专题04 光学-5年（2020-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（山东专用）（解析版）.docx

2020-2024年五年高考真题分类汇编

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专题04光学

考点

五年考情（2020-2024）

命题趋势

备考策略

考点1光的反射和折射（5年6考）

2024·山东卷·T15

2023·山东卷·T16

2022·山东卷·T7

2021·山东卷·T15

2020·山东卷·T9

2020·山东卷·T3

光的折射定律、折射率、全反射现象的考查常以计算题形式出现，是命题热点、常考点；光的干涉、衍射和相对论基本假设则常以选择题形式出现．

趋势分析：预计以后高考对本专题的考查仍然以光的折射、全反射等光的传播规律作为主要命题方向，但对于光的干涉、衍射、偏振等内容的重要结论也需识记．

该部分内容主要以几何光学为主，以光的折射现象、全反射现象为主要命题点，需要理解光的干涉、衍射、偏振等；对于本部分的实验，要注意对其原理、器材、步骤、数据处理方法、误差分析等的理解。

常见题型有：①光的折射和全反射；②光的干涉和衍射；③光学与数学知识的综合应用；④电磁场理论与电磁波的性质；⑤电磁振荡与电磁波谱；⑥对相对论的初步认识。

考点2光的干涉衍射和偏振（5年4考）

2024·山东卷·T4

2023·山东卷·T5

2022·山东卷·T10

2021·山东卷·T7

考点01光的反射和折射

1、（2024·山东卷·T15）某光学组件横截面如图所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径为R；直角三棱镜FG边的延长线过O点，EG边平行于AB边且长度等于R，∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光线以θ角入射到EF边发生折射，折射光线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜对该单色光的折射率均为1.5。

（1）求sinθ；

（2）以θ角入射的单色光线，若第一次到达半圆弧AMB可以发生全反射，求光线在EF上入射点D（图中未标出）到E点距离的范围。

【答案】（1）；（2）

【解析】

（1）由题意设光在三棱镜中的折射角为，则根据折射定律有

由于折射光线垂直EG边射出，根据几何关系可知

代入数据解得

（2）根据题意作出单色光第一次到达半圆弧AMB恰好发生全反射的光路图如图

则根据几何关系可知FE上从P点到E点以角入射的单色光线第一次到达半圆弧AMB都可以发生全反射，根据全反射临界角公式有

设P点到FG的距离为l，则根据几何关系有

又因为

联立解得

所以光线在EF上的入射点D到E点的距离范围为

2、（2023·山东卷·T16）一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为，折射率为n（）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。

（1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值；

（2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。

【答案】（1）；（2）

【解析】

（1）由题意可知当光在两侧刚好发生全反射时从M下端面出射光与竖直方向夹角最大，设光在M下端与竖直方向的偏角为α，此时

可得

又因为

所以

（2）根据题意要使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，光路图如图所示

则玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围应该为

当距离最近时有

当距离最远时有

根据（1）可知

联立可得

所以满足条件的范围为

3、（2022·山东卷·T7）柱状光学器件横截面如图所示，右侧是以O为圆心、半径为R的圆，左则是直角梯形，长为R，与夹角，中点为B。a、b两种频率的细激光束，垂直面入射，器件介质对a，b光的折射率分别为1.42、1.40。保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，能在面全反射后，从面射出的光是（不考虑三次反射以后的光）（）

A.仅有a光 B.仅有b光 C.a、b光都可以 D.a、b光都不可以

【答案】A

【解析】

当两种频率的细激光束从A点垂直于AB面入射时，激光沿直线传播到O点，经第一次反射沿半径方向直线传播出去。

保持光的入射方向不变，入射点从A向B移动过程中，如下图可知，激光沿直线传播到CO面经反射向PM面传播，根据图像可知，入射点从A向B移动过程中，光线传播到PM面的入射角逐渐增大。

当入射点为B点时，根据光的反射定律及几何关系可知，光线传播到PM面的P点，此时光线在PM面上的入射角最大，设为，由几何关系得

根据全反射临界角公式得

两种频率的细激光束的全反射的临界角关系为

故在入射光从A向B移动过程中，a光能在PM面全反射后，从OM面射出；b光不能在PM面发生全反射，故仅有a光。A正