专题18 光学-十年（2012-2021）高考物理真题分项汇编（山东专版）

十年（2012-2021）高考物理真题分项详解（山东专版） 专题18 光学 1、 山东省最近10年高考物理分析： 2021年，单独命题，单科 2020年，单独命题，单科 2019年，全国I卷，理综物理 2018年，全国I卷，理综物理 2017年，全国I卷，理综物理 2016年，全国I卷，理综物理 2015年，单独命题，理综物理 2014年，单独命题，理综物理 2013年，单独命题，理综物理 2012年，单独命题，理综物理 二、2012-2021年高考物理试题全解全析： 1、（2012·山东卷·T37）如图所示，一玻璃球体的半径为R，O为球心，AB为直径。来自B点的光线BM在M点射出，出射光线平行于AB，另一光线BN恰好在N点发生全反射。已知∠ABM＝30°，求 ①玻璃的折射率。 ②球心O到BN的距离。 【考点】光的折射定律． 【分析】①根据几何关系找出光线BM的入射角和反射角，利用折射定律可求出玻璃体的折射率。 ②根据几何关系求出临界角的正弦值，便可求出球心O到BN的距离。 【解析】①已知∠ABM＝30°，由几何关系知入射角i＝∠BMO＝30°，折射角β＝60°由n＝ ②由题意知临界角C＝∠ONB，sinC＝，则球心O到BN的距离d＝RsinC＝。 答：①玻璃的折射率为。 ②球心O到BN的距离为。 【点评】该题考查了折射定律得应用，要求要熟练的记住折射定律的内容，求折射率时，一定要分清是从介质射向空气还是由空气射入介质；再者就是会用sinC＝来解决相关问题。 2、（2013•山东）如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由O点垂直AD边射入．已知棱镜的折射率n＝，AB＝BC＝8cm，OA＝2cm，∠OAB＝60°． ①求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向． ②第一次的出射点距C　　cm． 【考点】光的折射定律．菁优网版权所有 【分析】（1）根据sinC＝，求出临界角的大小，从而作出光路图，根据几何关系，结合折射定律求出出射光线的方向． （2）根据几何关系，求出第一次的出射点距C的距离． 【解析】（1）因为sinC＝，临界角C＝45° 第一次射到AB面上的入射角为60°，大于临界角，所以发生全发射，反射到BC面上，入射角为60°，又发生全反射，射到CD面上的入射角为30 根据折射定律得，n＝，解得θ＝45°． 即光从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方． （2）根据几何关系得，AF＝4cm，则BF＝4cm． ∠BFG＝∠BGF，则BG＝4cm．所以GC＝4cm． 所以CE＝ 答：①从CD边射出，与CD边成45°斜向左下方 ②第一次的出射点距C． 【点评】解决本题的关键掌握全发射的条件，以及折射定律，作出光路图，结合几何关系进行求解． 3、（2014·山东卷·T38）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θ＝15°，BC边长为2L，该介质的折射率为，求： （i）入射角i； （ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为v，可能用到sin75°＝或sin15°＝） 【考点】光的折射定律．菁优网版权所有 【分析】由全反射定律求出临界角，由几何关系得到光线在BC面上的折射角，折射定律得到入射角； 根据正弦定理求出光线在介质中路程，由v＝求出玻璃中的传播速度，进而求出所用时间。 【解析】（i）根据全反射定律可知，光线在AB面上的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：γ+C＝90°﹣θ 所以：r＝30° n＝ 联立得：i＝45° （ii）在△OPB中，根据正弦定理得： ＝ 设光在真空中的速度为v，且设所用时间为t，那么光线在介质中的速度为v′＝， 则有：OP＝v′t 联立得：t＝ 答：（i）入射角i为45°； （ii）从入射角到发生第一次全反射所用的时间。 【点评】解决本题的关键是掌握反射定律和折射定律，结合数学知识即可求解。 4、（2015·山东卷·T37）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点射入，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点恰好发生反射。求A、B两点间的距离。 【考点】光的折射定律．菁优网版权所有 【分析】由折射定律求出光线在左侧面上的折射角，可几何关系求出A、D间的距离。由sinC＝求出全反射临界角C，再由几何知识求解B、D间的距离，即可得到AB间的距离。 【解析】解：当光线在O点的入射角为i0时，设折射角为r0，由折射定律