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题型：解答题题类：模拟题难易度：普通

重庆市2021届普通高中物理学业水平选择性考试适应性测试试卷

将自然光引入室内进行照明是一种新型的绿色能源技术。某科技兴趣小组设计了一种接收太阳光的实验装置，如图为过装置中心轴线的截面，上部的集光球是半径为R的某种均匀透明材料的半球体，下部为导光管，两部分的交界面是PQ。若只有PQ上方高度 $\text{[math]}$ 范围内的光束平行于PQ射入后，能直接通过PQ面进入导光管（不考虑集光球内表面的反射），求该材料的折射率。

举一反三

如图所示为半径为 $\text{[math]}$ 的半圆形匀质玻璃柱体的横截面， $\text{[math]}$ 为圆弧的圆心， $\text{[math]}$ 为直径。与截面平行的平行单色光束以 $\text{[math]}$ 的入射角射到直径 $\text{[math]}$ 部分。已知玻璃柱体对该单色光的折射率为 $\text{[math]}$ ，光在真空中的传播速度为 $\text{[math]}$ ，不考虑光线在玻璃柱体内的反射。求：

（1）圆弧 $\text{[math]}$ 上有光射出的弧长与总弧长的比值；

（2）能从圆弧 $\text{[math]}$ 上射出的光在该玻璃柱体中经过的最长时间。

一种测量液体折射率的V形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘合，并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜水平射入，通过液体后从右边棱镜射出，其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为 $\text{[math]}$ ，光在棱镜和液体中的传播速度分别为 $\text{[math]}$ ，则（　　）

一半径为R的四分之一圆柱体放置在水平面上，圆柱体由折射率为 $\text{[math]}$ 的玻璃制成。现有一束与水平面平行且与圆柱体横截面平行的光线射到圆柱体表面上，射入柱体后再从竖直表面射出，如图所示。已知入射光线与桌面的距离为 $\text{[math]}$ ，光在真空中的传播速度为c， $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，求：

（ⅰ）出射角 $\text{[math]}$ 的正弦值；

（ⅱ）光穿越玻璃柱体的时间。

如图，有一玻璃圆柱体，横截面半径为 $\text{[math]}$ ，长为 $\text{[math]}$ 。一点光源在玻璃圆柱体中心轴线上的 $\text{[math]}$ 点，与玻璃圆柱体左端面距离 $\text{[math]}$ ，点光源向各个方向发射单色光，其中射向玻璃圆柱体从左端面中央半径为 $\text{[math]}$ 圆面内射入的光线恰好不会从柱体侧面射出。光速为 $\text{[math]}$ ；求：

（1）玻璃对该单色光的折射率；

（2）该单色光通过玻璃圆柱体的最长时间。

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。

如图甲所示，三棱镜的横截面 $\text{[math]}$ 为直角三角形， $\text{[math]}$ ，一单色光从 $\text{[math]}$ 边的中点 $\text{[math]}$ 射入三棱镜，在 $\text{[math]}$ 边的中点 $\text{[math]}$ 发生全反射。已知入射光线与 $\text{[math]}$ 边的夹角 $\text{[math]}$ ，光在真空中传播速度大小为 $\text{[math]}$ ，求：

（1）透明介质的折射率 $\text{[math]}$ ；

（2）若用上述透明介质制成圆柱体如图乙所示，底部中心 $\text{[math]}$ 点处有一束光以 $\text{[math]}$ 射入，已知圆柱体的底面半径为 $\text{[math]}$ ，高度为 $\text{[math]}$ ，求光线从圆柱体底部传播到顶部的时间。

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