第四章 实验：测量玻璃的折射率 同步练（含答案）--2023-2024学年高中物理人教版（2019）选择性 必修 第一册

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实验：测量玻璃的折射率1.(2022·江苏南通市高二期中)如图所示，在“测量玻璃的折射率”实验中，小明在AB侧插上大头针P1、P2，在CD侧未观察到大头针的像，为了观察到像，接下来的操作中正确的是(　　)A．增大P1P2的距离B．调整P1的位置增大入射角C．向左平移玻璃砖的位置D．将玻璃砖AB与CD面互换位置2.(2023·江苏南京市第二十九中学高二阶段练习)某同学利用平行玻璃砖测量玻璃的折射率，按插针法步骤正确操作，借助刻度尺完成了光路图。该同学有圆规，却没有量角器，他就以O点为圆心，15.00 cm为半径画圆，分别交入射光线于A点，交直线OO′的延长线于C点。分别过A、C点作法线NN′的垂线交NN′于B、D点，如图所示。用刻度尺测得AB＝9.00 cm，CD＝6.00 cm，则下列说法正确的是(　　)①玻璃的折射率n＝②玻璃的折射率n＝③若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率会受到影响④若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率不会受到影响A．①③   B．②③C．①④   D．②④3.某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器。如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC重合，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像。同学们通过计算，在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值。(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处刻的折射率的值为________；(2)图中P3、P4两处，对应折射率较大的是________；(3)下列关于该实验的说法，正确的是________。A．大头针P1、P2应适当远一些B．∠AOF可以非常小C．EC弧上的刻度是不均匀的D．插大头针P3时应垂直于盘面4．(2022·江苏南京市高二期末)如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB 和AC 界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。(1)此后正确的操作步骤是________。A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像D．插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像及P3(2)正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(选填“乙”或“丙”)，所测玻璃折射率的表达式n＝________(用代表线段长度的字母ED、FG 表示)。5.(2023·江苏宿迁市高二阶段练习)(1)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图甲所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是________。A．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像B．为减小测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当小些C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些(2)图乙所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的光学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，如图丙所示。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。6．(2022·江苏模拟)某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图甲所示，并在入射光线AO上插上大头针P1、P2，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上P3和P4大头针，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。(1)确定P3位置的方法正确的是________；A．透过玻璃砖，P3挡住P2的像B．先插上P4大头针，在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置C．透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像(2)作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角θ2；(3)经过多次测量作出sin θ1－sin θ2的图像如图乙，玻璃砖的折射率为________；(保留三位有效数字)(4)若该同学在确定P4位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把P4位置画的偏左了一些，则测出来的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”)；(5)该同学突发奇想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是________。A．P3P6   B．P3P8C．P5P6   D．P7P8                         实验：测量玻璃的折射率1．D　[在CD侧未观察到大头针的像，说明P1P2的光线未传播至CD侧，而是从BC边折射出去了，增大P1P2的距离，能适当提高测量的精确度，但无法改变光路，在CD侧仍观察不到大头针的像，A错误；调整P1的位置增大入射角，会使光线更向右偏，在CD侧依旧观察不到大头针的像，B错误；向左平移玻璃砖的位置，光线的传播方向不变，仍然从BC边传播出去，在CD侧观察不到大头针的像，C错误；将玻璃砖AB与CD面互换位置，入射光线从CD面射入，可以从AB面射出，故能观察到大头针的像，D正确。]2．D　[玻璃的折射率n＝＝＝，则①错误，②正确；测量玻璃折射率的原理是折射定律，与玻璃砖前后两面是否平行没有关系，故③错误，④正确，故选D。]3．(1)　(2)P4　(3)ACD解析　(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，可知在空气中的折射角为60°，根据折射定律得n＝＝(2)由题意知，光线在液体中的入射角θ2不变，根据折射定律n＝，在空气中的折射角θ1越大，折射率越大，可知P4处对应的折射率大。(3)大头针P1与P2连线代表入射光线，两点间距离大一些能让连线方向更准确，A正确；∠AOF应适当大一些，以减小误差，B错误；根据n＝，则EC弧上的刻度是不均匀的，C正确；因为在圆周EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像，P3应垂直于盘面，D正确。4．(1)BD　(2)丙　解析　(1)根据题意可知，此后应插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线，故此后正确的操作步骤为B、D。(2)根据题意，过P3、P4作一条直线与AC相交于H，并以入射点O为圆心作一个圆，与入射光线相交于D，与OH连线的延长线相交于G，过O点作法线，过D点作法线的垂线交于E，过G点作法线的垂线交于F，如图所示可知sin α＝，sin β＝，DO＝OG根据几何关系可得，折射率为n＝＝，仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射的是图丙。5．(1)BC　(2)d　e解析　(1)根据光路可逆性原理可知，光线一定会从另一侧表面射出，即使P1、P2的距离较大，通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像，故A错误；为了减小测量误差，入射角应适当大一些，即P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角适当小一些，故B正确；为了减小误差，将出射光线确定得更准确些，P3和P4的距离应适当取大些，故C正确。(2)依题意，连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线，交点为出射点，入射点与出射点的连线即为折射光线，如图所示；入射角一定，用d点计算折射率时，折射角大，所测折射率小；对于两光学面平行的玻璃砖，入射光线和出射光线平行，从图中可知ec连线与入射光线平行，即用e点得到的值误差较小。6．(1)C　(2)见解析图　(3)1.49　(4)偏小　(5)C解析　(1)确定P3位置的方法正确的是：透过玻璃砖观察，使P3挡住P1、P2的像，故选C；(2)光路图如图所示：(3)根据n＝可知，图像sin θ1－sin θ2的斜率等于折射率，由图像可知玻璃砖的折射率为n＝≈1.49；(4)若P4位置画得偏左了一些，则P4P3的连线与bb′的交点偏右，测得的折射角θ2偏大，则根据n＝可知，测出来的折射率偏小；(5)光路图如图所示，根据光路图可知，经过P1P2的光线经两块玻璃砖的分界处向下偏转，然后射入右侧玻璃砖后平行射出，所以在图中右边的插针应该是P5P6，故选C。