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1、狼-高考一轮复习考点及考纲解读（13）十三、光的反射和折射内容要求说明89光的直线传播。本影和半影90光的反射，反射定律。平面镜成像作图法91光的折射，折射定律，折射率。全反射和临界角92光导纤维93棱镜。光的色散IIIIIII名师解读光的反射和折射是高考中常出现的内容之一。题目类型多为选择题，偶尔也有计算题或实验题。反射定律、折射定律、折射率、全反射和临界角、光的色散是重点考查的内容，其中折射率、全反射、色散命题频率较高。这部分知识还可能与力学中的直线运动、平抛运动、圆周运动、万有引力定律等相结合来命题。复习中除掌握以上重要知识外，对光的直线传播、本影和半影、光速等也要理解。样题解读图131
2、【样题1】如图131甲所示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴正方向发生变化。现有一单色光a从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，且单色光a在该材料内部的传播路径如图131乙所示。则折射率沿y轴正方向可能发生的变化是A折射率沿y轴正方向均匀减小B折射率沿y轴正方向均匀增大C折射率沿y轴正方向先均匀减小后均匀增大D折射率沿y轴正方向先均匀增大后均匀减小分析 单色光a进入光学材料后，在沿y轴正方向传播过程中，折射光线越来越偏离法线方向，说明折射率沿y轴正方向均匀减小，在图像对应的最高点处发生全反射，A项正确。本题也可类比为从水下射向空气的光线，得
3、出越向上方，折射率越小的结论。答案 A解读本题对课本中的“蒙气差”加以改造升华，涉及到光的折射、折射定律、折射率、全反射等知识点，考查理解能力、推理能力和应用数学处理物理问题的能力，体现了考试大纲中对“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”和“必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析”的能力要求。有些考生只看到光从左侧进入光学材料，而不分析折射率沿y轴正方向的变化情况造成错选。【样题2】据报道，2008年北京奥运会，光纤通信网将覆盖所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务。光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输。如图132
4、所示，一条圆柱形的光导纤维，长为L，它的玻璃芯的折射率为n1，外层材料的折射率为n2，光在空气中的传播速度为c，若光从它的一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为t，则下列说法中正确的是（图中所标的为全反射的临界角，）图132A， B，C， D，分析 为使光线从折射率为n1的玻璃芯射向折射率为n2的玻璃芯时发生全反射，应使，光从一端射入经全反射到一端射出，所需的最长时间为，由几何关系，又，以上几式联立解得，B项正确。答案 B解读本题涉及到折射率、全反射、临界角、光导纤维等知识点，考查理解能力和推理能力，体现了考试大纲中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们
5、在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。本题要利用光的全反射规律，结合相关的几何条件进行判断。图133【样题3】卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理，如图133所示，图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）。已知尺子距离M为2m，若反射光斑在尺子上移动2cm，则平面镜M转过的角度是_rad。分析 由数学关系，反射光线转过的角度rad，根据光的反射
6、定律，平面镜M转过的角度为rad。答案 0.005解读本题涉及到光的反射、反射定律、卡文迪许扭秤等知识点，考查理解能力和推理能力，体现了考试大纲中对“理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用”和“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”的能力要求。本题要注意隐含条件：平面镜转过q角，反射光线转过2q角。【样题4】如图135所示，空气中一块圆截异型玻璃砖，折射率为，现有APOB图135一束细光束，垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，角AOB为135，圆半径为r。则入射点P距
7、圆心O的距离为Arsin15 Brsin7.5CrDrAPOB45图136分析 一束细光束垂直射到AO面上，经玻璃砖反射、折射后，经OB面平行返回，因角AOB为135，所以从OB面出射的光线的折射角为45，根据折射定律有sinsin45解得：30根据几何关系及光的反射的知识得：152，即7.5，故OPrsin7.5。答案 B解读本题涉及到光的反射、反射定律、光的折射、折射定律、折射率等知识点，考查推理能力和应用数学处理物理问题的能力，体现了考试大纲中对“能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断”和“必要时能运用几何图形、函数图像进行表达、
8、分析”的能力要求。考生见到几何光学题要先画好光路图，利用光的反射定律、折射定律，结合相关的几何条件列式求解。权威预测PSO图1341（四邯郸中2011届高三模拟考试，中档题）如图134所示，一平面镜放在半径为r的圆上P点处，并绕P点以角速度沿逆时针方向匀速旋转。某时刻点光源S沿半径SO方向发出一束细光束刚好垂直射到平面镜P点处，当平面镜转动时，反射光线射到圆上形成的光点在圆上移动，在镜转过的过程中，此光点的运动情况是A变速圆周运动，且运动速率越来越大B匀速圆周运动，且运动速率为2rC匀速圆周运动，且运动速率为4rD变速圆周运动，且运动速率越来越小2（容易题）公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度
9、的若干彩灯，在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积，下列说法正确的是A红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较小B红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较小COAB图13C红灯看起来较浅，红灯照亮的水面面积较大D红灯看起来较深，红灯照亮的水面面积较大3（容易题）如图13所示，一条红色光线和另一条紫色光线以不同的角度同时沿不同的半径方向射入同一块半圆形玻璃砖，其透射光线都是由圆心O点沿OC方向射出，则可知AAO是红光，它穿过玻璃砖所需时间较长BBO是红光，它穿过玻璃砖所需时间较短CAO是紫光，它穿过玻璃砖所需时间较长DBO是紫光，它穿过玻璃砖所需时间较短EFGH图134（中档题）如图13所示，
10、有三块截面为等腰直角三角形的透明材料（图中的、）恰好拼成一个正方形棱镜。从E点垂直于边射入的单色光在F处发生全反射，在G、H连续发生两次折射后射出。若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v1、v2、v3，下列关系式中正确的是A BC D5（中档题）太阳小孔圆筒图13某研究性学习小组首先根据小孔成像原理估测太阳半径，再利用万有引力定律估算太阳的密度。如图13所示，准备的器材有：不透光圆筒，一端封上不透光的厚纸，其中心扎一很小很小的细孔，另一端封上透光的薄纸；毫米刻度尺.已知地球绕太阳公转的周期为T，万有引力常量为G。求：(1)简述根据小孔成像原理估测太阳半径R的过程。(2)利用万有引力定律推算太
11、阳密度。参考答案1C 解析：根据反射定律，平面镜以角速度匀速转动时，任意时间ts内转过角度t，反射光线转过角度2t，光点与O点的连线转过角度4t，可见光点做匀速圆周运动，且运动速率v4r，C项正确。CCrh图132D 解析：红光的折射率n较小，光线从水中折向空气中偏较小，用眼睛向下看到的像较深；水面上被照亮的面积，是由光源射向水面，刚好发生全反射的那些光线围成的，如图13所示，由，rhtanC，h相同，红光的折射率n较小，临界角C较大，r较大，照亮的水面面积较大，D项正确。3BC 解析：由图及折射定律知，玻璃对AO的折射率大，对BO的折射率小；由于玻璃对红光的折射率小，对紫光的折射率大，所以B
12、O为红光，AO为紫光。光在介质中的传播速度为，可知红光在玻璃中的速度大于紫光在玻璃中的速度，由知，红光比紫光穿过玻璃所需时间短，所以B项、C项正确。4D 解析：光线从介质射向介质、的交界面，在F处发生全反射，说明折射率，光线从介质射向介质、的交界面，在G处发生折射，进入介质的光线偏向法线，说明折射率，即，由公式，得，D项正确。5（1）见解析 （2）ABDOCdL图13 解析：（1）如图13所示，用不透光圆筒，把有小孔的一端对准太阳，调节圆筒到太阳的距离，在薄纸的另一端可以看到太阳的像。用毫米刻度尺测得太阳像的直径d，圆筒长为L。设太阳的半径为R，太阳到地球的距离为r。由成像光路图可知：ABOCDO，则，即（2）地球绕太阳做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，设太阳质量为M，地球质量为m，则 由密度公式及球体体积公式联立以上各式可得
