15.7光学中STSE问题-2024年高考物理一轮复习100考点100讲

2024年高考一轮复习100考点100讲 第15章 光学 第15.7讲 光学中的STSE问题 【知识点精讲】 光学中的STSE问题主要包括与生活相关、与自然相关、与科技相关等。 【最新高考题精练】 1. （2023高考山东高中学业水平等级考试） 一种反射式光纤位移传感器可以实现微小位移测量，其部分原理简化如图所示。两光纤可等效为圆柱状玻璃丝M、N，相距为d，直径均为，折射率为n（）。M、N下端横截面平齐且与被测物体表面平行。激光在M内多次全反射后从下端面射向被测物体，经被测物体表面镜面反射至N下端面，N下端面被照亮的面积与玻璃丝下端面到被测物体距离有关。 （1）从M下端面出射的光与竖直方向的最大偏角为，求的正弦值； （2）被测物体自上而下微小移动，使N下端面从刚能接收反射激光到恰好全部被照亮，求玻璃丝下端面到被测物体距离b的相应范围（只考虑在被测物体表面反射一次的光线）。 2.（2020高考江苏物理）我国的光纤通信技术处于世界领先水平.光纤内芯（内层玻璃）的折射率比外套（外层玻璃）的_______（选填“大”或“小”）。.某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为，则该内芯的折射率为_______.（取，结果保留2位有效数字） 3.（10分）（2019全国理综I卷34）如图，一般帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3 m。距水面4 m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为53°（取sin53°=0.8）。已知水的折射率为 （i）求桅杆到P点的水平距离； （ii）船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为45°时，从水面射出后仍然照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。 4（2011·浙江理综）“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。下图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为（式中是入射角，是折射角，ν1，ν2 分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同，已知ν2=0.9v1入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为 A. B. C. D. 【最新模拟题精练】 1. （2023天津南开二模）“浸没式”光刻机的原理是一种通过在光刻胶和投影物镜之间加入浸没液体，从而减小曝光波长，提高分辨率的技术，如图所示。若浸没液体的折射率为，当不加液体时（可视为真空）光刻胶的曝光波长为，则加上液体后与不加液体相比，该曝光光波（　　） A. 在液体中的频率变为原来的 B. 在液体中的传播速度变为原来的倍 C. 在液体中的曝光波长约为 D. 传播相等的距离，在液体中所需的时间变为原来的倍 2.（2023山东烟台三模） 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。 3. (2023河北临考信息卷)唐代诗人韩愈的《原道》里“坐井而观天，日天小者，非天小也。”说的是青蛙在井底所能看到的天空是有限的。若深8m、半径为0.5m的井中被灌满水，水的折射率，如图所示，处在井底正中央A处的青蛙沿其正上方上浮，若青蛙想要把井外景物全部尽收眼底，则所处位置与井口水面的竖直距离最远为 A．m B．m C．m D． 5m 4.（2023辽宁沈阳三模）盛京灯会冰雕展，利用现代光雕艺术与传统灯艺相结合，打造璀璨梦幻的现场效 果。如图所示，边长为 2a 的正方体冰块，底面中心有一单色点光源 O，从外面看冰块 的上表面刚好全部被照亮。求： （1）此单色光的折射率； （2）每个侧面，有光射出的面积（不考虑光的反射） 5.（8分）（2023广东汕头二模）为保证泳池夜间安全，需要在泳池铺设池底灯提供光照.如图所示，足够大的泳池中央有一直径为d的圆形池底灯，灯面与池底相平.已知水的折射率为n，水深为h，水面平静，求： （1）灯光在水中发生全反射的临界角C的正切值； （2）在水面上形成的光斑面积S. 6. （2023长春三模）倒挂的彩虹被叫作“天空的微笑”，是由薄且均匀的卷云里面大量扁平的六角片状冰晶（如图甲所示）折射形成。图乙为光线的简化光路图，冰晶的上下表面平行且与侧面垂直，光线从冰晶的上