物理选择性必修 第一册科学测量:玻璃的折射率同步测试题

这是一份物理选择性必修 第一册科学测量:玻璃的折射率同步测试题，共6页。试卷主要包含了2科学测量，67)≈1等内容，欢迎下载使用。

1、2题每题4分，3～5题每题10分，共38分
1.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P1、P2间的距离
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.(多选)(2023·河北石家庄二中高二期末)如图所示，插针法“测定平行玻璃砖折射率”的实验中，P1、P2、P3、P4为所插的针，θ1为入射角，θ2为折射角。下列说法正确的是( )
A．θ1过小会导致θ2不易准确测量
B．θ1过大会导致P1、P2的像模糊
C．P1与P2、P3与P4间的距离适当小些
D．P3、P4的连线与P1、P2的连线不一定平行
3．(10分)如图所示，在插针法测量玻璃折射率的实验中，某位同学先把方格纸固定在木板上。在方格纸上画出一条直线aa′作为界面(线)，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线。再把玻璃砖放到方格纸上，使其上边界与aa′重合，画出玻璃砖的下界面bb′的位置。在直线AO上插两枚大头针P1和P2，再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。
(1)(5分)请你帮他完成光路图。
(2)(5分)不用刻度尺和量角器，计算出玻璃砖的折射率。(答案可以用分数或根号表示)
4．(10分)某小组做测量玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
(1)(3分)下列措施能够提高实验准确程度的有______。
A．选用两光学表面间距大的玻璃砖
B．选用两光学表面平行的玻璃砖
C．选用粗的大头针完成实验
D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离适当大一些
(2)(3分)该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示，其中实验操作正确的是________。
(3)(4分)该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________。(用图中线段的字母表示)
5．(10分)在用插针法做“测量玻璃的折射率”的实验中，某同学先在白纸上画出一直线并让待测玻璃砖一界面ab与线重合放置，再进行插针观察，如图所示，梯形abcd是其水平截面的边界线，而A、B、C、D为该同学在某次实验时插入的4枚大头针的位置。
(1)(3分)请在图中完成测量玻璃砖的折射率的有关光路图，并标出入射角α和折射角β；
(2)(3分)用α和β写出计算折射率的公式n＝________。
(3)(4分)若所画的cd线比实际界面向外平移了一些，则测得的折射率将________(选填“偏小”“不变”或“偏大”)。
6．(10分)(2023·清远市高二月考)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，现只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)(2分)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；
(2)(2分)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)
(3)(3分)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位置画得偏左了一些，则测出来的折射率________；(填“偏大”“偏小”或“不变”)
(4)(3分)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是________。
A．P3P6 B．P3P8 C．P5P6 D．P7P8
7．(12分)如图所示，用一个不透明的圆柱筒和一把长刻度尺就可以测定透明液体的折射率。请你简述测量原理，并说明盐水(或糖水)的浓度与折射率之间有什么关系。
第2节 科学测量：玻璃的折射率
1．D [在CD侧未观察到大头针的像，说明P1、P2间的光线未传播至CD侧，而是从BC边折射出去了，增大P1、P2间的距离，能适当提高测量的准确度，但无法改变光路，在CD侧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，依旧无法在CD侧观察到大头针的像，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．AB [入射角θ1过小，进入玻璃时折射角θ2更小，不易准确测量，故A正确；θ1过大会导致进入玻璃的折射光过弱，P1、P2的像模糊，故B正确；P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些，测量时引起的角度的相对误差较小，可提高准确性，故C错误；根据光的折射定律可知，P3、P4的连线与P1、P2的连线一定平行，故D错误。]
3．见解析
解析 (1)光路图如图所示
(2)在光路图中利用方格构造三角形，由图得sin θ1＝eq \f(\r(2),2)，sin θ2＝eq \f(\r(5),5)，根据折射定律有n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)＝eq \f(\r(10),2)。
4．(1)AD (2)D (3)eq \f(AC,BD)
解析 (1)为了减小实验误差，选用的玻璃砖前后表面间距应尽量大些，使玻璃砖内的折射光线尽量长些，A正确；测量折射率时，只需找出入射光线的折射光线，因此玻璃砖的两光学表面可以不平行，B错误；为了减小实验误差应选用较细的大头针完成实验，C错误；两枚大头针之间的距离应尽量大些，描绘出的光线误差会小些，D正确。
(2)由题图可知，选用的玻璃砖两光学表面平行，则入射光线应与出射光线平行，B、C错误；又光线在玻璃砖中与法线的夹角应小于光线在空气中与法线的夹角，A错误，D正确。
(3)由折射定律可知
n＝eq \f(sin ∠AOC,sin ∠BOD)＝eq \f(\f(AC,AO),\f(BD,BO))＝eq \f(AC,BD)。
5．(1)见解析图 (2)eq \f(sin α,sin β) (3)偏大
解析 (1)
连接AB作为入射光线，入射点为E，连接CD作为出射光线，出射点为F，连接EF，即为在玻璃砖内的折射光线，光路图如图所示。
(2)根据折射定律得n＝eq \f(sin α,sin β)。
(3)根据光路图可知，若所画的cd线比实际界面向外平移了一些，如图所示。折射角β的测量值偏小，入射角α不变，根据n＝eq \f(sin α,sin β)，可知测得的折射率将偏大。
6．(1)见解析图 (2)1.49 (3)偏小 (4)C
解析 (1)如图。
(2)根据n＝eq \f(sin θ1,sin θ2)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＝eq \f(1,0.67)≈1.49。
(3)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＝eq \f(sin θ1,sin θ2)可知，测出来的折射率偏小；
(4)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是P5P6，故选C。
7．见解析
解析 如图所示，将刻度尺直立于空宽口瓶中，零刻度线在下端，在直尺上S2点做个标记，在左侧沿瓶口刚好看到直尺上S0点，记下S0
和S2的刻度，再在瓶中装满透明液体(液体未漏出)，再在瓶左侧观察，在直尺上看到S1和所做标记的像S2′重合，记下S1的刻度，测出瓶口的直径d，根据几何关系可得到
sin i＝eq \f(d,\r(d2＋S0－S12))，sin r＝eq \f(d,\r(d2＋S2－S02))，从而根据折射定律求出液体的折射率n＝eq \f(sin r,sin i)＝eq \f(\r(d2＋S0－S12),\r(d2＋S2－S02))。
盐水(或糖水)的浓度越大，折射率越大。