光學（2021年高考物理真題按知識模塊分類匯編）

1.（浙江6月選考卷12,3分）.用激光筆照射透明塑料制成的光盤邊緣時觀察到的現(xiàn)象如

圖所示。入射點。和兩出射點P、。恰好位于光盤邊緣等間隔的三點處，空氣中的四條細光

束分別為入射光束。、反射光束反出射光束c和小已知光束a和b間的夾角為90°,則（）

A.光盤材的折射率〃=2

B.光在光盤內的速度為真空中光速的三分之二

C.光束6、c和4的強度之和等于光束a的強度

D.光束c的強度小于O點處折射光束OP的強度

【答案】D

【解析】

A.如圖所示由幾何關系可得入射角為

;=45

折射角為

r=30°

根據折射定律有

V2

sin45°/-

n=-------==V2

sin3001

2

所以A錯誤;

B.根據

c0

v=—=——c

n2

所以B錯誤：

C.光束在氏c?和”的強度之和小于光束。的強度，因為在0處光還有反射光線，所以C

錯誤；

D.光束c?的強度與反射光線強度之和等于折身光線。P的強度，所以D正確；

故選D。

2.(全國甲卷34(1),5分)如圖，單色光從折射率〃=1.5、厚度#10.0cm的玻璃板上表

面射入。已知真空中的光速為3xl()8m/s,則該單色光在玻璃板內傳播的速度為

m/s；對于所有可能的入射角，該單色光通過玻璃板所用時間/的取值范圍是

s<r<s(不考慮反射)<,

【解析】

「a*1

[1]該單色光在玻璃板內傳播的速度為v=—=------m/s=2xio8m/s

n1.5

⑵當光垂直玻璃板射入時，光不發(fā)生偏折，該單色光通過玻璃板所用時間最短，最短時間

0.1

s=5xl0l0s

2xIO8

⑶當光的入射角是90。時，該單色光通過玻璃板所用時間最長。由折射定律可知"cin=Q吟O0

sin。

d

最長時間=cos^.=d=3亞*]0iOs

vvvl-sin20

3.(河北卷16(2),8分)將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對放置，

圓心上下錯開一定距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照射半圓柱體4設圓心處入射角

為當6=60°時，A右側恰好無光線射出；當6=3()。時，有光線沿8的半徑射出，射

出位置與4的圓心相比下移力,不考慮多次反射，求：

(1)半圓柱體對該單色光的折射率；

【答案】(i)〃=26；(ii)J=V2(/z--)

32

【解析】

(i)光從半圓柱體A射入，滿足從光密介質到光疏介質，當。=60°時發(fā)生全反射，有

.八1

sin"二一

n

解得〃=名JG

3

(ii)當入射角8=30。，經兩次折射從半圓柱體B的半徑出射，設折射角為，光路如圖

由折射定律有sin。?〃=sinr

h-RsinO

有幾何關系有tanr=

d

聯(lián)立解得B)

2

4.(全國乙卷34(2),10分)用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實

驗中用A、B兩個大頭針確定入射光路、C、D兩個大頭針確定出射光路，。和O'分別是入

射點和出射點，如圖(“)所示。測得玻璃磚厚度為〃=15.0mm,A到過。點的法線的

距離AM=10.0mm,例到玻璃磚的距離MO=20.0mm,O'到OM的距離為s=5.0mm1>

(?)求玻璃磚折射率；

(ii)用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實驗，玻璃磚的截面如圖

所示。光從上表面入射，入時角從0逐漸增大，達到45。時，玻璃磚下表面的出射光線恰好

消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。

【答案】(i)V25)15°

【解析】

(i)從O點射入時，設入射角為a,折射角為夕。根據題中所給數據可得:

.10.075.c5.0而

sina=7------------=——sinp=.—=---

V10.02+20.025V15.02+5.0210

Sinarr

再由折射定律可得玻璃磚的折射率：〃=訴3

sin45°

(ii)當入射角為45。時，設折射角為力由折射定律：〃=——可求得：7=30°

sin/

再設此玻璃磚上下表面的夾角為0,光路圖如下：

而此時出射光線恰好消失，則說明發(fā)生全反射，有：sinC=-解得：。=45°

n

由幾何關系可知：6+30°=C即玻璃磚上下表面的夾角：6?=15°

5.(廣東卷16(2),6分)如圖所示，一種光學傳感器是通過接收器Q接收到光的強度變

化而觸發(fā)工作的。光從擋風玻璃內側尸點射向外側M點再折射到空氣中，測得入射角為。，

折射角為/；光從P點射向外側N點，剛好發(fā)生全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣

時臨界角。的正弦值表達式。

sina

【答案】

sinp

【解析】

根據光的折射定律有〃=衛(wèi)史

sina

根據光的全反射規(guī)律有sin^=-

n

.八sina

聯(lián)立解得Sin。=—^

sinp

6.(湖南卷16(2),8分)我國古代著作《墨經》中記載了小孔成倒像的實驗，認識到光

沿直線傳播。身高1.6m的人站在水平地面上，其正前方0.6m處的豎直木板墻上有一個圓

柱形孔洞，直徑為1.0cm、深度為1.4cm,孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時，

由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻

透明介質，不考慮光在透明介質中的反射。

(i)若該人通過小孔能成完整的像，透明介質的折射率最小為多少？

(ii)若讓掠射進入孔洞的光能成功出射，透明介質的折射率最小為多少？

【答案】(i)1.38；(ii)1.7

【解析】

(i)根據題意作出如下光路圖

hd

0.8-0.0054

當孔在人身高一半時有tan。=_2_2?,sin。=0.8,tana

0.63

=----,sina二由折射定律有〃=——?1.38

0.0141.4V196sina

（ii）若讓掠射進入孔洞的光能成功出射，則可畫出如下光路圖

X

i9()

根據幾何關系有〃'=吧sn”?1.7

sina

7.（浙江6月選考16,2分）.肥皂膜的干涉條紋如圖所示，條紋間距上面寬、下面窄。下

列說法正確的是（）

A.過肥皂膜最高和最低點的截面一定不是梯形

B.肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋

C.肥皂膜從形成到破裂，條紋的寬度和間距不會發(fā)生變化

D,將肥皂膜外金屬環(huán)左側的把柄向上轉動90°,條紋也會跟著轉動90°

【答案】AB

【解析】

【分析】

【詳解】A.肥皂膜因為自重會上面薄而下面厚，因表面張力的原因其截面應是一個圓滑的

曲面而不是梯形，A正確；

B.薄膜干涉是等厚干涉，其原因為肥皂膜上的條紋是前后表面反射光形成的干涉條紋，B

正確；

C.形成條紋的原因是前后表面的反射光疊加出現(xiàn)了振動加強點和振動減弱點，形成到破裂

的過程上面越來越薄，下面越來越厚，因此出現(xiàn)加強點和減弱點的位置發(fā)生了變化，條紋寬

度和間距發(fā)生變化，C錯誤；

D.將肥皂膜外金屬環(huán)左側的把柄向上轉動90。，由于重力，表面張力和粘滯力等的作用，

肥皂膜的形狀和厚度會重新分布，因此并不會跟著旋轉90。；D錯誤。

故選AB。

8.（浙江6月選考卷8,3分）.大功率微波對人和其他生物有一定的殺傷作用。實驗表明，

當人體單位面積接收的微波功率達到250W/m2時會引起神經混亂,達到lOOOW/m?時會引

起心肺功能衰竭?，F(xiàn)有一微波武器，其發(fā)射功率P=3x10’W。若發(fā)射的微波可視為球面

波，則引起神經混亂和心肺功能衰竭的有效攻擊的最遠距離約為（）

A.100m25mB.100m50mC.200m100mD.200m

50m

【答案】B

【解析】

【分析】

【詳解】設微波有效攻擊范圍為r時單位面積接收微波功率為

p，PP

解得

\4TTP,

則引起神經混亂時有

故選B。

9（浙江6月選考卷13,3分）.如圖所示，在火箭發(fā)射塔周圍有鋼鐵制成的四座高塔，高

塔的功能最有可能的是（）

A.探測發(fā)射臺周圍風力的大小B.發(fā)射與航天器聯(lián)系的電磁波

C