高考物理历年真题专题光学

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λ的变化符合科西经验公式：2

4

B

C

n A λ

λ

=+

+

，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=

sini

sinr

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。

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P

上观察到干涉条

S 1

S 2

S

P

单缝屏 双缝屏 光屏

单色光

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，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：

①c光的频率最大②a光的传播速度最小

③b光的折射率最大④a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. ①②

B. ①③

C. ②④

D. ③④

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规律类似，可表述为

11

22

sin sin v v θθ=（式中1θ是入射角，2θ是折射角，1v 、2v 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129.0v v =入射点与出射点之间的距离是d ，入射角为i ，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

B. 100sin i

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x ?，若x x ?>?甲乙，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】

１．2010·重庆·２０如题20图所示，空气中有一折射率为2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AB

上的光，则 AB 上有光透出的部分的弧长为 A. 1/6 πR B. 1/4πR

C. .1/3 πR

D. 5/12 πR 【答案】B

【解析】根据折射定律，r

sin 45sin 2?

=

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，C 到B 之间没有光线射出；越接近A 的光线入2．2010·全国卷Ⅰ·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

A ．5.5m

B ．5.0m

C ．4.5m

D ．4.0m 【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

0.4m 0.4m

6cm 眼睛距镜的距离眼睛距镜的距离树到镜的距离镜高树高+=，即

0.4m

0.4m

.06m 0+=

L H 。人离树越远，视野越大，看到树所需镜面越小，同理有0.4m

6m

0.4m .05m 0++=

L H ，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Ⅱ·20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

4．2010·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

5．2010·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 5.30×7

10-m,屏上P 点距双缝1s 和2s 的路程差为7.95×7

10-m.则在这里出现的应是（选填“明条纹”或“暗条纹”）。现改用波长为6.30×7

10-m 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 ，A ∠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 、3

2

D

7．2010·海南物理·18(1)一光线以很小的入射角i 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（θ很小时．sin ,cos 1θθθ==）

【答案】(1)

n d

i

n

【2009高考】

1.（09·全国卷Ⅰ·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的距离是（ B ）A．24m B．32m C．40m D．48m 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Ⅱ·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AB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L

x d

λ?=

，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x 距离后，其强度从0I 下降为()I x 的公式为0()ax

I x I e

-=，其中42

4

2|1|3n c N

ωαπ=-叫做吸收系数，式中ω为光的频率，c 为光速，标准状况下，19

2.6910N =?个/厘米3

，4

1 2.7810n --=?。定义

1A α-=，叫做衰减长度，它表示光经过A 距离后其强度降低到原来的1

0.368e

=。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n

C

v =

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n C 1

sin =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λ?d

L

x =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 ，R r 。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2

C. t 可能为

c D. t 可能为4.8r

c

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C≤45°，再根据n ＝

1

sin C

可知；光在透明柱体中运动路程为L ＝4r ，

运动时间为t ＝L/V ＝4nr/c ，则r/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）如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC 的单色光从空气射向E 点，并偏折到F 点，已知入射方向与边AB 的夹角为o

30=θ，E 、F 分别为边AB 、BC

的中点，则（ AC ） A ．该棱镜的折射率为3 B ．光在F 点发生全反射 C ．光从空气进入棱镜，波长变小

D ．从F 点出射的光束与入射到

E 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3；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n

空气

介λλ=

，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E 点的光束平行，故D 错。 二、非选择题

14.（09·山东·37） （物理——物理3-４）（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α，光线拾好在不和空气的界面上发生全反射，

已知水的折射角为

3

4，α的值。

解析： （2）当光线在水面发生全放射时有1sin C n =

，当光线从左侧射入时，由折射定律有sin sin()2n C απ=-，联立这两式代入数

据可得sin α=

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0.9c （c 为光速）的宇宙飞船追赶正前方的壮壮，壮壮的飞行速度为0.5c ，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11r cm =

的圆型范围内，水面上的运动

员手到脚的长度10l cm =，若已知水的折射率为4

3

n =，请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深h ，（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R ,运动员的实际长为L 折射定律

?=sin90nsin α

几何关系l

L

r R h R R =+=

,

sin 2

2α

得r l

L n h ·12-=

取m L 2.2=，解得)(1.2m h =（m 6.2~6.1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R ,运动员的实际

长为L ，光路如图：

折射定律 ?=sin90nsin α 几何关系 l

L

r R h R R =+=

物象比

,sin 2

2α 得r l

L

n h ·12-=

取m L 2.2=，解得)(1.2m h =

（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m 6.2~6.1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小。

答案：（3）粒子的动量 k mE p 2=，物质波的波长p

h

=

λ，由c n m m <，知c n p p <，则c n λλ<。

解析：（3）物质波的的波长为p

h

=

λ，要比较波长需要将中子和电子的动量用动能表示出来即

k mE p 2=，因为c n m m <，所以c n p p <，故

c n λλ<。

17.（09·海南物理·18.（1））如图，一透明半圆柱

体折射率为2n =，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，'OO 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

sin 1n θ=

式中，θ为全反射临界角。由几何关系得

'OO B θ∠ ② 2'S RL O OB =?∠ ③

代入题所给条件得

3

S RL π

=

④

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8

3.010/c m s =?，普朗克常量34

6.6310J s h -=??，假定所发出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λ光子能量为

y hc

E λ

=

设灯泡每秒内发出的光子数为n ，灯泡电功率为P ，则

kP n E

=

式中，5%k =是灯泡的发光效率。联立①②式得

kP n hc

λ

=

代入题给数据得

1911.410s n -=?

19.（09·宁夏·35.（2））一棱镜的截面为直角三角形ABC ，∠A=30o

，斜边AB ＝a 。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

sin sin i

n r

= ① 由已知条件及①式得

030r = ②

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

3

8

AF a = ③

即出射点在AB 边上离A 点3

8

a 的位置。

如果入射光线在法线的左侧，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

060θ= ④

设全发射的临界角为c θ，则

1

sin c n

θ=

⑤ 由⑤和已知条件得

045c θ= ⑥

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=0

90

a 2BD AF =- ⑦

0sin 30BE BD = ⑧

联立③⑦⑧式得

1

8

BE a = ⑨

即出射点在BC 边上离B 点18

a 的位置。

解析：设折射角为α，玻璃砖的厚度为h ，由折射定律n =

sin θsin α ，且n =c

v

，在玻璃砖中

的时间为t =h vcos α ，联立解得t 2

∝n 4n 2- sin 2θ

，红光频率较小，θ为零时，t 1＜t 2，θ

为90°时，趋近渐近线，初步判定该函数为单调函数，通过带入θ为其它特殊值，仍然有t 1＜t 2，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 =l d

λ可知，由于紫光的波长比红光的波长短，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 )

A.2

B.1.5

C.3

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?=∠=∠60COD AOD ，所以?=∠30OAB ，玻璃的折射330sin 60sin =?

?

=

n . 6.（08·重庆·19）如图是一个

1

4

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EE 1、FF 1、 GG 1、HH 1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 =5

3

,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 3

5

=n 可知其临界角C 满足：5

3

n 1sinC ==

,可求出GG 1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NG

1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.2.5～3.5um

B.4～4.5um

C. 5～7um

D. 8～13um

解析：由图可知，8～13um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）当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°