专题16 几何光学问题的综合分析-2022年高二物理月考期中期末考试试题汇编（选择性必修第一册）

专题16几何光学问题的综合分析 1.(2020-2021学年·江苏高二期末)如图甲所示，射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。 (1)设小昆虫位置在P点，射水鱼的眼睛在Q点，请在图乙中作出光从P到Q的大致光路图。 (2)已知水的折射率为n，射水鱼看到水面上的景物出现在一个倒立的圆锥里，求这个圆锥形的顶角(结果用三角函数表示)。 2.(2021·山东莒县高二期中)如图，△ABC是一直角三棱镜的横截面，∠A＝90°，∠B＝60°。一细光束从BC边的D点入射，折射后，射到AC边的E点，并在E点恰好发生全反射，后经AB边的F点射出。已知反射光线EF平行于棱镜的BC边，AC＝d，E点恰好是AC的中点。不计多次反射。 (1)棱镜的折射率n； (2)光束从BC边的D点入射时，入射角的正弦值sin α； (3)光束在三棱镜中的传播时间t。 3.[2021·1月广东学业水平选择考适应性测试，16(2)]如图所示，救生员坐在泳池旁边凳子上，其眼睛到地面的高度h0为1.2 m，到池边的水平距离L为1.6 m，池深H为1.6 m，池底有一盲区。设池水的折射率为。当池中注水深度h为1.2 m和1.6 m时，池底盲区的宽度分别是多少。 4.(2020-2021学年·海原县一中高二月考)如图所示，光线以入射角i从空气射向折射率为的透明介质表面。 (1)当入射角i＝45°时，求反射光线与折射光线的夹角θ； (2)当入射角i的正弦值sin i为何值时，反射光线与折射光线间的夹角等于90°？ 5.(2020-2021学年·古浪县二中高二期中)如图所示，某透明液体深1 m，一束与水平面成30°角的光线照向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为45°。试求： (1)该液体的折射率； (2)进入液面的光线经多长时间可以照到底面。 6.(2020-2021学年·四川遂宁高二期末)如图所示，真空中一个半径为R、折射率为的透明玻璃半球体，O为球心，轴线OO′水平，位于轴线上O点左侧处的点光源S发出一束与OO′夹角θ＝60°的光线射向半球体，已知光在真空中传播的速度为c。不考虑光线在玻璃半球体圆弧界面上的反射，求： (1)光线进入玻璃半球体时的折射角r； (2)光在玻璃半球体内传播的时间t。 7.(2020-2021学年·北京延庆高二期末)如图所示，一个圆柱形储油桶。当桶内加入一定深度的油，让一束光从空气斜射到油的表面，使入射角为α＝45°，测得油中的折射角β＝30°。已知光在真空中的光速为c＝3.0×108m/s。求： (1)油的折射率n； (2)光在油中传播的速度v的大小； (3)如果光由油斜射入空气，要使光线不射出液面，入射角至少为多大？ 8.(2020-2021学年·湖北高二期中)如图所示，用未知材料做成圆柱形透明砖，截面半径为R，侧边除一小孔S外都涂有反射层，一束激光从小孔S射入，入射光线与处于同一圆形截面平行的直径间距为R，发现光线经过三次反射后又从小孔S射出。已知光在真空中的速度为c。求： (1)该材料的折射率； (2)光在透明砖内的传播时间。 9.(2020-2021学年·江苏海安中学高二期中)一足够长且宽为L的长方体透明介质与右侧的荧光屏平行放置，其右表面距离荧光屏的距离也为L，在透明介质的左侧L处有一点光源S，该光源在荧光屏上的投影点为O，点光源S发出一细光束，光束与透明介质表面呈α＝45°，细光束经透明介质折射后射到荧光屏上的A点，经测量可知AO两点之间的距离为L，已知光在真空中的速度为c。求： (1)该透明介质的折射率； (2)细光束从发出到到达荧光屏上的时间。 10.(2020-2021学年·吉林高二期末)如图所示，AB为空气与某种介质的界面，直线MN垂直于界面AB，光由空气射入折射率n＝的这种介质。已知光在空气中的传播速度约为3×108 m/s，求： (1)当入射角i=60°时，折射角r； (2)光在这种介质中的传播速度大小v； (3)若光由这种介质射向空气，发生全反射的临界角的正弦值sin C。 11.(2020-2021学年·浙江东阳中学高二期中)如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A＝30°，∠B＝60°。 一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，在AC边发生反射后从BC边的M点射出，若光线在P点的入射角和在M点的折射角相等。 (1)求三棱镜的折射率； (2)在三棱镜的AC边是否有光线透出？写出分析过程。(不考虑多次反射) 12.(2020-2021学年·枣庄市三中高二月考)如图所示，有一横截面为四分之一圆的玻璃棱镜，圆心为O，半径为R。以O为原点建立直角坐标系xOy，两个半径恰好与两个坐标轴重合，单色光在0<y<R范围内从第二象限沿x轴正方向射向棱镜。已知棱镜对该单色光的折射率为，真空中光速为c。则： (1)