专题16 光学-【创新教程】2021-2025五年高考真题物理分类特训试卷

专题十六光学 [考点1]光的折射及全反射(1) 1.(2025·河南卷，2)折射率为√2的玻璃圆柱水平放置，平行于其横截面的一束光 459 线从顶点入射，光线与竖直方向的夹角为45°，如图所示.该光线从圆柱内射出 时，与竖直方向的夹角为（不考虑光线在圆柱内的反射） ( A.0° B.15° C.309 D.45° 整 2.(2025·黑吉辽蒙卷，3)如图，利用液导激光技术加工器件时，激光在液束流与 气体界面发生全反射.若分别用甲、乙两种液体形成液束流，甲的折射率比乙 进液口一 气体 气体 紧 的大，则 () A.激光在甲中的频率大 B.激光在乙中的频率大 液桌藏 C.用甲时全反射临界角大 D.用乙时全反射临界角大 3.(2025·湖南卷，3)如图，ABC为半圆柱体透明介质的横截面，AC为直径， B为ABC的中点.真空中一束单色光从AC边射人介质，人射点为A点， 真空C 介质 折射光直接由B点射出.不考虑光的多次反射，下列说法正确的是 布 A.入射角0小于45° B.该介质折射率大于√② C.增大人射角，该单色光在BC上可能发生全反射 D.减小入射角，该单色光在AB上可能发生全反射 4.(2024·江苏卷，6)现有一光线以相同的入射角0，打在不同浓度NaCI的两 杯溶液中，折射光线如图所示(3<3)，已知折射率随浓度增大而变大.则 数 阳 A.甲折射率大 B.甲浓度小 C.甲中光线的传播速度大 D.甲临界角大 5.(2023·浙江卷，13)在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体，直角边的 长度为0.9m,水的折射率m=专，指灯带到水面的距离h=8m,则有光射出的水面形状（用阴 影表示)为 ) 6.(2023·湖南卷，7)（多选）一位潜水爱好者在水下活动时，利用激光器向 岸上救援人员 岸上救援人员发射激光信号，设激光光束与水面的夹角为α，如图所示.水面 他发现只有当α大于41°时，岸上救援人员才能收到他发出的激光光束， 下列说法正确的是 )潜水 爱好者馨一激光器 113 A.水的折射率为sin4T B水的折射率为mD C.当他以a=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60 D.当他以a=60°向水面发射激光时，岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60 7.(2023·江苏卷，5)地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程 中会发生弯曲.下列光路图中能描述该现象的是 太阳光线 太阳光线 太阳光线 太阳光线 地球表面地球表面 地球 地球表面 B D 8.(2022·山东卷，7)柱状光学器件横截面如图所示，OP右侧是以O为圆心， 半经为R的4圆，左则是直角梯形，AP长为R,AC与CO夹角45°，AC中点 为B.a、b两种频率的细激光束，垂直AB面入射，器件介质对a,b光的折射 45 率分别为1.42、1.40.保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在PM面全反射后， 从OM面出射的光是（不考虑三次反射以后的光） () A.仅有a光 B.仅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以 9.(2022·浙江卷，8)如图所示，王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验， 在失重环境下，往大水球中央注入空气，形成了一个空气泡，气泡看起来很 明亮，其主要原因是 A,气泡表面有折射没有全反射 B.光射人气泡衍射形成“亮斑” C.气泡表面有折射和全反射 D.光射人气泡干涉形成“亮斑” 10.(2021·6月浙江卷，12)用激光笔照射透明塑料制成的光盘边缘时观察到 的现象如图所示.入射点O和两出射点P、Q恰好位于光盘边缘等间隔的 三点处，空气中的四条细光束分别为入射光束a、反射光束b、出射光束c和 d,已知光束a和b间的夹角为90°，则 () A.光盘材的折射率n=2 B.光在光盘内的速度为真空中光速的三分之二 C.光束b、c和d的强度之和等于光束a的强度 D.光束c的强度小于O点处折射光束OP的强度 11.(2023·全国甲卷，34(1))等腰三角形△abc为一棱镜的横截面，ab=ac；一 平行于bc边的细光束从ab边射人棱镜，在bc边反射后从ac边射出，出射 6 光分成了不同颜色的两束，甲光的出射点在乙光的下方，如图所示.不考虑多次反射.下列说 法正确的是 A.甲光的波长比乙光的长 B.甲光的频率比乙光的高 C.在棱镜中的传播速度，甲光比乙光的大 D.该棱镜对甲光的折射率大于对乙光的折射率 E.在棱镜内bc边反射时的入射角，甲光比乙光的大 114 12.（2021·全国甲卷，34(1))如图，单色光从折射率n=1.5、厚度d=10.0cm的 玻璃板上表面射入.已知真空中的光速为3.0×10m/s,则该单色光在玻璃板内传 玻璃板 播的速度为 /s;对于所有可能的入射角，该单色光通过玻璃板所用 时间t的取值范围是 s≤t< s(不考虑反射)， 13.(2025·山东卷，15)由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示，器件 下表面圆弧以O点为圆心，上表面圆弧以点O为圆心，两圆弧的半径及 O、O两点间距离均为R,点A、B、C在下表面圆弧上.左界面AF和右界 面CH与O0平行，到O0的距离均为R, 1DB点与00的距离为号R,单色光线从B点平行于O0射人介质，射 出后恰好经过O点，求介质对该单色光的折射率； (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射人介质，并垂直CH射出，出射点在GE的延 长线上，E点在O0上，0，E两点间的距离为号R,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播 时间t. 14.(2025·安徽卷，13)如图，玻璃砖的横截面是半径为R的半圆， 0 圆心为O点，直径与x轴重合.一束平行于x轴的激光，从横截 面上的P点由空气射人玻璃砖，从Q点射出.已知P点到x轴 的距离为R,P,Q间的距离为R (1)求玻璃砖的折射率； (2)在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向，使激光能在圆心O点发生全反射， 求入射光线与x轴之间夹角的范围. 115 15.(2024·山东卷，15)某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为 O点，半径为R:直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB 边且长度等于R,∠FEG=30°.横截面所在平面内，单色光线以0角入 射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出.已知玻璃砖和三棱镜 对该单色光的折射率均为1.5. (1)求sin0: (2)以0角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反 射，求光线在EF上入射点D(图中未标出)到E点距离的范围. 16.(2023·全国乙卷，34(2))如图，一折射率为√2的棱镜的横截面为等腰直角 三角形△ABC,AB=AC=l,BC边所在底面上镀有一层反射膜.一细光束 沿垂直于BC方向经AB边上的M点射入棱镜，若这束光被BC边反射后 恰好射向顶点A,求M点到A点的距离， 116 [考点1]光的折射及全反射(2) 17.(2023·山东卷，16)一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测 量，其部分原理简化如图所示.两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N,相距 为d,直径均为2a,折射率为n(n<2).M、N下端横截面平齐且与被测 物体表面平行.激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被 测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端 面到被测物体距离有关. 被测物体表面 (1)从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为0，求0的正弦值； (2)被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下 端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）. 整 紧 18.(2022·全国甲卷，34(2))如图，边长为a的正方形ABCD为一棱镜的横截面， 6 M为AB边的中点.在截面所在平面内，一光线自M点射入棱镜，入射角为60°， A 经折射后在BC边的N点恰好发生全反射，反射光线从CD边的P点射出棱 镜.求棱镜的折射率以及P、C两点之间的距离. 布 数 19.(2022·全国乙卷，34(2)一细束单色光在三棱镜ABC的侧面AC上以大 阳 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 AB边的E点，如图所示，逐渐减小i,E点向B点移动，当simi一时，恰好 没有光线从AB边射出棱镜，且DE=DA.求棱镜的折射率. 黑 117 20.(2025·云南卷，13)用光学显微镜观察样品时，显微镜部分结构示意图如图甲所示.盖玻片底 部中心位置O点的样品等效为点光源，为避免O点发出的光在盖玻片上方界面发生全反射， 可将盖玻片与物镜的间隙用一滴油填充，如图乙所示.已知盖玻片材料和油的折射率均为1. 5,盖玻片厚度d=2.0mm,盖玻片与物镜的间距h=0.20mm,不考虑光在盖玻片中的多次反 射，取真空中光速c=3.0×10°m/s,π=3.14. 物镜 物镜 间贸 油层 盖玻片 盖玻片 0 0 图甲填充前 图乙填充后 (1)求未滴油时，O点发出的光在盖玻片的上表面的透光面积（结果保留2位有效数字）： (2)滴油前后，光从O点传播到物镜的最短时间分别为t1、2,求t2一t(结果保留2位有效数字). 21.(2024·全国甲卷，34(2))一玻璃柱的折射率n=√3，其横截面为四分之一圆，圆 的半径为R,如图所示.截面所在平面内，一束与AB边平行的光线从圆弧入射， 入射光线与AB边的距离由小变大，距离为h时，光线进入柱体后射到BC边恰 好发生全反射.求此时h与R的比值 22.(2022·湖南卷，16(2))如图，某种防窥屏由透明介质和对 空气 光完全吸收的屏障构成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可 透明介质 实现对像素单元可视角度日的控制（可视角度日定义为某 像素单元发出的光在图示平面内折射到空气后最大折射角 的2倍).透明介质的折射率n-2,屏障间隙L-0.8mm 发光像素单元 发光像素单元紧贴屏下，位于相邻两屏障的正中间.不考虑光的衍射： (i)若把发光像素单元视为点光源，要求可视角度日控制为60°，求屏障的高度d; (ii)若屏障高度d=1.0mm,且发光像素单元的宽度不能忽略，求像素单元宽度x最小为多少时，其 可视角度0刚好被扩为180°（只要看到像素单元的任意一点，即视为能看到该像素单元）. 118 23.(2022·广东卷，16)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体，液 体上方是空气，其截面如图所示.一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁 向上移动，它所发出的光束始终指向圆心O点，当光束与竖直方向成45°角 时，恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束.已知光在空气中的传播 激光器 45液体 速度为c,求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v. 24.(2021·山东卷，15)超强超短光脉冲产生方法曾获 诺贝尔物理学奖，其中用到的一种脉冲激光展宽器 截面如图所示.在空气中对称放置四个相同的直角 人射 三棱镜，顶角为0.一细束脉冲激光垂直第一个棱 镜左侧面入射，经过前两个棱镜后分为平行的光 束，再经过后两个棱镜重新合成为一束，此时不同频率的光前后分开，完成脉冲展宽.已知相 邻两棱镜斜面间的距离d=100.0mm,脉冲激光中包含两种频率的光，它们在棱镜中的折射 率分别为%三2和=取sn37号，c0s37音，77 =1.890. (1)为使两种频率的光都能从左侧第一个棱镜斜面射出，求0的取值范围： (2)若0=37°，求两种频率的光通过整个展宽器的过程中，在空气中的路程差△L(保留3位有 效数字). 25.(2021·全国乙卷，34(2))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O'分别是入射点和出射点，如 图(a)所示.测得玻璃砖厚度为h=15.0mm:A到过O点的法线OM的距离AM=10.0mm, M到玻璃砖的距离MO=20.0mm,O到OM的距离为s=5.0mm. -M 图6) 0.C D 图a 119 (「)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.光从上表面人射，入射角从0逐渐增大，达到45°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」 26.(2021·湖南卷，16(2))我国古代著作《墨经》中记载了小孔成倒像的实验， 认识到光沿直线传播.身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m 处的竖直术板墙上有一个圆柱形孔洞，直径为1.0cm、深度为1.4cm,孔 洞距水平地面的高度是人身高的一半.此时，由于孔洞深度过大，使得成像 不完整，如图所示.现在孔洞中填充厚度等于洞深的某种均匀透明介质，不考虑光在透明介质 中的反射 (「)若该人通过小孔能成完整的像，透明介质的折射率最小为多少？ (ⅱ)若让折射进入孔洞的光能成功出射，透明介质的折射率最小为多少？ 27.(2021·河北卷，16(2))将两块半径均为R、完全相同的透明半圆柱体A、B正对放置，圆心上 下错开一定距离，如图所示.用一束单色光沿半径照射半圆柱体A,设圆心 处入射角为0.当0=60时，A右侧恰好无光线射出：当0=30°时，有光线沿 B的半径射出，射出位置与A的圆心相比下移h.不考虑多次反射.求： (ⅰ)半圆柱体对该单色光的折射率； (i)两个半圆柱体之间的距离d. 120 [考点2]光的干涉和衍射 1.(2025·山东卷，3)用如图所示的装置观察光的千涉和偏振现象.狭缝S,、S2关于OO轴对称， 光屏垂直于OO轴放置.将偏振片P1垂直于OO轴置于双缝左侧，单色 平行光沿OO轴方向人射，在屏上观察到干涉条纹，再将偏振片P2置于 双缝右侧，P1、P2透振方向平行.保持P不动，将P2绕O轴转动90°的 过程中，关于光屏上的干涉条纹，下列说法正确的是 整 A.条纹间距不变，亮度减小 B.条纹间距增大，亮度不变 C.条纹间距减小，亮度减小 D.条纹间距不变，亮度增大 紧 2.(2024·山东卷，4)检测球形滚珠直径是否合格的装置如图甲所示， 将标准滚珠a与待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间，用单色平 行光垂直照射平板玻璃，形成如图乙所示的干涉条纹.若待测滚珠与 图甲 图 标准滚珠的直径相等为合格，下列说法正确的是 A.滚珠b、c均合格 B.滚珠b、c均不合格 C.滚珠b合格，滚珠c不合格 D.滚珠b不合格，滚珠c合格 布 3.(2024·湖南卷，9)（多选）1834年，洛埃利用平面镜得到杨氏双缝干 光屏 涉的结果（称洛埃镜实验），平面镜沿OA放置，靠近并垂直于光屏.某 同学重复此实验时，平面镜意外倾斜了某微小角度，如图所示.S为 平面镜 单色点光源.下列说法正确的是 A.沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹不移动 数 B.沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距减小 阳 C.若0=0°，沿OA向右略微平移平面镜，干涉条纹间距不变 D.若0=0°，沿AO向左略微平移平面镜，干涉条纹向A处移动 4.(2023·山东卷，5)如图所示为一种干涉热膨胀仪原理图.G为标准石英环，C 为待测柱形样品，C的上表面与上方标准平面石英板之间存在劈形空气层.用 单色平行光垂直照射上方石英板、会形成干涉条纹，已知C的膨胀系数小于G 的膨胀系数，当温度升高时，下列说法正确的是 A.劈形空气层的厚度变大，条纹向左移动 B.劈形空气层的厚度变小，条纹向左移动 C.劈形空气层的厚度变大，条纹向右移动 D.劈形空气层的厚度变小，条纹向右移动 121 5.(2023·江苏卷，6)用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉 条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是 (Z 亮纹中心的位置.则双缝间的距离变为原来的 A}倍 B.倍 C.2倍 D.3倍 6.(2023·辽宁卷，8)（多选）“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标 准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水对 轮船的阻力.下列现象的物理原理与之相同的是 ( 船首 球鼻新推起的波 船首推起的波 球鼻艏 A.插入水中的筷子，看起来折断了 B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹 C.驶近站台的火车，汽笛音调变高 D.振动音叉的周围，声音忽高忽低 7.(2022·山东卷，10)（多选）某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝 S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了 图乙、图丙所示图样.下列描述正确的是 图乙 内 A.图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射 B.遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大 C.照射两条狭缝时，增加L,其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大 D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定 是暗条纹 8.(2021·山东卷，7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条 纹.下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是 122专题十六光学 考点1 1.B设光线射入圆柱体时的折射角为日，根据光的折射定 律可知4=如号，据得0=30 如图，根据几何关系可知光线射 出圆柱体时的入射角i=0=30°， 则法线与竖直方向的夹角a=0 +i=60°， 根据光的折射定律可知n =sin r sini' 解得光线射出圆柱体时的折射 角r=45°， 光线从圆柱体内射出时，与竖直方向的夹角为B=α一T =15°.故选B. 2.D激光在不同介质中传播时，其频率不变，故A.B错 误：根据snC=,甲的折射率比乙的折射率大，则用 乙时全反射临界角大，故C错误，D正确.故选D. 3.D根据题意，画出光路图，如图所示 真空C 介质 B 由几何关系可知，折射角为45°，则由折射定律有n= g-Es如1， 则有sin>,m<2,解得D45,故AB错误 根据题意，由nC=可知血C心竖，中C>45, 1 增大入射角，光路图如图所示 真空C 介质 B 由几何关系可知，光在BC上的入射角小于45°，则该单 色光在BC上不可能发生全反射，故C错误： 减小入射角，光路图如图所示 真空C 介质 B 由几何关系可知，光在AB上的入射角大于45°，可能大 于临界角，则该单色光在AB上可能发生全反射，故D 正确，故选D, 4,A入射角相同，由于月<风，根据折射定律可知n甲> ,故甲浓度大根据口一行，可知无线在甲中的传播速 度较小，由i加C=1可知折射率越大临界角越小，故甲 临界角小 21 5.C灯带发出的光从水面射出的不发生全反射，临界角 的正孩值snC=1=3 n 4 则tanC=3 灯带上的一个点发出的光发生全反 射的临界角如图所示 根据几何关系可得，=htan C=只X 101 方m=0.3m, 则一个，点发出的光在水面上能看到的r=0.3 m的圆，光射出的水面形状边缘为孤形，如图 所示，等腰直角三角形发光体的内切圆半径 /满足2d2=a+a+a)r a=0.9 解释1一22号-，故中间无空能故选C 6.BCAB.他发现只有当a大于41°时，岸上数援人员才 能收到他发出的激光光束，则说明a=41°时激光恰好发 1 生全反射，则sin(90°-41)=元，则n=n49,A错误、 B正确，CD.当他以a=60°向水面发射激光时，入射角 =30°，则根据折射定律有nsin1=sini2, 折射角2大于30°，则岸上救援人员接收激光光束的方 向与水面夹角小于60°，C正确、D错误.故选BC. 7.A根据折射定律n上sin0上=ny sin0,, 由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则 n,>n上，则0，逐渐减小，画出光路图如图 太阳01 光线 地球表面 则从高到低0，逐渐减小，则光线应逐浙趋于竖直方向」 故选A. 8.A当两种频率的细激光束 从A点垂直于AB面入射 时，澈光沿直线传播到O点， 经第一次反射沿半径方向直 45 线传播出去， 0 保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中， 如图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播， 根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到 PM面的入射角逐渐增大. 45 0 当入射点为B,点时，根据光的反射定律及几何关系可 知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的 入射角最大，设为a,由几何关系得a=45°， A B R 459 C 报据全反转陆界角公式得血C=是记<号G 1 12 m=1.40>2 两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为 C<45<C6, 故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反 射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故 仅有a光.A正确，BCD错误.故选A. 9.C当光从水中射到空气泡的界面处时，一部分光的入 射角大于或等于临界角，发生了全反射现象；还有一部 分光折射到内壁然后再折射出去，所以水中的空气泡看 起来比较亮.故选C 10.DA如图所示由几何关系可得入射角为i=45 折射角为r=30 根据折射定律有”-sm45_ 2 sin 30 1 -2 所以A错误：B根据D=后-盟，所以B错误：C光来 在b、c和d的强度之和小于光束a的强度，因为在Q处 光还有反射光线，所以C错误；D.光束c的强度与反射 光线PQ强度之和等于折射光线OP的强度，所以D正 确：故选D. 0 11.解析：ACE.根据折射定律 和反射定律作出光路图如 图所示， 由图可知，乙光的折射角较 小，根据折射定律可知乙光的折射率大，则乙光的频率 大，根据c=f入可知，乙光的波长短，A正确、BD错误； C.根据)一”可知在棱镜中的传福速度，甲光比乙光 的大，C正确：E.根据几何关系可知光在棱镜内b边反 射时的入射角，甲光比乙光的大，E正确.故选ACE. 答案：ACE 12.解析：由n=￡得，v=二=2.0×10m/s.当光线垂直 入#时m=号=5X101"s d 格界角如8=片-号故0sa=9收=要g- 3W5×10-10s 故单色光通过玻璃所用时间范围为5×100s≤t< 3√5×10-1os 答案：2.0×10°5×10-103√5×10-10 220 13.解析：(1)如图 厚R 银据题意可知B点与O0'的距离为R,OB=R,所以 2 sin 0=R 可得01=60°， 又因为射出后恰好经过O点，O,点为该光学器件上表 面圆孤的园心，则该单色光在上表而垂直入射，光路不 变；因为OB=OO=R,所以根据几何关系可知0 =30°， 介质对该单色光的折射率n= sin0_sin60° sin 0 sin 303. (2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介 质，第一次甜出介质的点为D,且0E=号R,可知s血0 R 2 南子如竖>血c=】-号 n31 所以光线在上表面D点发生全反射，轨迹如图 D. 根据几何关系有光在介质中传播的距离为L=2(GE十 AF)-R, 光在介质中传播的速度为0=二=尽c 3 所以光在介质中的传播时间二上=了R 19V3R 3c 5c 3 答案：1)W3(2)193R 5c 14.解析：(1)根据题意得出光路图如图所示 2 根据几何关系可得sina=R,cosY=尺，a=B 可得B=45°，y=30°， 根据折射定律n=si加g=②； sin y (2)发生全反射的临界角满足sinC=1 可得C=45°， 要使激光能在圆心O点发生全反射，激光必须指向O 点射入，如图所示 只要入射角大于45°，即可发生全反射，则使激光能在 圆心O点发生全反射，入射光线与x轴之间夹角的范 国(0,45门.由对称性可知，入射光线与x轴之间夹角的 范围还可以为[135°，180). 答案：(1)√2(2)(0,45]或[135°，180) 15.解析：(1)由题意设光在三棱镜中的折射角为a,则根据 折射定律有n=in0, sin a 由于折射光线垂直EG边射出，根据几何关系可知a= ∠FEG=30°， 代入数据解得sin0=0.75. (2)根据题意作出单色光第 一次到达半圆孤AMB恰好 D 发生全反射的光路困如图 则根据几何关系可知FEE 上从D点到E点以0角入 .0 射的单色光线第一次到达 半圆弧AMB都可以发生 全反射，根据全反射临界角 公 公式有mC=品 设D点到FG的距离为l,则根据几何关系有I= Rsin C, 又因为DE=R-L c0330, 联立解得DE=2R。 所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为O <DE<2JR. 答案：1sm0=0.75(2)0<DB<2yR 16.解析：由题意可知作出光路图如图所示 光线垂直于BC方向射入，根据几何关系可知入射角为 45°，由于棱镜折射率为2，根据n=sini sin r 1 有sinr= 22 则折射角为30°；∠BMO =60°，因为∠B=45°， 所以光在BC面的入射 角为0=90°-(180° 60°-45)=15 B 根据反射定律可知 ∠M0A=29=30 根据几何关系可知∠BAO=30°，即△MAO为等腰三角 形，则M0- Aō3 又因为△BOM与△CA0有，放有驰-8 由题知AB=AC=l 联立可得BM=号AC-= 3 所以M到A点的距离为x=MA=I一BM=35 3 答案：35 3 17.解析：(1)由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从 M下端面出射的光与竖直方向夹角最大，设光在M下 端与竖直方向的偏角为a,此时sinC=上=cosa, 可得sin a1- 又因为n=sin日 sin a 所以sin0=nsin a=√n-1. (2)根据题意要使N下端 面从刚能接收反射激光到 恰好全部被照亮，光路图 M N 如图所示 d 2a 则玻璃丝下端面到被测物 体距离b的相应范圆应该 为b,<b<b2, 当距离最近时有tan0 d 被测物体表面 d+2a 当距离最远时有tan0一- 2 b2 根据(1)可知tan0= n-1 2-n21 联立可得6= 2-n 2m-1 6,=d+2a 2-n 所以满灵条件的花周为兰写<<写 答案：1)mg=V，(2)号哥<6≤ d+2a 2-n 18.解析：光线在M点发生折射有sin60°=nsin0 由题知，光线经折射后在BC边的N点恰好发生全反 射，则sinC=上，C=90°-日 n 联立有tan0-且，=万 根搭几何关系有tan9-BN-2BN MB 解得NC=a-BN=a- a 再由tan0-N C 解得PC-3-1 2a. 答案-复心-号。 19,解析：因为当sn=号时，0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sinC-1 由几何关系可知，光线在D,点的折射角为r=90°一2C 剥品 联立可得n=1.5. 答案：1.5 20.解析：(1)由折射定律可知，全反射的临界角满足sinC =1= n 3' 设未滴油时，O,点发出的光在盖玻片的上表面的透光圆 的半径为r,由几何关系sinC= 2+d 代入成搭解得9 mm, 根据S=π2，所以未滴油时，O点发出的光在盖玻片的 上表面的透光面积为S≈1.0×105m2: (2)当光从O点垂直于盖玻片的上表面入射时，传播的 时间最短，则未滴油滴时，光从O点传播到物镜的最短 时间为41=+么=4+么=nd+h C n 滴油滴时，光从0点传播到物镜的最短时间为，= thdthn(dth) v C c nn 故42-41=m-1Dh_0.5×0.2X10 3.0×10° 3.3×10-18s. 答案：(1)1.0×105m2(2)3.3×10-s 21.解析：如图，画出光路图， 可知ng=n=5, sin 8 设临界角为C,得sinC=1= 3 cos C= 根据a=叶C可得im(3+Q=B, sin B 22 解得tanB= 1 3-√21 故可得sinB= 1 故可知食=sin。=5sin月 √/12-62 1 V4-2√2 1 答案4一2区 22.解析：(1)发光像素单元射到屏障上的光被完全吸收， 考虑射到屏障顶瑞的光射到透明介质和空气界面，折 射后从界面射向空气，由题意可知日=60，则r=之 =30°， 在介质中的入射角为，则即=，解得sim=子 1 sin i L 由几何关系sini= √+（告） 解得d=√2.4mm≈1.55mm. 《)若视角度0附好被扩为180，则28四=90，此时光 线在界面发生全反射，此时光线在界面处的入射角 nC==名，解得C=30, 此时发光像素单元发光点距离屏障的距离为 =dtan C= 3 mm, 像素单元宽度工最小为工=2（白-之） (3.a)mm0.35 m. 答案：(i)1.55mm(i)0.35mm 23.解析：当入射角达到45°时，恰好到达临界角C, 根据sinC= n 1 可得液体的折射率一sin Csin5=②： 由于n=￡ 可知激光在液体中的传播述度口二=号。. 著案vE,身 24.解析：(1)由几何关系可得，光线在第一个三梭镜右侧 斜面上的入射角等于0，要使得两种频率的光都从左侧 第一个棱镜斜面射出，则0需要比两种频率光线的全反 射角都小，设C是全反射的临界角，根据折射定律得 sin C=1 n 折射率越大，临界角越小，代入较大的折射率得 C=45°② 所以顶角日的范国为 0<0<45(或0<45)③ (2)脉冲激光从第一个三棱镜右侧斜面射出时发生折 射，设折射角分别为a1和a2,由折射定律得 m=sin a sin 2= sin az sin ⑤ 设两来光在前两个三棱镜斜面之间的路程分别为L: 和L2,则 L=d ⑥ cos a d⑦ La-cos az △L=2(L1-L2)⑧ 联立④⑤⑥⑦⑧式，代入数据得 △L=14.4mm⑨ 答案：(1)0<0<45（或0<45）(2)△L=14.4mm 25,解析：()从O点射入时，设入射角为a,折射角为R根据题 中所给数据可得：sina= 10.0 √10.03+20.05 5.0 √/10 sin B=- √15.0+5.0 10 弄由折粉定律可得玻瑞跨的折射率一品骨E (川)当入射角为45°时，设折射角为Y,由折射定律： 4-如号 可求得：Y=30° 再设此玻璃砖上下表面的夹角为日，光路图如下： 、459 3030 而此时出射光线恰好消失，则说明发生全反射， 有：sinC=1 n 解得：C=45 由几何关系可知：0+30°=C 即玻璃砖上下表面的夹角：0=15° 答案：(1)w2(1)15° 26.解析：(1)根据题意作出如下光路图 00 a 当孔在人身高一半时有 an02—z0.8-0.0o5≈4，sinm9=0.8, L 0.6 .0.01 1 1 tan a-0.014-1.4'sin a= 2.96 由折特定律有n=in日≈1.38 sin a (ⅱ)若让折射进入孔洞的光能成功出射，则可画出如 下光路图 根据几何关系有=sin90°≈1.7 sin a 答案：(1)1.38(1)1.7 27.解析：（「）光从半圆柱体A射入，满足从光密介质到光 疏介质，当0=60时发生全反射，有sin0=1 n 解得=号5 (川)当入射角0=30°，经两次折 射从半圆柱体B的半径出射， 设折射角为r,光路如图 由折射定律有sin0·n=sinr 有几何关系有tanr=h-Rsin0 B d 联立解得d区h-受) 答案：(1)m=23 3 (i)d=√2(h- 考点2 1.A根据千涉条纹间距公式△虹=子1可知当B装转 时，L,d,入均不变，故条纹间距不变：随着P2的旋转，透 过P,的光强在减小，干涉条纹的亮度在减小，故选A 2.C单色平行光垂直照射平板玻璃，上、下玻璃上表面的 反射光在上玻璃上表面发生干涉，形成干涉条纹，光程 差为两块玻璃距离的两倍，根据光的干涉知识可知，同 一条千涉条纹位置处光的波程差相等，即滚珠a的直径 与滚珠b的直径相等，即滚珠b合格，不同的干涉条纹位 置处光的波程差不同，则滚珠a的直径与滚珠c的直径 不相等，即滚珠C不合格. 3.BCCD.根据题意画出光 光屏 路图，如图所示，S发出的 光与通过平面镜反射光 (可以等效成虚像S发出二 的光)是同一列光分成的， 满足相干光条件.所以实验中的相干光源之一是通过平 面镜反射的光，且该干涉可看成双缝干涉，设S与S的 距离为d,则d=2a, S到光屏的距离为L,代入双缝千涉公式△虹=， 可得△一会 则若0=0°，沿OA向右（沿AO向左）略微平移平面镜， 对！和d均没有影响，则干涉条蚊间距不变，也不会移 动，故C正确，D错误：AB.同理再次画出光路图有 光屏 ②2 沿OA向右略微平移平面镜，即图中从①位置→②位置， 由图可看出双缝的间距增大，则干涉条纹间距减小，沿 AO向左略微平移平面镜，即图中从②位置→①位置，由 图可看出千涉条纹向上移动，故A错误，B正确.故 选BC 223 4.A由题知，C的膨胀系数小于G的膨胀系数，当温度升 高时，G增长的高度大于C增长的高度，则劈形空气层 的厚度变大，且同一厚度的空气膜向劈尖移动，则条纹 向左移动，故选A. 5.B根据双缝千涉的条纹间距与流长关系有4r=宁， 由题图知△x元=2△x 则d。=d,故选B 6.BD该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来 折断了是光的折射造成的，与该问题的物理原理不相 符，阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上 下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该问题的物理 原理相符：驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象 造成的，与该问题的物理原理不相特：振动音又的周围 声音忽高忽低，是声音的登加造成的千涉现象，与该问 题的物理原理相符.故选BD. 7.ACDA.由题图可知，图乙中间部分等间距条纹，所以 图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发 生衍射，故A正确；B.秩缝越小，衍射范围越大，衍射条 纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象 减弱，图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；C.根据条纹间 距公式△=宁入可知照射两条秩缝时，增加L,共他条 件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大，故C正确： D.照射两条狭缝时，若光从狭缝S、S2到屏上P点的路 程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正 确.故选ACD. 8.D从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相千光，其 光程差为△x=2d,即光程羞为薄膜厚度的2停，当光程 差△x=入时此处表现为亮条纹，故相邻亮条蚊之间的 薄膜的厚度差为子入，在围中相尔亮条纹（或暗条蚊）之 间的距离支大，则薄膜层的厚度之间变小，因条纹宽度 逐渐变宽，则厚度不是均匀变小，故选D. 9.ABA.肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张 力的原因其戴面应是一个园滑的曲面而不是梯形，A正 确；B.薄膜千涉是等厚千涉，其原因为肥皂膜上的条纹 是前后表面反射光形成的千涉条纹，B正确：C.形成条 纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点 和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下面 越来越厚，因此出现加强，点和减弱点的位置发生了变 化，条纹宽度和间距发生变化，C错误：D.将肥皂膜外金 属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力，表面张力和粘 滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此 并不会跟着旋转90°：D错误.故选A、B. 考点3 1,D立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为 偏振片，戴着立体影院的特殊眼服镜去观看手机液品屏 幕，左镜片明亮，右镜片暗，根据偏振原理可知将手机屏 幕旋转90度后左镜片变暗，右镜片变亮： 2.A由于千涉条纹间距△虹=京，可知：A,换用更粗的 头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹中央间距△x 变小，故A正确：B.换用红色激光照双缝，波长变长，则 相邻两条亮纹中央间距△x变大，故B错误，C.增大纸板 22 与墙面的距离，则相邻两条亮纹中央间距△x变大，故 C错误；D.减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条 亮纹中央间距△r,故D错误. 考点4 B设微波有效攻击范围为T时单位面积接收微波功 率为 P'=P_p P 解得r4πP 则引起神经混乱时有 3×10 1/4P√4x3.14X250≈100m 引起心肺功能衰竭时有 P /3×10 n√4xP,√4X3.14X1000≈50m 所以B正确：ACD错误：故选B. 考点5 1.解析：(1)设入射角为i,折射角为r,根据几何关系有sin +么imr = ,+h, 根据折射定律n=sin三， sin r' 可得糖水的折射率为n LW√，+h,2 L2√L+h, (2)根据题中数据作图 y 1.42 1.40 1.38 1.36 1.34 1.32 10203040507% 故可得糖水浓度每增加10%，折射率的增加值为△n= 6哭影×10%=0.o2 答案：1)凸+2 (2)0.02 LV√L,2+h, 2.解析：(1)A.入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导 致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误：B.激光的 平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正 确；C.相同的材在各点的折射效果都一样，故C错误. (2)设半圆柱体玻璃砖的半径为R,根据几何关系可得入 射角的正弦值为sini= R 折射角的正孩值为sin一京， 折射率=n=义， sin r x 可知y之图像斜率大小等于折射率，即n=装1,57 (3)根据(2)中数据处理方法可知若描画的半圆孤轮廓 线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果 不变 答案：(1)B(2)1.57(3)不变