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2024高考物理二轮复习80热点模型
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模型71光在液体中传播
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1.(2023高考湖南卷)一位潜水爱好者在水下活动时,利用激光器向岸上救援人员发射激光信号,设激光光束与水面的夹角为α,如图所示。他发现只有当α大于41°时,岸上救援人员才能收到他发出的激光光束,下列说法正确的是()
A.水的折射率为
B.水的折射率为
C.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角小于60°
D.当他以α=60°向水面发射激光时,岸上救援人员接收激光光束的方向与水面夹角大于60°
【参考答案】BC
【名师解析】根据题述,当α>41°时,即从水面下的入射角小于49°时,光线才能射出水面,水面全反射临界角为C=49°,由sinC=1/n可得n=1/sin49°,B正确A错误;当他以α=60°向水面发射激光时,入射角i=30°,由折射定律n=sinr/sini可得射出水面的折射角正弦值sinr=1/2sin49°,折射角大于30°,岸上救援人员接收到激光束的方向与水面小于60°,C正确D错误。
2.(2023年6月高考浙江选考科目)在水池底部水平放置三条细灯带构成的等腰直角三角形发光体,直角边的长度为0.9m,水的折射率,细灯带到水面的距离,则有光射出的水面形状(用阴影表示)为()
A.B.C.D.
【参考答案】D
【名师解析】灯带发出的光从水面射出的时发生全反射临界角的正弦值
则
灯带上的一个点发出的光的发生全反射的临界角如图所示
根据几何关系可得
则一个点发出的光在水面上能看到的的圆,光射出的水面形状边缘为弧形,AB错误。在等腰直角三角形发光体中,斜边上的高为0.45m=0.64m,大于斜边上高的两个端点发出的光在上面上内看到的光面宽度2r=0.6m,所以光带射出水面的光面中间有无法射出光线的等腰三角形区域,所以则有光射出的水面形状为图D,C错误D正确。
3.(2022高考湖北物理)如图所示,水族馆训练员在训练海豚时,将一发光小球高举在水面上方的A位置,海豚的眼睛在B位置,A位置和B位置的水平距离为d,A位置离水面的高度为d。训练员将小球向左水平抛出,入水点在B位置的正上方,入水前瞬间速度方向与水面夹角为θ。小球在A位置发出的一束光线经水面折射后到达B位置,折射光线与水平方向的夹角也为θ。已知水的折射率,求:
(1)tanθ的值;
(2)B位置到水面的距离H。
【参考答案】(1);(2)
【命题意图】本题平抛运动规律、折射定律。
【解题思路】(1)由平抛运动规律,小球入水前瞬间竖直方向速度vy==,,d=vxt,联立解得:vx=,tanθ==4/3。
(2)因可知,从A点射到水面光线的入射角为α,折射角为,则由折射定律可知
解得
由几何关系可知
解得
4.(2022年6月浙江选考)如图所示,王亚平在天宫课堂上演示了水球光学实验,在失重环境下,往大水球中央注入空气,形成了一个空气泡,气泡看起来很明亮,其主要原因是
第
第8题图
A.气泡表面有折射没有全反射
B.光射入气泡衍射形成“亮斑”
C.气泡表面有折射和全反射
D.光射入气泡干涉形成“亮斑”
【参考答案】C
【命题意图】本题考查光的折射和全反射。
【解题思路】气泡看起来很明亮,其主要原因是气泡表面有折射和全反射,C正确。
5(2022·高考广东物理)(6分)一个水平放置的圆柱形罐体内装了一半的透明液体,液体上方是空气,其截面如图16所示。一激光器从罐体底部P点沿着罐体的内壁向上移动,它所发出的光束始终指向圆心O点。当光束与竖直方向成角时,恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束。已知光在空气中的传播速度为c,求液体的折射率n和激光在液体中的传播速度v。
【命题意图】本题考查折射定律、光速。
【解题思路】当光束与竖直方向成45°角时,恰好观察不到从液体表面射向空气的折射光束,说明发生了全反射,由sin45°=1/n,
解得n=
由n=c/v,解得v=c/2.
6..(2022高考辽宁物理)完全失重时,液滴呈球形,气泡在液体中将不会上浮。2021年12月,在中国空间站“天宫课堂”的水球光学实验中,航天员向水球中注入空气形成了一个内含气泡的水球。如图所示,若气泡与水球同心,在过球心O的平面内,用单色平行光照射这一水球。下列说法正确的是()
A.此单色光从空气进入水球,频率一定变大
B.此单色光从空气进入水球,频率一定变小
C.若光线1在M处发生全反射,光线2在N处一定发生全反射
D.若光线2在N处发生全反射,光线1在M处一定发生全反射
【参考答案】C
【命题意图】本题考查光的折射、全反射及其相关知识点
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