歷年光學(xué)(光的折射與全反射)高考真題(共6頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上最新歷年光學(xué)高考真題匯編1(2013高考新課標(biāo)全國(guó)卷，34題)(2)圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡(jiǎn)化為一長(zhǎng)玻璃絲)的示意圖，玻璃絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，折射率為n，AB代表端面已知光在真空中的傳播速度為c.()為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣?，求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件；()求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L(zhǎng)時(shí)間【解析】(2)()設(shè)光線在端面AB上C點(diǎn)(見(jiàn)圖)的入射角為i，折射角為r，由折射定律有sin insin r設(shè)該光線射向玻璃絲內(nèi)壁D點(diǎn)的入射角為，為了使該光線可在此光導(dǎo)纖維中傳播，應(yīng)有式中，是光線在玻璃絲內(nèi)發(fā)生全反射時(shí)的臨界角，它滿足nsin 1

2、由幾何關(guān)系得r90由式得sin i.()光在玻璃絲中傳播速度的大小為v光速在玻璃絲軸線方向的分量為vxvsin 光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時(shí)間為T(mén)光線在玻璃絲中傳播，在剛好發(fā)生全反射時(shí)，光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時(shí)間最長(zhǎng)，由式得Tmax.答案：(2)()sin i()Tmax2(2013高考新課標(biāo)全國(guó)卷，34題)(2)如圖，三棱鏡的橫截面為直角三角形ABC，A30，B60.一束平行于AC邊的光線自AB邊的P點(diǎn)射入三棱鏡，在AC邊發(fā)生反射后從BC邊的M點(diǎn)射出，若光線在P點(diǎn)的入射角和在M點(diǎn)的折射角相等()求三棱鏡的折射率；()在三棱鏡的AC邊是否有光線透出，寫(xiě)出分析過(guò)程(不

3、考慮多次反射)【解析】(2)首先根據(jù)光路圖的幾何關(guān)系分析入射角和折射角，利用n求解折射率，然后確定光在該介質(zhì)中的臨界角，判斷光線能否從AC邊透出()光路圖如圖所示，圖中N點(diǎn)為光線在AC邊發(fā)生反射的入射點(diǎn)設(shè)光線在P點(diǎn)的入射角為i、折射角為r，在M點(diǎn)的入射角為r、折射角依題意也為i，有i60由折射定律有sin insin rnsin rsin i由式得rrOO為過(guò)M點(diǎn)的法線，C為直角，OOAC.由幾何關(guān)系有MNCr由反射定律可知PNAMNC聯(lián)立式得PNAr由幾何關(guān)系得r30聯(lián)立式得n.()設(shè)在N點(diǎn)的入射角為i，由幾何關(guān)系得i60此三棱鏡的全反射臨界角滿足nsin a1由式得ia此光線在N點(diǎn)發(fā)生全反

4、射，三棱鏡的AC邊沒(méi)有光線透出答案：(2)()()沒(méi)有光線透出，分析過(guò)程見(jiàn)解析3(2013高考重慶卷，11題)(2)利用半圓柱形玻璃，可減小激光光束的發(fā)散程度在如圖所示的光路中，A為激光的出射點(diǎn)，O為半圓柱形玻璃橫截面的圓心，AO過(guò)半圓頂點(diǎn)若某條從A點(diǎn)發(fā)出的與AO成角的光線，以入射角i入射到半圓弧上，出射光線平行于AO，求此玻璃的折射率【解析】(2)由幾何關(guān)系知折射角ri，由折射定律得n.答案：(2)10.(2013高考山東卷，37題) (2)如圖乙所示，ABCD是一直角梯形棱鏡的橫截面，位于截面所在平面內(nèi)的一束光線由O點(diǎn)垂直AD邊射入，已知棱鏡的折射率n，ABBC8 cm，OA2 cm，OA

5、B60.求光線第一次射出棱鏡時(shí)，出射光線的方向第一次的出射點(diǎn)距C_cm.【解析】(2)設(shè)發(fā)生全反射的臨界角為C，由折射定律得sin C代入數(shù)據(jù)得C45光路圖如圖所示，由幾何關(guān)系可知光線在AB邊和BC邊的入射角均為60，均發(fā)生全反射設(shè)光線在CD邊的入射角為，折射角為，由幾何關(guān)系得30，小于臨界角，光線第一次射出棱鏡是在CD邊，由折射定律得n 代入數(shù)據(jù)得45. cm.答案：(2)光線與CD成45角11(2013高考江蘇卷，12題)(3)圖為單反照相機(jī)取景器的示意圖，ABCDE為五棱鏡的一個(gè)截面，ABBC.光線垂直AB射入，分別在CD和EA上發(fā)生反射，且兩次反射的入射角相等，最后光線垂直BC射出若兩

6、次反射都為全反射，則該五棱鏡折射率的最小值是多少？(計(jì)算結(jié)果可用三角函數(shù)表示) 【解析】(3)光線在棱鏡中的光路圖如圖所示，根據(jù)反射定律和題設(shè)條件，得490所以入射角22.5根據(jù)全反射規(guī)律，sin A故sin 22.5所以n，即折射率的最小值為.答案：(3) （2012山東理綜）如圖所示，一玻璃球體的半徑為R，O為球心，AB為直徑。來(lái)自B 點(diǎn)的光線BM在M點(diǎn)射出。出射光線平行于AB，另一光線BN恰好在N點(diǎn)發(fā)生全反射。已知ABM=30，求玻璃的折射率。球心O到BN的距離 ?！敬鸢浮縩= d=R【解析】聯(lián)立上述各式得 d=R。 【考點(diǎn)定位】此題考查光的折射定律、全反射及其相關(guān)知識(shí)。8.（9分）（2

7、012新課標(biāo)理綜）一玻璃立方體中心有一點(diǎn)狀光源。今在立方體的部分表面鍍上不透明薄膜，以致從光源發(fā)出的光線只經(jīng)過(guò)一次折射不能透出立方體。已知該玻璃的折射率為，求鍍膜的面積與立方體表面積之比的最小值。.【解析】如圖，考慮從玻璃立方體中心O點(diǎn)發(fā)出的一條光線，假設(shè)它斜射到玻璃立方體上表面發(fā)生折射。根據(jù)折射定律有nsin=sin 式中，n是玻璃的折射率，入射角等于，是折射角?，F(xiàn)假設(shè)A點(diǎn)是上表面面積最小的不透明薄膜邊緣上的一點(diǎn)。由題意，在A點(diǎn)剛好發(fā)生全發(fā)射，故 設(shè)線段OA在立方體上表面的投影長(zhǎng)為RA，由幾何關(guān)系有 式中a為玻璃立方體的邊長(zhǎng)。由式得 由題給數(shù)據(jù)得 由題意，上表面所鍍的面積最小的不透明薄膜應(yīng)是

8、半徑為RA的圓。所求的鍍膜面積與玻璃立方體的表面積S之比為 由式得 來(lái)【考點(diǎn)定位】此題考查光的折射及其相關(guān)知識(shí)。9（2012海南物理）一玻璃三棱鏡，其截面為等腰三角形，頂角為銳角，折射率為?，F(xiàn)在橫截面內(nèi)有一光線從其左側(cè)面上半部射入棱鏡。不考慮棱鏡內(nèi)部的反射。若保持入射線在過(guò)入射點(diǎn)的法線的下方一側(cè)(如圖)，且要求入射角為任何值的光線都會(huì)從棱鏡的右側(cè)面射出，則頂角可在什么范圍內(nèi)取值？21世紀(jì)教育網(wǎng)【答案】045【解析】設(shè)入射光線經(jīng)玻璃折射時(shí)，入射角為i，折射角為r，射至棱鏡右側(cè)面的入射角為。根據(jù)折射定律有 sini=nsinr，由幾何關(guān)系得：=+r， 當(dāng)i=0時(shí)，由式知r=0，有最大值m（如圖），由式得，=m。同時(shí)應(yīng)小于玻璃對(duì)空氣的全反射臨界角，即 sin m1/n 由式和題給條件可得，棱鏡頂角的取值范圍為045?！究键c(diǎn)定位】此題考查折射定律、全反射及其相關(guān)知識(shí)。13（2011新課標(biāo)理綜卷第34題）一半圓柱形透明物體橫截面如圖所示，地面AOB鍍銀，O表示半圓截面的圓心，一束光線在橫截面內(nèi)從M點(diǎn)的入射角為30，角MOA=60，角NOB=30。求：(i)光線在M點(diǎn)的折射角；(ii)透明物體的折射率。解析：（i）如圖，透明物體內(nèi)部的光路為折線M