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题型：解答题题类：难易度：普通

广东省佛山市南海区西樵高级中学2023-2024学年高三下学期3月考试物理试题

在一个平静的湖面上，距离水面高度 $\text{[math]}$ 处有一条水平缆索，缆索上每隔 $\text{[math]}$ 就从站台以速度 $\text{[math]}$ 沿一个方向持续开出一辆缆车。湖水深 $\text{[math]}$ ，缆索中央正下方的湖底有一员潜水员，该潜水员只能看到湖面半径 $\text{[math]}$ 的圆面有亮光，又在透过湖面半径 $\text{[math]}$ 的圆面上才能清晰的看到缆索上的缆车。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，求：

（1）湖水的折射率 $\text{[math]}$ 的大小（用分式表示）；

（2）潜水员最多能清晰的看到缆索上缆车的数量。

举一反三

随着人们生活水平提高，单反相机已进入普通家庭，单反相机是单镜头反光数码照相机，原理就是在胶片平面的前面以45°角安装了一片反光镜，反光镜的上方依次有毛玻璃、五棱镜目镜等，五棱镜将实像光线多次反射改变光路，将影像送至目镜，使观景窗中所看到的影像和胶片上永远一样，这样方便摄影者正确地取景和对焦。某品牌单反相机五棱镜目镜横截面和各部分角度如图所示， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，光线从AB中点P垂直射入，依次经过 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 面的反射后，最后光线从 $\text{[math]}$ 面射出，已知光线恰好能够在 $\text{[math]}$ 面上发生全反射，光在真空中的速度为 $\text{[math]}$ 。求：

（1）五棱镜的折射率；

（2）光线从射入五棱镜到射到 $\text{[math]}$ 面的时间。

导光柱是将光以最小的损耗从一个光源传输到距离该光源一定距离的另一个点的装置，其中，光滑内凹输入端的导光柱将有效提高光线捕获能力。如图所示为某一导光柱的纵截面简化示意图，导光柱下端AEB为半球凹形输入端，半径为 R，O为圆心，导光柱横截面直径与半圆形直径相等，其高度为L（L>2R）。球心O 处有一点光源，能发出各个方向的单色光，该纵截面内光线超过一定的角度范围会在进入导光柱后被折射出AD或BC侧面，从而导致光传输的损耗。已知导光柱的折射率为 $\text{[math]}$ ，求：

（1）光源在该纵截面内出射光线进入导光柱后不被折射出AD 或BC 侧面的角度范围 $\text{[math]}$ ；

（2）点光源发射出的不被折射出AD 或BC 侧面的光线到达输出端CD的最长时间t。

如图甲为一种检测油深度的油量计，油量计竖直固定在油桶内，当入射光竖直向下照射时，通过观察油桶上方的矩形窗口亮暗两个区域可确定油量。图乙是油量计结构图，它是一块锯齿形的透明塑料，锯齿形的底是一个等腰直角三角形，最右边的锯齿刚接触到油桶的底部，已知透明塑料的折射率小于油的折射率，则下列说法正确的是（　　）

半圆柱形玻璃砖的底面镀有一层反射膜， $\text{[math]}$ 为玻璃砖的半圆形横截面，M为最高点，O为圆心，半径为R。一束宽为R的平行光的下边恰好沿着底边 $\text{[math]}$ ，如图所示。其中从A点射入的光线经玻璃折射后从B点射出，已知A、B两点距离 $\text{[math]}$ 分别为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ ，不考虑圆弧面上的反射光线，下列说法正确的是（　　）

某种嵌在地面下的彩灯竖直截面（经过对称轴）的简化示意图如图所示，上表面是直径为6cm的圆，竖直截面是规格为6cm×7cm的长方形透明材料，中央竖线上有间隔均匀的7个灯槽，在灯槽4位置放入能发绿光的灯珠M后，发出的光线恰好在透明材料的上表面边缘发生全反射。下列说法正确的是（　　）

一透明玻璃砖的横截面由圆心为O的 $\text{[math]}$ 圆和顶点为O的等腰三角形OAB组成，如图所示，圆的半径和三角形的腰长均为R。一细光束从A点以 $\text{[math]}$ 的入射角射入玻璃砖，射出玻璃砖的光束与入射光束平行。已知光在真空中的传播速度为c。

（1）求玻璃砖对该光束的折射率；

（2）若细光束从A点垂直AB面射入，求光从A点射入到第一次射出所用的时间。

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