鲁科版高中物理选择性必修第一册·第4章第2节 科学测量:玻璃的折射率(同步练习含答案)
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第2节 科学测量:玻璃的折射率
1.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′,bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示,其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖,他们的其他操作均正确,且均以aa′,bb′为界面画光路图。下列说法正确的是( )
A.甲同学测得的折射率与真实值相比偏大
B.甲同学测得的折射率与真实值相同
C.乙同学测得的折射率与真实值相比偏小
D.乙同学测得的折射率与真实值相同
3.某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率,记录下入射光线、折射光线、出射光线后,以入射点O为圆心画单位圆,用直尺测得有关线段的长度,如图所示,下面四个表达式中,正确地表达了折射率的关系式是( )
A. B.
C. D.
4.某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示,半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为EDF,CD垂直EF并过圆心O。某次实验中,他沿OA画一条直线,并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2;放上玻璃砖后,在另一侧寻找合适位置竖直插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,移走玻璃砖和大头针,沿O、P3做直线OB,直线OB可看成沿OA入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是( )
A.找折射光线时,应该在玻璃另一侧插两枚大头针P3、P4,不能只插一枚大头针P3
B.当∠AOC太大时,在玻璃砖的另一侧将看不到P1、P2的像
C.光在玻璃中和空气中的传播速度之比为
D.该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心逆时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将偏大
5.在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路图如图所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是( )
A.为了减少作图误差,P3和P4的距离应适当取大一些
B.若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
C.为减少测量误差,P1、P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
D.若P1、P2连线与法线NN′间夹角较大时,有可能在bb′一侧就看不到P1、P2的像
6.在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,其实验光路如图所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是( )
A.为了减少作图误差,C和D的距离应适当取大一些
B.为了减少测量误差,A、B连线与法线NN′的夹角应适当大一些
C.若A、B的距离较大时,通过玻璃砖会看不到A、B的像
D.若A、B连线与法线NN′间夹角过大时,有可能在bb′一侧看不清A、B的像
7. 小明同学用插针法测量一半圆柱形玻璃砖的折射率。如图所示,半圆是玻璃砖的截面,A,B,C,D是小明同学插下的四枚针的位置。
(1)请完成测量玻璃砖折射率的光路图。
(2)在只有一对三角板(带刻度尺)的情况下,怎样测量玻璃砖的折射率?试在图中画出所需的线段,并标出相关字母。
(3)需要测量哪些线段的长度?并写出计算折射率的表达式(用需测量的线段表示)。
8.在测定玻璃砖折射率的实验中。
(1)实验中,下列做法正确的是______(填选项前的字母)。
A.入射角不宜太小
B.为了测量的准确性,必须选用平行玻璃砖来测量
C.在白纸上放好玻璃砖后,可以用铅笔贴着光学面画出界面
D.为了减小实验误差,应该改变入射角的大小,多做几次实验
(2)甲同学在确定玻璃砖的光线入射界面aa'和出射界面bb'时,不慎使玻璃砖出现了平行移动,出现的状况如图所示,其他操作均正确,甲同学测得的折射率与真实值相比将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(3)乙同学在完成了正确的实验操作后,他以通过P1、P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心,以适当长度R为半径画圆,与OA交于P,与OO'的延长线交于Q,如图所示,从P、Q分别作玻璃砖界面的法线NN'的垂线,图中P'、Q'分别为垂足,用刻度尺量得PP'=45.0mm,QQ'=30.0mm,则玻璃砖的折射率______。
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第2节 科学测量:玻璃的折射率
参考答案
1.D 2.B 3.C 4.AC 5.ABD
8. 解:(1)连接A、B表示入射光线,连接C、D表示出射光线,连接两光线与玻璃的交点即为折射光线,作出光路图,如图所示。
(2)过入射点O作出法线,延长OA、在OA延长线上取点E,使OE=OD。
过E点和D点分别向法线作垂线,分别交法线于F、G两点。
(3)由折射定律得
n===,
故要计算玻璃砖的折射率,需要测量线段EF和GD的长度。
点评:作光路图需要作出入射光线、折射光线和法线等,通过折射定律确定需要测量的物理量,从而求出折射率的大小。
9.(1)AD (2)偏小 (3) 1.5
解析:(1)在测定玻璃砖折射率的实验中,入射角不宜太小,也不宜过大,否则不便于测量,会使测量误差加大,故A正确;
利用插针法测玻璃砖折射率的实验中,玻璃砖上下表面不一定要平行,故B错误;
用铅笔贴着光学面画出界面,可能会损坏光学面,故C错误;
为了减小实验误差,应该改变入射角的大小,多做几次实验,故D正确。
(2)玻璃砖平移,导致折射角增大(蓝色线与法线夹角),如图
根据折射定律
则折射率偏小
(3)入射角和折射角的正弦为
,
折射率为