专题04 光学版块大题综合-【冲刺双一流之大题必刷】备战2024年高考物理冲刺双一流之大题必刷满分冲刺（新高考湖南专用）

专题04 光学版块大题综合 一、解答题 1．（2023春·湖南·高三校联考阶段练习）如图所示，某均匀透明体由半球体和圆柱体拼接而成，O为球心，E为最高点，从D点射入的光线1恰好从N点射出，从C点射入的光线2从F点（图中未画出）射出，已知C、D两点将弧ME三等分，单色光线1，2均平行于MN，不考虑光线在透明体中的反射，求： （1）该透明体对单色光的折射率n； （2）光线1、2在透明体中传播的时间的比值k。 2．（2023·湖南·高三专题练习）如图所示，是一个等腰梯形玻璃砖的横截面，，，。一束光线从边上的点平行于边射入玻璃砖，折射后照射到边的中点，且。 （1）玻璃砖的折射率是多少？ （2）作出光在玻璃砖中的光路图并写出必要的文字说明，求出光从玻璃砖中出射点到点的距离是多少？ 3．（2023·湖南·高三专题练习）一细束单色光在三棱镜的侧面上以大角度由D点入射（入射面在棱镜的横截面内），入射角为i，经折射后射至边的E点，如图所示，逐渐减小i，E点向B点移动，当时，恰好没有光线从边射出棱镜，且。求棱镜的折射率。 4．（2023·湖南·模拟预测）如图，一柱形玻璃砖，其横截面为扇形OPQ，扇形的圆心角为111°，半径为R，圆心为O。一束单色光从OP面上紧靠P点的位置射入玻璃砖，入射角为i，此单色光射入玻璃砖后又恰好在玻璃砖圆弧面上M点发生全反射。已知，，光在真空中的传播速度为c。求： （1）玻璃砖对此单色光的折射率n； （2）单色光从P点射入玻璃砖到射出玻璃砖所经历的最短时间t。 5．（2023·湖南·校联考三模）如图所示为一截面是正方形的玻璃砖，一束单色光从截面边中点沿与边夹角为角射入玻璃砖，在边的点射出，方向如图所示，的长度为正方形截面边长的四分之一。若光在边上的反射点为（点在边上未标出），已知，。求该单色光在玻璃中的折射率。    6．（2023·湖南·统考模拟预测）如图甲所示，AB为半球形介质的直径，O为圆心，从O点左侧E点用红外线激光笔射入的红外线进入半球形介质后在其上表面的C点恰好发生全反射，已知临界角C=45°。 （1）求半球形介质对红外线的折射率； （2）用和半球形介质相同的材料制成上下两表面不平行的玻璃砖，其横截面如图乙所示，红外线从玻璃砖上表面的D点射入，入射角从0逐渐增大，当入射角达到45°时，玻璃砖下表面恰好没有红外线射出，求∠PQN的大小。    7．（2023·湖南岳阳·统考模拟预测）某同学研究安全防盗门上的观察孔（俗称“猫眼”），房间里的人通过移动位置刚好能看到门外全部的景象，猫眼的平面部分正好和安全门内表面平齐，球冠的边缘恰好和防盗门外表面平齐。他将该材料从“猫眼”里取下，如图所示，CD是半径为d的一段圆弧，圆弧的圆心为O，∠COD＝60°，Ox轴是材料的对称轴，他将一束平行于x轴的光照射到该材料，结果最外侧的光线射到x轴上的E点，测得OE的长度为。求： （1）该材料的折射率； （2）防盗门的厚度。    8．（2023春·湖南长沙·高三校考阶段练习）固定的半圆形玻璃砖半径为R，横截面如图所示，O点为圆心，为直径的垂线，足够大的光屏紧靠玻璃砖右侧且垂直于。由a，b两种单色光组成的细光束沿半径方向射向O点，入射光线与间的夹角为。已知a光的折射率为，b光的折射率为。若对于该玻璃砖光线发生折射时可以不考虑其反射光线。求： （1）当光屏上有两个光斑时，角的范围； （2）当时，光屏上两光斑之间的距离。 9．（2023·湖南·高三专题练习）大部分高层建筑都会采用断桥铝窗，隔热隔音效果好，也提高了建筑内的采光率，断桥铝窗一般都是用中空玻璃，如图甲所示。某一断桥铝窗其剖面及尺寸示意图如图乙所示，双层中空玻璃由两层玻璃加密封框架，形成一个夹层空间，隔层充入干燥空气，每单层玻璃厚度为d，夹层宽度为l，一光束沿与玻璃垂直面成i=53°角从墙外经双层中空玻璃射入室内（光束与玻璃剖面在同一平面上），光线通过玻璃后入射光线与出射光线会有一个偏移量（两光线垂直距离），玻璃折射率，光在空气中的速度近似为c，sin53°=0.8，cos53°=0.6。求： （1）这束光通过中空玻璃从室外到室内的偏移量h； （2）这束光通过中空玻璃从室外到室内的时间t。 10．（2023·湖南·高三专题练习）截面为等腰直角三角形ABC的三棱镜如图所示，D为BC的中点，AB边长为d，一束激光从D点射入三棱镜，不断改变入射角，使激光束能从三棱镜中射出，已知三棱镜对该单色光的折射率为，不考虑光在三棱镜中发生折射时产生的反射光线，求在AC边有光线射出的部分长度。 11．（2023·湖南·高三专题练习）用同种透明玻璃材料制成的工件，由一个长度为L=2m的圆柱体和半球体构成。圆柱体的底面半径和半球体的半径均为R=0.4m，该工件的截面如图所示，图中OO′为该工件的主光