2015年高考物理光学试题真题赏析

2015年高考物理光学试题真题赏析

◇山东孙方尽

光学是历年高考必考的考点,即便是放在选做题中,每年的各地试卷中也都会出现光学题的身影．光学部分的内容相对简单,但很多同学都无法拿到满分,究其原因是对基础知识掌握不牢固,理解不深入．翻阅近年来高考中出现的光学题,不难发现,其考查内容相对固定,考查方式变化不大,考查难度并不太大,只要在学习中抓住基础知识的学习,做题时耐心、细心,就能够确保不失分．下面结合2015年各地高考真题,让我们熟悉一下光学考查的内容和形式．

1考查光的折射和全反射

这是最常见的考查内容,只需掌握最基本的折射定律和全反射定律,分析清楚光路,即可轻松解题．当然,每年的考查如果只是固定模式的简单考查,就不是高考了,所以在稳定的结构中,命题专家一直在添加很多新的元素,综合性和新颖性并重,比如2015年新课标Ⅱ卷．

图1

例1(2015年全国新课标Ⅱ卷) 如图1所示,一束光沿半径方向射向一块半圆形玻璃砖,在玻璃砖底面上的入射角为θ,经折射后射出a、b2束光线,则________(填正确答案标号,选对1个给2分,选对2个得4分,选对3个得5分,每选错1个扣3分,最低得分0分).

A在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度;

B在真空中,a光的波长小于b光的波长;

C玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率;

D若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,则折射光线a首先消失;

E分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距

由图可知，玻璃砖对a光的折射率大于对b光的折射率,故选项C错误;在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度,故选项A正确;a光的频率大于b光的频率,在真空中,a光的波长小于b光的波长,故选项B正确;若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大,因为a光的折射率大,则折射光线a首先消失,故选项D正确;a光的波长小于b光的波长,分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,故选项E错误．

2对光学实验的考查

实验是物理学的基础,现阶段高考对学生实验能力的考查只能通过卷面试题的形式进行.在设计题目时,命题专家的意图很明显,就是要通过考生解答的情况考查考生是否真正动手做过实验,所以如果条件允许,考生一定要亲手将教材中涉及的实验操作一遍．在光学中最常见的实验是“用双缝干涉测光的波长”和“测量玻璃的折射率”．

图2

例2(2015年北京卷) “测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的2个界面,如图2所示,在玻璃砖的一侧插上2枚大头针P1和P2,用“+”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察并依次插上P3和P4．在插P3和P4时,应使().

AP3只挡住P1的像;

BP4只挡住P2的像;

CP3同时挡住P1、P2的像

“测定玻璃的折射率”实验相对较简单,只要亲手操作过实验,了解实验的具体步骤即可解题,正确选项为C．

3对临界角的考查

临界角问题也是经常出现的考点,一般会以不同频率的光在同一介质中发生折射和全反射为情境来考查,思路比较清晰,只要牢固掌握知识点,类似考题即可迎刃而解．

图3

例3(2015年四川卷) 直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气射入玻璃球的光路如图3所示．a、b光相比().

A玻璃对a光的折射率较大;

B玻璃对a光的临界角较小;

Cb光在玻璃中的传播速度较小;

Db光在玻璃中的传播时间较短

这里主要用到临界角公式sinC=1/n和光在介质中的传播速度公式v=c/n．由图3可直接看出b光的偏折角大,则玻璃对b光的折射率大,所以选项A错误;根据临界角公式sinC=1/n可知,a光的折射率小,所以a光的临界角大,所以选项B错误;知道折射率大小,根据光在介质中的传播速度公式v=c/n可知，b光在玻璃中传播速度较小,选项C正确;在玻璃中传播时间t=s/v,b光的传播路程较大，速度较小,可知b光传播时间较长,选项D错误．

4对透光长度的考查

本类考查更侧重与生活实际的联系,通常需要使用光的直线传播、反射定律、折射定律、全反射定律以及其他光学知识,综合性强,难度大,也是命题的热点题型．

图4

例4(2015年海南卷) 一半径为R的半圆形玻璃砖,横截面如图4所示．已知玻璃的全反射临界角r(r<π/3)．与玻璃砖的底平面成(π/2-r)角度，且与玻璃砖横截面平行的平行光射到玻璃砖的半圆柱面上．经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖底面射出．若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度．

图5

光路图如图5所示,沿半径方向射入玻璃砖的光线,即光线①射到MN上时,根据几何知识入射角恰好等于临界角,即恰好在圆心O处发生全反射.光线①左侧的光线,经球面折射后,射到MN上的角一定大于临界角,即在MN上发生全反射,不能射出.光线①右侧的光线射到MN上的角小于临界角,可以射出,如图光线③与球面相切,入射角θ1=90°,从MN上垂直射出.根据折射定律可得sinθ2=sinθ1/n,根据全反射定律n=1/sinr,两式联立解得θ2=r,根据几何知识,底面透光部分的宽度OE=Rsinr．

以上,只是对2015年出现的部分具有代表性试题的分析,并不能囊括所有光学试题的类型和考点,但是从中应该得到的启发是:解决光学试题的最终要义是夯实基础、灵活运用,这也是高中物理各类考试中一直在倡导的．

(作者单位：山东省济宁市邹城市第一中学)