高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册1 光的折射课时作业

课时跟踪训练（十九）  实验：测量玻璃的折射率

A级—双基达标

1.[多选]“测量玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使(　　)

A．P3只挡住P1的像

B．P4只挡住P2的像

C．P3同时挡住P1、P2的像

D．P4同时挡住P3和P1、P2的像

解析：选CD　实验中，在插P3时，应同时挡住P1、P2的像；在插P4时，应同时挡住P3和P1、P2的像。故选项C、D正确。

2.(2020·东营高二检测)在用两面平行的玻璃砖测量玻璃的折射率的实验中，画好玻璃砖界面aa′和bb′后，不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在如图所示的位置上，而实验中其他操作均正确，测得的折射率与真实值相比(　　)

A．偏大  B．偏小

C．不变  D．无法确定

解析：选C　经过玻璃砖的实际光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖界面不是实际的界面，测得的光路如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实值相比不变，则测得的折射率也不变，C正确。

3．如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的______面不能用手直接接触。在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。

解析：进行实验时，应保持玻璃砖的光学面清洁，不能用手直接触摸光学面。计算玻璃的折射率时，需将c点与d点或e点连接，即为出射光线，连接d点时，入射光ab的折射角较大，计算出的折射率较小。因为玻璃砖的两光学面平行，出射光与入射光应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点时出射光与入射光更接近于平行，误差较小。

答案：光学　d　e

4.用三棱镜做测量玻璃砖折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住。接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出大头针位置和三棱镜轮廓，如图所示。

(1)在图上画出相应的光路图。

(2)为了测出棱镜玻璃砖的折射率，需要测量的量是________________________，在图上标出它们。

(3)计算折射率的公式是n＝____________。

解析：(1)如图所示，画出通过P1P2的入射光线交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O′，则光线OO′就为入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线。

(2)在所画的图上，标明入射角θ1和折射角θ2，并画出虚线部分。用量角器测量出θ1和θ2或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度。

(3)由折射率公式有n＝，

或：因为sin θ1＝，sin θ2＝，

则n＝÷＝·。

答案：(1)见解析图　(2)入射角θ1和折射角θ2(或线段EF和OE、GH和OG的长度)　见解析图

(3)

5.某同学由于没有量角器，他在完成了光路图以后，以O点为圆心、10.00 cm为半径画圆，分别交线段OA于A点，交OO′连线的延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示。用刻度尺量得OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________。

解析：由折射定律得n＝＝，

因为OA＝OC，

所以n＝＝＝＝1.5。

答案：1.5

B级—选考提能

6．如图所示，某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率，OA是画在纸上的直线，他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针，如图放上玻璃砖(如粗黑线所示)，然后竖直插上P3、P4两枚大头针。

(1)其中他确定P3大头针位置的方法应是_____________________

_______________。

(2)若该同学实验操作规范准确，其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心，半径与玻璃砖半径相同的半圆(如图中虚线所示)。请帮这位同学算出折射率n＝________。

解析：(1)透过玻璃砖看，使P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像。

(2)由图可知，n＝＝＝＝1.5。

答案：(1)见解析　(2)1.5

7．用圆弧状玻璃砖做测量玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧竖直插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心，图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。

(1)在图上补画出所需的光路；

(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角θ1和折射角θ2，请在图中的AB分界面上画出这两个角；

(3)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n＝________。

解析：(1)连接P3、P4与CD交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，又由于P1、P2的连线与AB的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两点即可作出玻璃砖中的光线，如图所示。

(2)连接O点与光线在AB上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中θ1、θ2所示。

(3)图像的斜率k＝＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即玻璃的折射率为1.5。

答案：(1)见解析图　(2)如解析图中θ1、θ2所示

(3)1.5