鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第2节 科学测量:玻璃的折射率课堂检测

4.2科学测量：玻璃的折射率同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共14题）

1．小戈老师在实验室做“测定玻璃的折射率”实验，他发现实验桌上有一块呈长方体的透明厚玻璃砖，他还找来了一支激光笔、一块泡沫板、一张白纸、几颗大头针，就开始做了。他操作时发现当大头针遮挡住细激光束时，大头针上会有耀眼光斑（如图甲所示），此时按下大头针，就可在白纸上记下激光束经过的一个位置。请问小戈老师要完成图乙所示光路至少需要几根大头针（　　）

A．1根 B．2根 C．3根 D．4根

2．如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是（　　）

A．大头针P4 须挡住P3及P1、P2的像

B．入射角越大，折射率的测量越准确

C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率

D．如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射率的测量值将偏大

3．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．若、的距离较大时，通过玻璃砖会看不到、的像

B．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线

C．为了减小作图误差，和的距离应适当大一些

D．为减小测量误差，、连线与玻璃砖界面法线的夹角越大越好

4．“测定玻璃的折射率”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．以上做法均不完备

5．某同学在测玻璃折射率时，把玻璃砖一边与aa′对齐，但另一条边bb′画得明显过宽，该同学在aa′一侧观察，其它操作符合要求，引起的误差及测量结果正确表述是（　　）

A．折射角偏大，折射率比真实值小

B．折射角偏小，折射率比真实值大

C．折射角偏大，折射率比真实值大

D．折射角偏小，折射率比真实值小

6．如图所示，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（　　）

(1)P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度

(2)P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度

(3)入射角θ1适当大些，可以提高准确度

(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行

(5)P1、P2的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关

A．(1)(3) B．(2)(4) C．(3)(5) D．(1)(4)

7．甲，乙同学用插针法测定玻璃砖折射率的实验图景如图所示，他们按正确实验操作各插了四枚大头针，其中大头针a、b、c的位置均相同，但最后一枚大头针的位置不同，甲、乙分别插在d，e两处，下列说法正确的是（　　）

A．实验中，入射角应小些

B．甲测得的玻璃砖折射率比乙的大

C．乙在插第四枝大头针时，使e挡住a、b的像和c

D．若入射角太大，光会在玻璃砖的下表面发生全反射

8．如图，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（       ）

(1)及之间的距离适当大些，可以提高准确度

(2)及之间的距离取得小些，可以提高准确度

(3)入射角尽量大些，可以提高准确度

(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行

(5)的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关

A．(1)(3)

B．(2)(4)

C．(3)(5)

D．(1)(4)

9．做“用插针法测定玻璃折射率” 实验时，图示直线aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：说法正确的是______。

A．选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行，其它操作正确，会使测得的折射率偏小

B．为了减小误差，应适当使入射角适当大一些

C．一同学在白纸上画aa′、bb′两界面时，不小心下边界画得上去一些，使其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微小些，其它操作正确，会使测得的折射率偏小

D．保持O点不动，增大入射角，在bb′ 侧调整观察视线，将看不清P1和P2的像，这可能是光在bb′ 侧面发生了全反射

10．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，和的距离应适当取大些

B．为了减少测量误差，连线与玻璃砖界面的夹角应尽量取大一些

C．若的距离较大时，通过玻璃砖会看不到的像

D．若连线与法线间夹角较大时，有可能在玻璃砖一侧就看不到的像

11．小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率。如图所示，他在白纸上作一直线MN以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2。小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是（　　）

A．沿MN向M端平移适当距离

B．沿MN向N端平移适当距离

C．向左平移适当距离

D．向右平移适当距离

12．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和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和，用“+”表示大头针的位置， 然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使（        ）

A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像

13．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

14．在用插针法测定梯形玻璃砖的折射率的实验中，某同学在纸上画出的界面与玻璃砖位置的关系如图所示，光从射入玻璃砖，从射出，该同学其他实验操作均正确，且均以为界面画光路图，该同学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

二、填空题（共4题）

15．某同学实验中作出光路图如图所示，在入射光线上任取一点A，过A点做法线的垂线，B点是垂线与法线的交点。O点是入射光线与aa′界面的交点，C点是出射光线与bb′界面的交点，D点为法线与bb′界面的交点。则实验所用玻璃的折射率n＝_____（用图中线段表示）。

16．“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D．在插入第四个大头针D 时,要使它 _____________.

如图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a’是描在纸上的玻璃砖的两个边. 根据该图可算得玻璃的折射率n = _____________.(计算结果保留两位有效数字)

17．物理是一门自然科学，掌握实验的分析方法是学习物理基本要求之一，分析以下两个问题，归纳解决实验问题的关键环节：

（1）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是______

（2）某同学根据所学的光学知识，设计了一个测透明液体折射率的仪器，如图所示．在圆盘上作直径BC⊥EF，在半径OA上垂直盘面插上两枚大头针P1、P2，并保持P1、P2位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，使直径BC与液面重合，然后在EC区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2．该同学在圆周KC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

①若∠AOF=∠COP3=30°，则P3处所对应的折射率的值为________；

②若保持∠AOF=30°不变，则用该装置能测量的最大折射率不超过_______．

18．某研究性学习小组利用插针法可以测量半圆形玻璃砖的折射率，实验探究方案如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直径与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过玻璃砖后的光路，从而求出玻璃砖的折射率，实验中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。

（1）某同学用上述方法测量玻璃砖的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆形玻璃砖的右侧区域内，不管眼睛在何处，都无法透过玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是____，为同时看到P1、P2的像，他应采取的措施是_________。

（2）在采取相应措施后，请在半圆柱形玻璃砖的右侧画出所插大头针的可能位置，并用“×”表示，作出光路图。________

（3）为计算折射率，将应测量的物理量标注在光路图上，并由此得出折射率的计算公式为n=______。

三、综合题（共4题）

19．某同学为了测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出O、A间的距离为，A、B间的距离为，测得图中直尺到玻璃砖上表面的距离，玻璃砖厚度。光在真空中的传播速度为c。求：

（ⅰ）光线在玻璃砖上表面的入射角的正弦值；

（ⅱ）光线在玻璃砖中的传播速度。

20．如图所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其它测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率．则玻璃砖所在位置为图中的（填“上半圆”或“下半圆”），由此计算出玻璃砖的折射率为．

21．用插针法测量上、下表面平行的玻璃砖的折射率。实验中用A、B两个大头针确定入射光路、C、D两个大头针确定出射光路，O和分别是入射点和出射点，如图（a）所示。测得玻璃砖厚度为，A到过O点的法线的距离，M到玻璃砖的距离，到的距离为。

（ⅰ）求玻璃砖的折射率；

（ⅱ）用另一块材料相同，但上下两表面不平行的玻璃砖继续实验，玻璃砖的截面如图（b）所示。光从上表面入射，入时角从0逐渐增大，达到时，玻璃砖下表面的出射光线恰好消失。求此玻璃砖上下表面的夹角。

22．某同学做“测玻璃砖的折射率”的实验时，绘制的光路图如图所示，请通过尺规作图、刻度尺测量，求出该玻璃砖的折射率。（结果保留两位有效数字。）

参考答案：

1．A

2．A

3．C

4．C

5．A

6．A

7．C

8．A

9．C

10．A

11．A

12．C

13．C

17．B

18．

16．     挡住C及A、B的像     1.8（1.8—1.9都算对）

17．     A     1.73     2

18．     入射光线AB离圆心较远，在半圆形面发生了全反射     沿着MN方向、向M点方向平移玻璃砖         

19．（ⅰ）；（ⅱ）

20．上半圆，1.5

21（i）       （ii）15°

22．1.7