光学压轴题（全国乙卷和Ⅱ卷）-2023年高考物理十年压轴真题题型解读与模拟预测

光学压轴题（全国乙卷和Ⅱ卷） 高考物理光学是考查学生物理学科素养高低的试金石，表现为综合性一般、求解难度不大、对考生的综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力要求一般等特点。 1、 命题范围 1.物理光学（压轴指数★★★） ①光的波动性、光的干涉、光的衍射 ②双缝干涉实验、薄膜干涉实验、单缝衍射实验。 2、几何光学（压轴指数★★★★★） 光的折射、光的全反射 二、命题类型 1.选择题、实验题。 物理光学和几何光学中单一物理情境或综合情境的命题，考查光的干涉、衍射、光的折射、光的全反射等规律。 2. 解答题。 物理情境选自生活生产情境或学习探究情境，物理光学情境综合型试题的物理模型有：各种形状各异的玻璃砖、或水池。求解方法技巧性强、灵活性高、应用数学知识解决问题的能力要求高的特点。命题点常包含：光的折射定律、全反射角。 一、解决光的折射问题的思路 1.根据题意画出正确的光路图。 2.利用几何关系确定光路中的边、角关系.要注意入射角、折射角 均以法线为标准。 3.利用折射定律、折射率公式求解。 二、光的折射、全反射的综合应用 1.求解光的折射、全反射问题的四点提醒(1)光密介质和光疏介质是相对而言的。同一种介质,相对于其他不同的介质.可能是光密介质,也可能是光疏介质。(2)如果光线从光疏介质进入光密介质.则无论入射角多大.都不会发生全反射现象。 (3)在光的反射和全反射现象中,均遵循光的反射定律,光路均是可逆的。 (4)当光射到两种介质的界面上时.往往同时发生光的折射和反射现象.但在全反射现象中.只发生反射.不发生折射。 2.解决全反射问题的一般方法 (1)确定光是从光密介质进入光疏介质。 (2)应用 确定临界角。(3)根据题设条件,判定光在传播时是否发生全反射。(4)如发生全反射,画出入射角等于临界角时的临界光路图。(5)运用几何关系或三角函数关系以及反射定律等进行分析、判断、运算.解决问题。 3.求解全反射现象中光的传播时间的一般思路(1)全反射现象中,光在同种均匀介质中的传播速度不发生变化 (2)全反射现象中,光的传播路程应结合光路图与几何关系进行确定。 (3)利用 求解光的传播时间 三、解答全反射类问题的技巧 1.根据题意画出光的折射或恰好发生全反射的光路图。2.作图时找出具有代表性的光线,如符合边界条件的临界光线等。3.利用平面几何知识分析线、角关系.找出入射角、折射角或临界角。注意入射角、折射角均以法线为标准。 4.以刚好发生全反射的光线为比较对象,来判断光线是否发生全反射.从而画出其他光线的光路图。 一、解答题 1．（2022·全国·统考高考真题）一细束单色光在三棱镜的侧面上以大角度由D点入射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为i，经折射后射至边的E点，如图所示，逐渐减小i，E点向B点移动，当时，恰好没有光线从边射出棱镜，且。求棱镜的折射率。 【答案】1.5 【解析】 因为当时，恰好没有光线从AB边射出，可知光线在E点发生全反射，设临界角为C，则 由几何关系可知，光线在D点的折射角为 则 联立可得 n=1.5 2．（2021·全国·高考真题）用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为，A到过O点的法线的距离，M到玻璃砖的距离，到的距离为。 （ⅰ）求玻璃砖的折射率； （ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入射角从0逐渐增大，达到时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。 【答案】（i）    （ii）15° 【解析】（i）从O点射入时，设入射角为α，折射角为β。根据题中所给数据可得： 再由折射定律可得玻璃砖的折射率： （ii）当入射角为45°时，设折射角为γ，由折射定律： 可求得： 再设此玻璃砖上下表面的夹角为θ，光路图如下： 而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射，有： 解得： 由几何关系可知： 即玻璃砖上下表面的夹角： 3．（2020·全国·统考高考真题）直角棱镜的折射率n=1.5，其横截面如图所示，图中∠C=90°，∠A=30°。截面内一细束与BC边平行的光线，从棱镜AB边上的D点射入，经折射后射到BC边上。 （1）光线在BC边上是否会发生全反射?说明理由； （2）不考虑多次反射，求从AC边射出的光线与最初的入射光线夹角的正弦值。 【答案】（1）光线在E点发生全反射；（2） 【解析】（1）如图，设光线在D点的入射角为i，折射角为r。折射光线射到BC边上的E点。设光线在E点的入射角为，由几何关系，有 =90°–（30°–r）> 60°① 根据题给数据得 sin> sin60°>② 即θ大于全反射