- 2022高考调研卷物理
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相关例题：
题目：
【2022高考调研卷物理】
题目描述：
1. 当石头在水中的深度为h时，光线在水中的折射率是多少？
2. 当石头在水中的深度为h时，光线在水中的传播速度是多少？
3. 当石头在水中的深度为多少时，光线在石头和水池界面处发生全反射？
解题思路：
1. 根据折射定律和折射率的概念，可以求出光线在水中的折射率。
2. 根据光在介质中的速度公式，可以求出光线在水中的传播速度。
3. 根据全反射的条件，可以求出石头在水中的深度。
例题解答：
根据题意，石头的体积为V，水的密度为ρ，石头在水中的深度为h。
1. 根据折射定律n = \frac{\sin i}{\sin r}，其中i为入射角，r为折射角。由于光线垂直射入水中，所以入射角i为90度，折射角r也等于90度。根据题意，石头的折射率为n = \frac{\sin 90^{\circ}}{\sin 90^{\circ}} = 1。
2. 根据光在介质中的速度公式v = \frac{c}{n}，其中c为光在空气中的传播速度，n为折射率。由于光线从空气中射入水中，所以空气中的折射率为1，水的折射率为n = 1。根据题意，光在水中传播的速度为v = \frac{c}{n} = c。
3. 当光线在石头和水池界面处发生全反射时，需要满足光从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角。由于石头的折射率为1，水的折射率为1.33，所以临界角为C = arc sin\frac{1}{1.33} = arc\sin\frac{1}{133} \approx 53度。根据题意，当石头在水中的深度为h时，光线与水平面的夹角为θ = 90度 - 53度 = 37度。根据几何关系可知，当石头在水中的深度为h时，光线与水池底部的距离为h\cos 37度 = h\frac{4}{5}。因此石头在水中的深度至少为h\frac{4}{5} + V。
综上所述，当石头在水中的深度至少为h\frac{4}{5} + V时，光线在石头和水池界面处会发生全反射。其中V为石头的体积，h\frac{4}{5}为光线与水池底部的距离。
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