知识点挑题 - 高中物理 - 优优班--学霸训练营

1． \(2010\)年广州亚运会，光纤通信网覆盖了所有奥运场馆，为各项比赛提供安全可靠的通信服务，光纤通信利用光的全反射将大量信息高速传输\(.\)如图所示，一条圆柱形的光导纤维，长为\(L\)，它的玻璃芯折射率为\(n_{1}\)，外层材料的折射率为\(n_{2}\)，光从一端射入经全反射后从另一端射出所需的最长时间为\(t\)，请探究分析以下问题：
\((1)n_{1}\)和\(n_{2}\)的大小关系．
\((2)\)最长时间\(t\)的大小\(.(\)图中标的\(C\)为全反射的临界角，其中\(\sin C= \dfrac {n_{2}}{n_{1}})\)

难度：较易

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2．
\((1)\)下列有关光现象的说法中正确的是________。\((\)填正确答案标号。\()\)

A.雨后天空出现彩虹是光的干涉现象

B.刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的衍射现象

C.水的视深比水的实际深度浅些是光的全反射现象

D.在太阳光照射下，水面上油膜出现彩色花纹是光的干涉现象

E.光导纤维丝内芯材料的折射率比外套材料的折射率大

\((2)\)如图所示，\(ABCD\)是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在平面内的一束光线由\(O\)点垂直\(AD\)边射入。已知棱镜的折射率\(n=\sqrt{2}\)，\(AB=BC=8cm\)，\(OA=2cm\)，\(∠OAB=60^{\circ}\)。求：

\(①\)光线第一次射出棱镜时，出射光线与棱镜表面的夹角。

\(②\)光线第一次射出时的出射点到\(C\)点的距离。

难度：较难

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3． \(1966\)年\(33\)岁的华裔科学家高锟首先提出光导纤维传输大量信息的理论，\(43\)年后高锟因此获得\(2009\)年诺贝尔物理学奖\(.\)如图所示一长为\(L\)的直光导纤维，外套的折射率为\(n_{1}\)，内芯的折射率为\(n_{2}\)，一束单色光从图中\(O_{1}\)点进入内芯斜射到内芯与外套的介质分界面\(M\)点上恰好发生全反射，\(O_{1}O_{2}\)为内芯的中轴线，真空中的光速为\(c.\)求：

Ⅰ\(.\)该单色光在内芯与外套的介质分界面上恰好发生全反射时临界角\(C\)的正弦值；
Ⅱ\(.\)该单色光在光导纤维中的传播时间．

难度：较难

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4．如图所示，一条长度为\(L\)的直光导纤维，它的折射率\(n.\)已知真空中的光速为\(c\)，求：
\((1)\)该激光在光导纤维中的速度\(v\)多大？这种光导纤维的临界角\(C\)多大？
\((2)\)光从它的左端面射入，又从右端面射出所经过的最长时间\(t\)为多少？
\((3)\)要满足\((2)\)的要求，则该激光应以入射角\(β\)从左端面射入，求\(\sin β=\)？

难度：中等

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5．
如图所示，一条长度为\(L=5.0m\)的光导纤维用折射率为\(n= \sqrt {2}\)的材料制成\(.\)一细束激光由其左端的中心点以\(α=45^{\circ}\)的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出\(.\)求：
\((1)\)该激光在光导纤维中的速度\(v\)是多大？
\((2)\)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？

难度：较难

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6．利用光纤通信可将大量信息高速传输。如图所示，一根长为 \(L\)的直光导纤维，它的折射率为\(n= \sqrt{2} \)，为简化问题，光纤外套忽略不计。如果把该光纤放在空气中，则

\(①\)从它的左端面以\(i=45^{\circ}\)进入光纤的光线能否在该光纤内发生全反射；
\(②\)已知真空中的光速为\(c\)，若能发生全反射，求光在该光纤内传播的时间 \(t\)。

难度：较难

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7．光纤通信是70年代以后发展起来的新兴技术，世界上许多国家都在积极研究和发展这种技术．发射导弹时，可在导弹后面连一根细如蛛丝的光纤，就像放风筝一样，这种纤细的光纤在导弹和发射装置之间，起着双向传输信号的作用．光纤制导的下行光信号是镓铝砷激光器发出的在纤芯中波长为0.85μm的单色光．上行光信号是铟镓砷磷发光二极管发射的在纤芯中波长为1.06μm的单色光．这种操纵系统通过这根光纤向导弹发出控制指令，导弹就如同长“眼睛”一样盯住目标．根据以上信息，回答下列问题：
（1）在光纤制导中，上行光信号在真空中波长是多少？
（2）为什么上行光信号和下行光信号要采用两种不同频率的光？（已知光纤纤芯的折射率为1.47）

难度：较易

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8．
[物理——选修模块3—4]
(1)光导纤维是由“纤芯”和“包层”两个同心圆柱体组成的，其中心部分是纤芯，纤芯以外的部分称为包层。光从一端进入，从另一端射出。下列说法正确的是________。(填正确答案标号。)

A．纤芯相对包层的折射率大于1

B．增大光进入的入射角，则光在另一端面处可能发生全反射

C．不同频率的可见光从同一根光导纤维的一端传输到另一端所用的时间相等

D．光在此光导纤维中的传播速度均小于其在真空中的传播速度

E．若红光以图示角度入射时，恰能在纤芯和包层的分界面上发生全反射，则改用绿光以同样的角度入射时，一定能在纤芯和包层的分界面上发生全反射

(2)弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动，在t=1s时，绳上形成如图所示的波形，求：

①该波的波速；

②从t=0时起经过多长时间，位于x₂=40m处的质点N恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置。

难度：中等

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9．红箭-10是我国研发的一种新型战术导弹，图（a）是它的工作示意图，导弹飞行过程中将有关参数转变为光信号，光信号再通过光纤传回到发射基地以便对导弹进行动态控制，图（b）是光纤的剖面图．
（1）某光信号在光纤内芯和外套分界面上发生全反射的临界角为θ，要使该光信号从真空由光纤一端入射不会通过外套“泄漏”出去，光纤内芯n应满足什么条件？
（2）若将导弹与发射基地间的光纤简化为长为L的直线光纤，求光信号会回发射基地的最长时间，已知内芯材料对光信号的折射率为n₁，光在真空中的传播速度为c．

难度：中等

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10．光导纤维长l，其折射率为n，光从一个端面进入，从另一端面射出，光在光纤中运动的最长时间是多少？

难度：中等

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