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（新高考山东专用）

专题04 光学版块大题综合 一、解答题 1．（2023·山东·高三专题练习）宇航员王亚平在太空实验授课中，进行了水球光学实验（图甲）．某同学在观看太空水球光学实验后，找到一块环形玻璃砖模拟光的传播．如图乙所示横截面为圆环的玻璃砖，其内径为R，外径为．一束单色光在纸面内从A点以的入射角射入玻璃砖，经一次折射后，恰好与玻璃砖内壁相切。求： （1）玻璃砖对该单色光的折射率； （2）为使光在玻璃砖内壁表面上发生全反射，入射角i的最小正弦值． 2．（2023·山东·模拟预测）如图所示，游泳池中水的深度为2.65m，一小孩在游泳池水面上游泳，某时刻他看到自己正下方的泳池底部a点有一单色光源，当他沿直线运动3m时恰好看不到光源并停止运动，已知光在真空中传播速度为，2.65在计算时可简化为。求： （1）游泳池中水的折射率（结果用分数表示）； （2）此时单色光源发出的光到达小孩所在处水面的时间（保留两位有效数字）。    3．（2023·山东·高三专题练习）如图所示，某透明材料的横截面是半径为的半圆，为直径，O为圆心。P为圆周上的一点，P到的距离为；透明材料的折射率为，底面用吸光材料涂黑。入射光平行于射向圆面上的P点，经两次折射后射出。已知真空中的光速为，求： （1）出射光线与开始的入射光线间的夹角； （2）光通过透明材料的时间。    4．（2023·山东·高三专题练习）某著名冰雕节上展出的一块边长为的立方体冰块，如图所示。该冰块是由水溶解了适量盐后冰冻而成，底层不透光。在冰块的几何中心有一单色点光源S，该单色光对冰块的折射率，真空中光速。不考虑光在冰块内部的多次反射。求； （1）S发出的光能从立方体表面射出的总面积； （2）将点光源S移到立方体底面ABCD中心，S发出的光在立方体内传播的最长时间。 5．（2023·山东·模拟预测）城市音乐喷泉水下有好多彩灯，如图所示为圆形的水池俯视图，池边底部有一小彩灯S，小彩灯S到水面的距离，已知水的折射率为。已知当很小时，有，求： （1）观察者在S正上方看到的小彩灯深度； （2）照亮的水面区域离小彩灯最远的水平距离。    6．（2023·山东·高三专题练习）一个折射率、半径、底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，横截面如图所示，底面圆的半径是球半径的倍。一条光线从玻璃球冠上表面的点通过球心射到球冠的底面点，该光线与底面的法线间的夹角，观测到射出光线的延长线恰好垂直底面且过底面边缘的点。已知光在真空中的传播速度。求： （1）光线射出球冠形玻璃球时的折射角； （2）光线在球冠形玻璃球中传播的时间。（结果可保留根号）。    7．（2023春·山东烟台·高三统考期中）光纤通信作为一门新型技术，以其通信容量大、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。但光纤光缆在转弯的地方弯曲半径不能太小，否则影响正常通信。如图所示，模拟光纤通信，将直径为d的圆柱形玻璃棒弯成圆环，已知玻璃的折射率为，光在真空中的速度为c，要使从A端垂直入射的光线能全部从B端射出。求： （1）圆环内径R的最小值； （2）在（1）问的情况下，从A端最下方入射的光线，到达B端所用的时间。    8．（2023·山东聊城·校联考模拟预测）某实验小组为测量液体的折射率，在液体内部深度处放置一单色点光源S，此时在液面上可观察到直径的圆形光斑，AB为圆形光斑的直径，如图所示。现使点光源在图示截面内沿某方向做初速度为零的匀加速直线运动，发现圆形光斑最左侧在A位置不动，最右侧从B点开始沿液面以大小为的加速度向右移动。不考虑光线的多次反射，，。求： （1）该液体的折射率； （2）点光源S移动的加速度大小和方向。 9．（2023·山东日照·日照一中校考模拟预测）如图所示为一放在水平桌面上的玻璃砖的扇形横截面，该扇形所对圆心角为135°、半径为R，AC上涂有吸光材料。一细光束始终平行于桌面从AB上射入玻璃砖，光束在AB上的入射点以非常小的速度匀速由A移向B的过程中，圆弧面上有光射出和无光射出的时间之比为。光在真空中的速度为c。求： （1）玻璃砖对光的折射率； （2）光恰好在圆弧面发生全反射时，光线在玻璃砖内传播的时间（可用含正、余弦值的式子表示）。 10．（2023·山东济南·济南市历城第二中学校考模拟预测）在河中用鱼叉捕鱼时，渔民们都知道不能直接朝看到鱼的方向掷出鱼叉。若图中渔民在（其眼睛）距河面1.8m处看到视线与水面成37°的方向有一条鱼，鱼在水深为1.6m的河底，水的折射率为，，。请帮该渔民估算： （1）鱼距离他的实际水平距离多远； （2）假设鱼叉掷出后做直线运动，为使鱼叉命中目标，他应该瞄准与水面成角的方向掷出鱼叉，求。 11．（2023·山东·统考二模）如图示长方体容器，已知长，宽，高，其中A＇B＇C＇D