2016年高考物理真题试卷汇编：考点16光学（含答案和解析）.pdf

1、考点考点 1616光学光学 一、选择题一、选择题 1.(2016全国卷 IIIIT34（1）)关于电磁波,下列说法正确的是() A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失 【解析】选 A、B、C。电磁波在真空中传播速度不变,与波长、频率无关,选项 A 正确;电磁波的形成是变化的电场和变化的磁场互相激发得到,选项 B 正确;电磁

2、 波传播方向与电场方向和磁场方向垂直,选项 C 正确;光是一种电磁波,光可在光 导纤维中传播,选项 D 错误;电磁振荡停止后,电磁波仍会在介质或真空中继续传 播,选项 E 错误。 2. （2016 江苏高考 T12 B B （1） ） 一艘太空飞船静止时的长度为 30m,他以 0.6c(c 为光速)的速度沿长度方向飞行越过地球,下列说法正确的是() A.飞船上的观测者测得该飞船的长度小于 30 m B.地球上的观测者测得该飞船的长度小于 30 m C.飞船上的观测者测得地球上发来的光信号速度小于 c D.地球上的观测者测得飞船上发来的光信号速度小于 c 【解析】 选 B。 根据相对论知识判断地

3、球上的观测者测得该飞船的长度小于 30m,A 错,B 对;由光速不变原理知 C、D 错。 3.(2016天津高考T2)如图是 a、b 两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上 形成的干涉图样,则() A.在同种均匀介质中,a 光的传播速度比 b 光的大 B.从同种介质射入真空发生全反射时 a 光临界角大 C.照射在同一金属板上发生光电效应时,a 光的饱和电流大 D.若两光均由氢原子能级跃迁产生,产生 a 光的能级能量差大 【解析】 选 D。 由图可知 a 光的干涉条纹间距小于 b 光,由 d L x 可知,a 光的波 长小于 b 光,a 光的频率大于 b 光,a 光的折射率大于 b 光,由 v c

4、 n 可知,在同种介 质中传播时 a 光的传播速度较小,选项 A 错误;由 sinC= n 1 可知,从同种介质中射 入真空发生全反射时 a 的临界角小,选项 B 错误;发生光电效应时饱和光电流与 入射光的强度有关,故无法比较饱和光电流的大小,选项 C 错误;因 a 光的频率较 大,故若两光均由氢原子能级跃迁产生,则产生 a 光的能级差大,选项 D 正确。 【误区警示】金属板能否发生光电效应由光的频率决定,光的频率越大光子的能 量越大,越易发生光电效应;发生光电效应时,饱和光电流的大小由入射光的强 度决定。 4.(2016北京高考T14) 下列说法正确的是() A.电磁波在真空中以光速 c 传

5、播 B.在空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播 【解题指南】解答本题应把握以下两点: (1)明确光是电磁波,知道光的传播不需要介质。 (2)知道声波是纵波,明确声波的传播需要介质。 【解析】选 A。电磁波在真空中的传播速度等于光速 c,A 正确;在空气中传播的 声波是纵波,B 错误;声波的传播需要介质,可以在空气、液体和固体中传播,C 错 误;光属于电磁波,其传播不需要介质,可以在真空中传播,D 错误。 5.(2016四川高考T5)某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率 n。如图甲 所示,O 是圆心,MN 是法线,AO、 BO 分别表示某次测量时光线在空气和

6、玻璃砖中的 传播路径。该同学测得多组入射角 i 和折射角 r,作出 sini-sinr 图象如图乙所 示。则() A.光由 A 经 O 到 B,n=1.5 B.光由 B 经 O 到 A,n=1.5 C.光由 A 经 O 到 B,n=0.67 D.光由 B 经 O 到 A,n=0.67 【解析】选 B。由图线可知 sini0.621 sin0.93rn ,可得 n=1.5;因 i 是入射角,r 是折射 角,折射角大于入射角,故光由 B 经 O 到 A,故选 B。 【误区警示】本题容易用 sinr sini n 得到 n= 3 2 =0.67,没有注意到入射角和折射角的 大小而误选 D。 二、填空

7、题二、填空题 6.（2016江苏高考T12 B B（2） ）杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单 色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波满 足干涉的必要条件,则两列光的相同。如图所示,在这两列光波相遇的 区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,在(选填“A” “B” 或“C”)点会出现暗条纹。 【解析】产生光的干涉的前提是频率相等。波峰与波峰或者波谷与波谷相叠加 振动加强,所以 A、B 点出现明条纹,波峰与波谷叠加振动减弱,所以 C 点出现暗 条纹。 答案:频率C 三、计算题三、计算题 7.(2016全国卷 IT34（2）)如图,在注满水的游泳池的池底

8、有一点光源 A,它 到池边的水平距离为 3.0m。 从点光源 A 射向池边的光线 AB 与竖直方向的夹角恰 好等于全反射的临界角,水的折射率为 。 求池内的水深。 一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为 2.0m。 当他看 到正前下方的点光源 A 时,他的眼睛所接收的光线与竖直方向的夹角恰好为 45。求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留 1 位有效数字)。 【解题指南】解答本题时应从以下三点进行分析: (1)依题意画出光路图,明确几何关系。 (2)熟练掌握折射定律和临界问题。 (3)利用三角函数进行几何量的计算。 【解析】如图,设到达池边的光线的入射角为 i。依题意,水的

9、折射率 n= 3 4 ,光 线的折射角 =90。由折射定律有 nsini=sin 由几何关系有 sini= 22 l lh 式中,l=3m,h 是池内水的深度。联立式并代入题给数据得 h=7m2.6 m 设此时救生员的眼睛到池边的距离为 x。依题意,救生员的视线与竖直方向的 夹角为 =45。由折射定律有 nsini=sin 式中,i是光线在水面的入射角。 设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a。 由几何关系有 sini= 22 a ah x+l=a+h 式中 h=2m。联立各式得 x=(3 7 23 -1)m0.7 m 答案:2.6m0.7m 8.(2016全国卷 IIIT34（2）)如图,

10、玻璃球冠的折射率为3,其底面镀银,底 面的半径是球半径的 3 2 倍;在过球心 O 且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底 面垂直的光线射到玻璃球冠上的 M 点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的 A 点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角。 【解析】设球的半径为 R,球冠底面中心为 O ,连接 O O ,则 O O AB,设OA O = ,则有 2 3 R R 2 3 OA AO cos ,即=30。 由题意 MAAB,得OAM=60,如图所示。 设 M 点的入射角、折射角分别为 i、r,N 点的入射角为 i1,玻璃的折射率为 n,由 于OAM 为等边三角形,则有 i=60 根

11、据折射定律有:sini=nsinr,将 n=3代入,可得 r=30 过 N 点作法线 NE,由于 NE 平行于 AM,有 i1=30 由反射定律知反射角 i2=30 连接 N、O,由几何关系知MNO=60,故ENO=30 由于ENO 为反射角,NO 为反射光线,这一光线经球面再次折射后不改变方向,所 以光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角=180 -ENO=150 答案:150 9.（2016江苏高考T12 B B（3） ）在上述杨氏干涉实验中,若单色光的波长 =5.8910 -7m,双缝间的距离 d=1mm,双缝到屏的距离 l=2m。求第 1 个亮条纹到第 11 个亮条纹的中心间距

12、。 【解析】相邻亮条纹的中心间距x= d l ,由题意知,亮条纹的数目 n=10,解得 L= d nl ,代入数据解得 L=1.17810 -2m。 答案:1.17810 -2m 10.（2016海南高考T16（2） ）如图,半径为 R 的半球形玻璃体置于水平桌面 上,半球的上表面水平,球面与桌面相切于 A 点。一细束单色光经球心 O 从空气 中射入玻璃体内(入射面即纸面),入射角为 45,出射光线射在桌面上 B 点处。 测得 AB 之间的距离为 2 R 。现将入射光束在纸面内向左平移,求射入玻璃体的光 线在球面上恰好发生全反射时,光束在上表面的入射点到 O 点的距离。不考虑光 线在玻璃体内的多次反射。 【解析】当光线经球心 O 入射时,光路图如图甲所示。设玻璃的折射率为 n,由折 射定律有 sin sin i n 式中,入射角 i=45,为折射角。 OAB 为直角三角形,因此 22 AB sin OA +AB 发生全反射时,临界角 C 满足 sinC= n 1 在玻璃体球面上光线恰好发生全反射时,光路图如图乙所示。设此时光线入射点 为 E,折射光线射到玻璃体球面的 D 点。由题意有 EDO=C 在EDO 内,根据正弦定理有 sin(90)sin ODOE C 联立以上各式并利用题给条件得:OE= 2 2 R。 答案: 2 2 R