,在电磁波由空气进入介质的入射点，sin sin ()，得，则C项错；故正确选项为B.答案B72014·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边与轴线的夹角切磨在12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)

8、，则下列判断正确的是()A若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边发生全反射解析作出12时的光路如图所示.由图中几何关系有i190°， 290°i190°i2180°,即i1i22.则有i2390°.可见越大时i2越大、i1越大要使光线在OP上发生全反射，应有i1C，即90°C；要使光线在OQ上发生全反射，应有i2C，即30°.可见在OP边和OQ边都发生全反射时应满足130°90°C2.故当2时一定有90°C,光线一定不会在OP边

9、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)

10、(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正确答案D10(2013&#

11、183;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

12、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BA光在玻

13、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个光斑解析当较小时，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，同理，B光发生全反射的临界角为，由于>，由n可知，B光的折射率小，A项正确；由v可知，B光在半圆形玻璃砖中传播速度较大，B项错误；<<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，<<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AD132015·江苏单科,12B(3)

14、(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°，OA5 cm，AB20 cm，BP12 cm，求该人造树脂材料的折射率n.解析设折射角为，由折射定律n，其中i30°由几何关系知sin ，且OP代入数据解得n(或n1.5)答案(或n1.5)142015·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

15、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，则A点到左端面的距离为x1；若在B点发生全反射时，则sin C，故B点离左端面的距离x2Rtan C，联立解得A、B间的距离为xx2x1R()答案R()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()与玻璃砖的底平面成()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后，有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光求底面透光部分的宽度解析光路图如图所示，沿

16、半径方向射入玻璃砖的光线，即光线射到MN上时，根据几何知识，入射角恰好等于临界角，即恰好在圆心O处发生全反射，光线左侧的光线，经球面折射后，射到MN上的角一定大于临界角，即在MN上发生全反射，不能射出，光线右侧的光线射到MN上的角小于临界角，可以射出，如图光线与球面相切，入射角190°，折射角即为，从MN上垂直射出根据几何知识，底面透光部分的宽度OERsin 答案Rsin 162014·新课标全国，34(2)，10分(难度)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

17、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RLr联立以上各式得n答案172014·新课标全国，34(2)，9分(难度)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.(1)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达

18、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？(2)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解析(1)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OERsin 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l2OE联立式，代入已知数据得lR(2)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

19、何关系得OGOCR射到G点的光有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出答案(1)R(2)见解析182014·山东理综，38(2)(难度)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：(1)入射角i；(2)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：sin 75°或tan 15°(2)解析(1)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sin C代入数据得C45

20、6;设光线在BC面上的折射角为r，由几何关系得r30°由折射定律得n联立式，代入数据得i45°(2)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OPv-tv联立式，代入数据得tL答案(1)45°(2)L192014·江苏单科，12B(3)(难度)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见题图一束光以入射角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

21、.解析设光在鳞片中的折射角为r，折射定律sin insin r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tt1t2答案202013·江苏，12B(3)，4分(难度)右图为单反照相机取景器的示意图，ABCDE为五棱镜的一个截面，ABBC.光线垂直AB射入，分别在CD和EA上发生反射，且两次反射的入射角相等，最后光线垂直BC射出若两次反射都为全反射，则该五棱镜折射率的最小值是多少？(计算结果可用三角函数表示)解析由题意知，光线经界面CD和EA两次反射后传播方向改变了90°，光线在两界面上反射时，反射角与入射角的和都为45°

22、，则对应的入射角22.5°则折射率最小值n答案212012·新课标全国卷，34(2)，9分(难度)一玻璃立方体中心有一点状光源今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜，以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体已知该玻璃的折射率为，求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值解析光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体，则表示光线第一次到达表面时需要发生反射，则全反射区域不需要镀膜，非全反射区域需要镀膜考虑从玻璃立方体中心O点发出一条光线，假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射，由折射定律可知nsin sin 式中，n为折射率，为入射角，为折射角现假设A点是上表面面积最小的不透明

23、薄膜边缘上的一点由题意，在A点恰好发生全反射，故A如图所示，设线段OA在立方体上表面的投影长为RA，由几何关系有sin A式中a为玻璃立方体的边长由式，并代入数据得RA由题意，上表面所镀面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆，所求的镀膜面积S与玻璃立方体的表面积S之比为由两式得答案考点二光的干涉、衍射和偏振12015·重庆理综，11(1)，6分(难度)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

24、、紫C红、紫、紫、红 D紫、红、紫、红解析玻璃对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，由折射定律和反射定律可知M点为紫色、N点为红色，P点为红色，Q点为紫色，故A项正确答案A2(2014·天津理综，8，6分)(难度)(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解析由图知nanb，则由n知v

25、avb，故由t知tatb，A正确；由sin C知CaCb，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ab，结合双缝干涉条纹宽度x可知C错误；由光电效应方程EkmhWhW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错误答案AB3(2014·大纲全国，17，6分)(难度)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm的光，在距双缝1.00 m的屏上形成干涉图样图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm，则双缝的间距为()A2.06×107 mB2.06×104 mC1.68×104 m D1.68×1

26、03 m解析由x可得双缝间距d·m1.68×104 m，选项C正确答案C4. 2014·江苏单科，12B(1)(难度)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解析由(甲)和(乙)两图可知改变条件以后条纹变宽，由x可知，只有B正确答案B5(2014·浙江理综，18，6分)(难度)(多选)关于下列光学现象，说法正确的是()A水中蓝光的传播速度比红光快B光从空气射入玻璃

27、时可能发生全反射C在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽解析因为频率f蓝>f红，则n蓝>n红，又因为在水中v，得到v蓝<v红，则A错；光线由光密介质射向光疏介质时才有可能发生全反射，则B错；在岸边看水中物体时比实际深度浅，则C项正确；x，红蓝，同一装置L/d相同，所以用红光时条纹间距更宽，D项正确答案CD6(2012·天津理综，6，6分)(难度)(多选)半圆形玻璃砖横截面如图，AB为直径，O点为圆心在该截面内有a、b两束单色可见光从空气垂直于AB射入玻璃砖，两入射点到O的距离相等两

28、束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示，则a、b两束光()A在同种均匀介质中传播，a光的传播速度较大B以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角大C若a光照射某金属表面能发生光电效应，b光也一定能D分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距大解析根据题意，a、b两束光在半圆形玻璃界面以相同入射角入射时b光发生了全反射而a光没有发生全反射，根据sin C可知b光折射率大，根据折射率定义式n可知选项B错误；又根据n可知b光在同一均匀介质中传播速度小于a光，选项A正确；b光折射率大，其频率也大，则a光若能使某种金属发生光电效应，b光也一定能使该金属发生光电效应，选项C正确；a光频率低则波长长

29、，根据x可知a光双缝干涉条纹间距大，选项D正确答案ACD72012·江苏单科，12B(1)如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()AA、B均不变 BA、B均有变化CA不变，B有变化 DA有变化，B不变解析白炽灯光属于非偏振光，通过偏振片P后的自然光变成了偏振光，当P转动时，通过偏振片P后光强不变，选项B、D错误；同时，P的偏振方向发生变化，使B处光强发生变化，选项A错误，C正确答案C8(2012·全国理综，16)(难度)(多选)在双缝干涉实验中，某同学用黄光作为入射光为了增大干涉条纹的间

30、距，该同学可以采用的方法有()A改用红光作为入射光 B改用蓝光作为入射光C增大双缝到屏的距离 D增大双缝之间的距离解析根据条纹间距x·可知：要增大干涉条纹的间距，可增大，红>黄，选项A正确；黄>蓝，选项B错误；增大到屏的距离l，x增大，选项C正确；增大双缝间距d，x减小，选项D错误答案AC9(2011天津理综，6，6分)(难度)(多选)甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为x，若x甲x乙，则下列说法正确的是()A甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D在同

31、一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光解析x，x甲x乙，故甲乙，故B正确；光都具有偏振现象，故A错误；由cf可知f甲f乙，故甲光的光子能量小于乙光的光子能量，故C错误；在同一均匀介质中，波长大的光传播速度大，故D项正确答案BD102015·江苏单科，12B(2)(难度)用2×106Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的_倍用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时_(选填“容易”或“不容易”)发生衍射解析根据，在传播过程中，频率保持不变，所以1.5；根据波长越长越容易发生衍射

32、，所以超声波遇到结石时，不容易发生衍射答案1.5不容易考点三实验：测定玻璃的折射率用双缝干涉测光的波长12015·北京理综，21(1)(难度)“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时，应使_(选填选项前的字母)图1AP3只挡住P1的像BP4只挡住P2的像CP3同时挡住P1、P2的像解析在插上大头针P3时，应使P3挡住P1、P2的像；插上大头针P4时，应使P4挡住P3，同时挡住P1、P2的像所以选项C正确答案C22015·新课标全国，34(1)(难度)在双缝干涉实验中，分别用红色