1、备战2012年高考物理历年真题 专题11 光学 【2011高考】1.（安徽）实验表明，可见光通过三棱镜时各色光的折射率n随着波长的变化符合科西经验公式：，其中A、B、C是正的常量。太阳光进入三棱镜后发生色散的情形如下图所示。则 A屏上c处是紫光 B屏上d处是红光 C屏上b处是紫光 D屏上a处是红光答案：D解析：白色光经过三棱镜后产生色散现象，在光屏由上至下（a、b、c、d）依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。屏上a处为红光，屏上d处是紫光，D正确。2.（全国）雨后太阳光入射到水中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的，图中的圆代表水滴过球心的截面 ，入射光线在过此截面的平面内，a、b、c、d代表四条
2、不同颜色的出射光线，则它们可能依次是A紫光、黄光、蓝光和红光B紫光、蓝光、黄光和红光C红光、蓝光、黄光和紫光D红光、黄光、蓝光和紫光【答案】B【解析】由于太阳光经过小水滴时，受到两次折射，一次反射，在进入小水滴后就被分解成七色光，这七色光再经过水滴内表面反射进入我们的视角，形成七彩的虹，通过比较第一次折射可以看出，入射角均相同，a光的折射角r最小而d光的折射角r最大，根据其折射率n=知水对a光的折射率最大，而对d光的折射率最小，再由在同种介质中，紫光折射率最大而红光折射率最小可判断只有B选项正确。S1S2SP单缝屏 双缝屏 光屏单色光3（北京）如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏
3、P上观察到干涉条纹。要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以A增大S1与S2的间距B减小双缝屏到光屏的距离C将绿光换为红光D将绿光换为紫光4（福建）如图，半圆形玻璃砖置于光屏PQ的左下方。一束白光沿半径方向从A 点射入玻璃砖，在O点发生反射和折射，折射光在白光屏上呈现七色光带。若入射点由A向B缓慢移动，并保持白光沿半径方向入射到O点，观察到各色光在光屏上陆续消失。在光带未完全消失之前，反射光的强度变化以及光屏上最先消失的光分别是A.减弱，紫光 B.减弱，红光 C.增强，紫光 D.增强，,红光答案：C解析：此题考查光的反射、光的折射、全反射等知识点。入射点由A向B缓慢移动，入射角增大，折射角增大，
4、反射光强度增强，光屏上最先消失的光是折射率较大的紫光，选项C正确。5.（重庆）在一次讨论中，老师问道：“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源，有人在水面上方同等条件下观测发现，b 在水下的像最深，c照亮水面的面积比a的大。关于这三种光在水中的性质，同学们能做出什么判断？”有同学回答如下：c光的频率最大 a光的传播速度最小b光的折射率最大 a光的波长比b光的短根据老师的假定，以上回答正确的是A. B. C. D. 6（浙江） “B超”可用于探测人体内脏的病变状况。下图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射
5、规律类似，可表述为（式中是入射角，是折射角，、为别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同，已知入射点与出射点之间的距离是d，入射角为，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为A. B. C. D. 7（天津）甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为，若，则下列说法正确的是A甲光能发生偏振现象，则乙光不能B真空中甲光的波长一定大于乙光的波长C甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量D在同一种均匀介质中甲光的传播速度大于乙光8（四川）下列说法正确的是A 甲乙在同一明亮空间，甲从平面镜中看见
6、乙的眼睛时，乙一定能从镜中看见甲的眼睛B 我们能从某位置通过固定的注意透明的介质看见另一侧的所有景物C 可见光的传播速度总是大于电磁波的传播速度D 在介质中光总是沿直线传播【2010高考】2010重庆如题20图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面，以45o入射角射到OA上，OB不透光，若考虑首次入射到圆弧上的光，则 上有光透出的部分的弧长为A. 1/6 R B. 1/4RC. .1/3 R D. 5/12 R 【答案】B【解析】根据折射定律，可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出
7、，C到B之间没有光线射出；越接近A的光线入22010全国卷20某人手持边长为6cm的正方形平面镜测量身后一棵树的高度。测量时保持镜面与地面垂直，镜子与眼睛的距离为0.4m。在某位置时，他在镜中恰好能够看到整棵树的像；然后他向前走了6.0 m，发现用这个镜子长度的5/6就能看到整棵树的像，这棵树的高度约为A5.5m B5.0m C4.5m D4.0m【答案】B【解析】如图是恰好看到树时的反射光路，由图中的三角形可得，即。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有，以上两式解得L=29.6m，H=4.5m。【命题意图与考点定位】平面镜的反射成像，能够正确转化为三角形求解3. 2010全国卷2
8、0频率不同的两束单色光1和2 以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如右图所示，下列说法正确的是 A.单色光1的波长小于单色光2的波长B.在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2 的传播速度C.单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D.单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角42010北京14对于红、黄、绿、蓝四种单色光，下列表述正确的是A.在相同介质中，绿光的折射率最大B.红光的频率最高C.在相同介质中，蓝光的波长最短D.黄光光子的能量最小52010江苏物理12(B)（1）激光具有相干性好，平行度好、亮度高等特点，在科学技术和日常生
9、活中应用广泛。下面关于激光的叙述正确的是 （A）激光是纵波（B）频率相同的激光在不同介质中的波长相同（C）两束频率不同的激光能产生干涉现象（D）利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离（2）如图甲所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30m,屏上P点距双缝和的路程差为7.95m.则在这里出现的应是 （选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.30m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将 （选填“变宽”、“变窄”、或“不变”。 （3）如图乙所示，一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质，经下表面反射后，从上面的A点射出。已知入射角为i ,A与O 相距l,介质的折射
10、率为n,试求介质的厚度d. 答案：6. 2010新课标33(1)如图，一个三棱镜的截面为等腰直角ABC，为直角.此截面所在平面内的光线沿平行于BC边的方向射到AB边，进入棱镜后直接射到AC边上，并刚好能发生全反射.该棱镜材料的折射率为_.(填入正确选项前的字母) A、 B、 C、 D、72010海南物理18(1)一光线以很小的入射角射入一厚度为d、折射率为n的平板玻璃，求出射光线与入射光线之间的距离（很小时）【答案】【2009高考】1.（09全国卷15） 某物体左右两侧各有一竖直放置的平面镜，两平面镜相互平行，物体距离左镜4m，右镜8m，如图所示，物体在左镜所成的像中从右向左数的第三个像与物体
11、的距离是（ B ）A24m B32m C40m D48m解析：本题考查平面镜成像.从右向左在左镜中的第一个像是物体的像距离物体8cm,第二个像是物体在右镜所成像的像,第3个像是第一个像在右镜中的像在左镜中的像距离物体为32cm.2.（09全国卷21）一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则 （ BD ）A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B. 屏上有一亮区，其宽度小于A
12、B边的长度C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大4.（09上海物理10）如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更_（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_（填增大、减小）。答案：长，增大。解析：依据双缝干涉条纹间距规律，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。5.（09广东物理4）硅光电池是利用光电效应原理制成的器件。下列表述正确的是 （ A ）A硅光电池是把光能转变为电能的一种装置B硅光电池中吸收了光子能量的电子都能逸出C逸出的光电子的最大初动能
13、与入射光的频率无关D任意频率的光照射到硅光电池上都能产生光电效应6.（09广东物理14）（1）在阳光照射下，充满雾气的瀑布上方常常会出现美丽的彩虹。彩虹是太阳光射入球形水珠经折射、内反射，再折射后形成的。光的折射发生在两种不同介质的 上，不同的单色光在同种均匀介质中 不同。答案：（1）界面，传播速度7.（09上海6）英国科学家瑞利于1871年证明：一束光穿过大气距离后，其强度从下降为的公式为，其中叫做吸收系数，式中为光的频率，为光速，标准状况下，个/厘米，。定义，叫做衰减长度，它表示光经过距离后其强度降低到原来的。根据以上信息，结合所学知识可以判断 （ B ）A可见光中衰减最厉害的是红光 B可
14、见光中衰减最厉害的是紫光C可见光中衰减最厉害的是黄绿光 D不同颜色的光衰减程序基本相同解析：由可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A错；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B错。从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式可知，红光的折射率小，临界角大，C正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错。10.（09四川21）如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，Rr。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射
15、率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则 （ AB ）A. n可能为 B. n可能为2C. t可能为 D. t可能为解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45，反射光路图如右图所示。根据全反射可知临界角C45，再根据n可知n；光在透明柱体中运动路程为L4r，运动时间为tL/V4nr/c，则t4r/c，CD均错。解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对。 13.（09浙江18）如图
16、所示，有一束平行于等边三棱镜截面的单色光从空气射向点，并偏折到F点，已知入射方向与边的夹角为，、分别为边、的中点，则（ AC ）A该棱镜的折射率为B光在点发生全反射C光从空气进入棱镜，波长变小D从点出射的光束与入射到点的光束平行解析：在E点作出法结线可知入射角为60o，折射角为30o，折射率为；由光路的可逆性可知，在BC边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，B错；由公式，可知C对；三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到点的光束平行，故D错。二、非选择题14.（09山东37） （物理物理3-）（2）一束单色光由左侧时的清水的薄壁圆柱比，图2为过轴线的截面图，调整入射角，光线拾好在不和
17、空气的界面上发生全反射，已知水的折射角为，的值。解析： （2）当光线在水面发生全放射时有，当光线从左侧射入时，由折射定律有，联立这两式代入数据可得。考点：光的折射和全放射15.（09江苏物理12.B）（1）如图甲所示，强强乘电梯速度为0.9（为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5，强强向壮壮发出一束光进行联络，则壮壮观测到该光束的传播速度为 。（填写选项前的字母）（A）0.4c （B）0.5c （C）0.9c （D）1.0c（3）图丙是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片，照相机的镜头竖直向上。照片中，水利方运动馆的景象呈现在半径的圆型范围内，水面上的运动员
18、手到脚的长度，若已知水的折射率为，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深，（结果保留两位有效数字）答案：（1）D；（3）设照片圆形区域的实际半径为,运动员的实际长为折射定律几何关系 得取，解得（都算对）解析：（1）根据爱因斯坦相对论，在任何参考系中，光速不变。D项正确。 (3)根据题意能画出光路图，正确使用物象比解决本题的关键。设照片圆形区域的实际半径为,运动员的实际长为，光路如图：折射定律 几何关系 得取，解得（本题为估算题，在取运动员实际长度时可以有一个范围，但要符合实际，故求得h值可以不同均可）16.（09江苏物理12.C）（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大
19、小。 答案：（3）粒子的动量 ，物质波的波长，由，知，则。解析：（3）物质波的的波长为，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即，因为，所以，故。17.（09海南物理18.（1）如图，一透明半圆柱体折射率为，半径为R、长为L。一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入，从部分柱面有光线射出。球该部分柱面的面积S。解析：半圆柱体的横截面如图所示，为半径。设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件，由折射定律有 式中，为全反射临界角。由几何关系得 代入题所给条件得 18.（09海南物理19）（I）已知：功率为100W灯泡消耗的电能的5%转化为所发出的可见光的能量，光速，普朗克常量，假定所发出
20、的可见光的波长都是560nm，计算灯泡每秒内发出的光子数。解析：（I）一波长为光子能量为 设灯泡每秒内发出的光子数为，灯泡电功率为，则 式中，是灯泡的发光效率。联立式得 代入题给数据得 19.（09宁夏35.（2）一棱镜的截面为直角三角形ABC，A=30o，斜边ABa。棱镜材料的折射率为n=。在此截面所在的平面内，一条光线以45o的入射角从AC边的中点M射入棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原来路返回的情况）。解析：设入射角为i，折射角为r，由折射定律得 由已知条件及式得 如果入射光线在法线的右侧，光路图如图1所示。设出射点为F，由几何关系可得 即出射点在AB边上离A点的位置。 如果入射光线在法
21、线的左侧，光路图如图2所示。设折射光线与AB的交点为D。由几何关系可知，在D点的入射角 设全发射的临界角为，则 由和已知条件得 因此，光在D点全反射。 设此光线的出射点为E，由几何关系得DEB= 联立式得 即出射点在BC边上离B点的位置。解析：设折射角为，玻璃砖的厚度为h，由折射定律n= ，且n= ，在玻璃砖中的时间为t= ，联立解得t2，红光频率较小，为零时，t1t2，为90时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入为其它特殊值，仍然有t1t2，故B对。3.（08北京13）下列说法正确的是 ( A )A.用分光镜观测光谱是利用光折射时的色散现象B.用X光机透视人体是利用光电效应C.光
22、导纤维传输信号是利用光的干涉现象D.门镜可以扩大视野是利用光的衍射现象解析：用X光机透视人体是利用X光的穿透性；光导纤维传输信号是利用光的全反射现象；门镜可以扩大视野是利用光的折射现象4.（08天津16）下列有关光现象的说法正确的是 （ A ）A.在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由紫光改为红光，则条纹间距一定变大B.以相同入射角从水中射向空气，紫光能发生全反射，红光也一定能发生全反射C.紫光照射某金属时有电子向外发射，红光照射该金属时也一定有电子向外发射D.拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以增加透射光的强度解析：根据干涉条纹的间距的公式x=可知，由于紫光的波长比红光的波长短
23、，所以5.（08四川21）如图，一束单色光射入一玻璃球体，入射角为60。己知光线在玻璃球内经一次反射后，再次折射回到空气中时与入射光线平行。此玻璃的折射率为 ( C )O60ABCDA. B.1.5 C. D.2解析：如图，为光线在玻璃球内的光路图.A、C为折射点，B为反射点，作OD平行于入射光线，故，所以，玻璃的折射率 .6.（08重庆19）如图是一个圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、 GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线.已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线 ( B )A.不能从圆孤射出 B.只能
24、从圆孤射出C.能从圆孤射出 D.能从圆孤射出 解析：本题考查光的折射有关的知识，本题为中等难度题目。由该棱镜的折射率为 可知其临界角C满足：,可求出GG1右边的入射光线没有发生全反射，其左边的光线全部发生全反射。所以光线只能从圆弧NG1射出。7.（08上海理综9）红外遥感卫星通过接收地面物体发出的红外 辐射来探测地面物体的状况。地球大气中的水气（H2O）、二氧化碳（CO2）能强烈吸收某些波长范围的红外辐射，即地面物体发出的某些波长的电磁波，只有一部分能够通过大气层被遥感卫星接收。右图为水和二氧化碳对某一波段不同波长电磁波的吸收情况，由图可知，在该波段红外遥感大致能够接收到的波长范围为（D） A
25、.2.53.5um B.44.5um C. 57um D. 813um 解析：由图可知，813um的波段被水和二氧化碳吸收的较少，能够接收到，选项D正确。 9.（08广东物理6）有关氢原子光谱的说法正确的是 （ BC ）A.氢原子的发射光谱是连续谱B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D.氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差无关10.（08上海物理16）用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图（a） 是点燃酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象 是 （ D ）（A）
26、当金属丝圈旋转30时干涉条纹同方向旋转30（B）当金属丝圈旋转45时干涉条纹同方向旋转90（C）当金属丝圈旋转60时干涉条纹同方向旋转30（D）干涉条纹保持原来状态不变解析：金属丝圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D对。二、非选择题11.（08宁夏32）一半径为R的1/4球体放置在水平面上，球体由折射率为的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。求出射角。解析：设入射光线与1/4球体的交点为C，连接
27、OC，OC即为入射点的法线。因此，图中的角为入射角。过C点作球体水平表面的垂线，垂足为B。依题意，COB=。又由OBC知sin= 12.(08山东37）麦克斯韦在1865年发表的电磁场的动力学理论一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性，即光是电磁波。（1）一单色光波在折射率为1.5的介质中传播，某时刻电场横波图象如图1所示.求该光波的频率。（2）图2表示两面平行玻璃砖的截面图，一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上，a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图.并标出出射光线与界面法线夹角的度数。答案 见解析解析：(l）设光在介质中的传播速度为v，波长为.频率为f，则f= v= 联立式得f 从波形图上读出波长=410-7m，代人数据解得f =51014Hz （2）光路如图所示13.（08 广东物理14）（1）大海中航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和 ，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的 。（2）光纤通信中,光导纤维递光信号的物理原理是利用光的 现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向 ，且入射角等于或大于 。答案 （1）速度 频率 （2）全反射 光疏介质 临界角14.（08上海理综44）生活中经常用“呼啸而来”形容正在驶近的车辆，
