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（新高考江苏专用）

专题04 光学版块大题综合 一、解答题 1．（2023春·江苏镇江·高三校考阶段练习）如图所示，一球心在O点的匀质玻璃球半径为R，球面内侧S点有一点光源，其发出的一束单色光从球面P点平行于直径SQ射出，已知此种玻璃的折射率为，真空中光速为c。求： （1）光线SP与直径SQ的夹角角的大小； （2）从光源S发出的光线经多次全反射回到S点的最短时间。    2．（2022秋·江苏连云港·高三江苏省灌云高级中学校考阶段练习）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ，MN＝2NP，其折射率为 。一束单色光在纸面内以α＝45°的入射角从空气射向MQ边的中点O，则该束单色光 （1）在MQ边的折射角β； （2）在玻璃中的速度多大（已知在真空中的速度为c）； （3）试讨论能否从MN边射出。 3．（2022秋·江苏苏州·高三统考阶段练习）如图所示，一种光学传感器是通过接收器Q接收到光的强度变化而触发工作的。当光从挡风玻璃内侧P点以入射角α=30°射向外侧M点时，其折射光线与反射光线恰好垂直；而当光从P点射向外侧的N点时，刚好发生全反射并被Q接收，已知光在真空中的传播速度为c，PQ的距离为L，求： （1）玻璃的折射率； （2）光由P点经全反射到达接收器Q的时间。 4．（2023·江苏南通·江苏省如东高级中学校联考模拟预测）如图所示是截面为等边三角形ABC的玻璃砖，边长为20cm。现有一红色细光束从AC边中点D与AC边成角入射，从AB边上的F点（图中未画出）射出。已知出射光线与入射光线的偏转角为，已知真空中光速。求： （1）该玻璃砖对红光的折射率n； （2）红光从D传播到F所用传播时间t。 5．（2023·江苏南京·校考二模）如图所示，一个横截面为直角三角形ABC的三棱柱玻璃砖，顶角。某种单色光在该玻璃砖中的临界角为C=45°，该单色光从AC边的中点O以入射角射入，已知真空中的光速为c，AC边长度为，求： （1）该单色光在界面AC上的折射角； （2）该单色光在玻璃砖中的传播时间。 6．（2023·江苏·统考二模）如图所示，一透明材料块，下部是半径为R、高3R的圆柱体，上部为半径为R的半球，O1为球心，O1O2为中心轴，在O1正下方距离R处有一个点光源S，向各个方向发光。 （1）若该材料的折射率，光线SA与轴成α角，照射到表面A点后恰能平行中心轴出射，求α角的大小； （2）不考虑光的反射，若要使该透明材料块表面各处均有光线出射，该材料的折射率不能超过多大？ 7．（2023·江苏·模拟预测）如图所示，三角形ABC为某透明介质的横截面，O为BC边的中点，位于截面所在平面内的一束光线自O以角度i入射，第一次到达AB边恰好发生全反射。已知，BC边长为L，该介质的折射率为。求： （1）入射角i； （2）从入射到发生第一次全反射所用的时间（设光在真空中的速度为c，可能用到：或）。 8．（2023·江苏连云港·统考模拟预测）如图为某种透明材料制成半径为R的半球体，直径AB外表面涂有水银，球心为O且。一单色光从P点射入半球，经AB面反射后从圆弧面BP上某点射出。已知光线在P点的入射角，折射角（未画出），光在真空中传播速度为c，不考虑光在半球面上的反射。求： （1）该透明材料的折射率n； （2）光在球内传播的时间t。 9．（2023·江苏·模拟预测）天文学中规定，太阳发出的光与地球上某点相切时，为该点对应的日出时刻。由于大气层的存在，我们看到的日出时间相对于没有大气层会提前，如图所示，地球自转方向为顺时针，对应A点为日出时刻，假设地球大气层可以看作是折射率均匀的介质，其折射率为1.0003，厚度，地球可视为半径的球体，春分日，一个天文爱好者在赤道上某点观测日出，已知地球的自转周期为，求： （1）当其观察到第一道曙光进入眼睛时，此光线在进入大气层后对应的折射角。 （2）相对没有大气层观测者看到日出提前了多长时间。（相应角度的正弦值见下表） 角度值 85.6 85.8 85.9 正弦值 0.9965 0.9966 0.9968 0.9969 0.9971 0.9972 0.9973 0.9974    10．（2023·江苏苏州·统考三模）如图为浮筒式航标灯的示意图，圆柱形浮筒半径R=4a、长L=18a，浮筒上表面中央竖直固定一高为h=3a的细立柱，立柱顶端有一发光灯泡（可看作点光源），静止时浮筒水面以下部分的长度为12a，已知水深为H=20a，水的折射率，水面平静水底平坦。现让浮筒在水中上下自由运动，当浮筒上表面与水面相平时速度恰好为零。（不计阻力） （1）证明浮筒做简谐运动； （2）求运动过程中水底阴影的最大面积S。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）    11．（2022秋·江苏·高三校联考阶段练习）如图所