高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 测定介质的折射率习题

4.2测定介质的折射率基础巩固2021—2022学年高中物理粤教版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．“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

2．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，15.00cm为半径画圆，分别交入射光线于A点，交直线OOʹ的延长线于C点。分别过A、C点作法线NNʹ的垂线交NNʹ于B、D点，如图所示。用刻度尺测得AB=9.00cm，CD=6.00cm，则说法正确的是（　　）

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．②③ C．①④ D．②④

3．在“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．P3插在P1、P2的延长线上

4．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．

5．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P1P2，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

6．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ECF，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，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、P4针孔作出直线OB，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．测定折射率的表达式为

B．作图时必需在纸上画出EF边界和ECF边界

C．沿AO方向看去，P1会挡住P2、P3、P4

D．实验中∠AOC可以取0~90°之间的任意值

7．如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，以下说法正确的是（　　）

A．为了提高实验精度，必须选用两光学表面平行的玻璃砖

B．在白纸上放好玻璃砖后，首先要用铅笔贴着玻璃砖的光学面画出边界

C．判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部

D．大头针P1与P2、P3与P4的间距适当远一些，可以减小实验误差

8．在测定玻璃的折射率实验中，为了减小实验误差，以下说法错误的是 （　　）

A．玻璃砖的宽度应大些

B．入射角应尽量小些

C．大头针应垂直插在纸面上

D．大头针P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些

9．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，其它操作符合要求，由此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

10．如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在水平木板上面铺一张白纸，把一块两面平行的玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的两个边a和a′。然后在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，AB的延长线与直线a交于O点。在另一侧再插第三个大头针C，使它把A、B的像都挡住，插第四个大头针D，使它把A、B的像及第三个大头针C都挡住。那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线CD，CD的延长线与直线a′交于O′点。下列说法中正确的是（　　）

A．只要入射角θ1足够大，光线在界面a′上可能发生全反射现象

B．该玻璃砖折射率的表达式为

C．入射光线AB与射出玻璃砖的光线CD是平行的

D．射出玻璃砖的光线相对入射光线来说产生了侧移，入射角越大，侧移越小。

11．用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中，已画好玻璃砖界面aa´和bb′，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，测得的折射率将（　　）

A．偏大 B．偏小 C．不变 D．无法确定

12．如图所示，从点光源S发出的一细束白光以一定的角度入射到三棱镜的表面，经过三棱镜的折射后发生色散现象，在光屏的ab间形成一条彩色光带。下面的说法中正确的是（　　）

A．a侧是红色光，b侧是紫色光

B．在真空中a侧光的波长大于b侧光的波长

C．三棱镜对a侧光的折射率大于对b侧光的折射率

D．在三棱镜中a侧光的传播速率大于b侧光的传播速率

13．小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是：

(1)用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d；

(2)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC；

(3)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置；

(4)调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。

关于上述实验，以下说法不正确的是（　　）

A．在∠BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点

B．左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2

C．左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2

D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角

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

15．如上图所示为一梯形玻璃砖，A、B、C、D为外表面四个顶点，将用“插针法”测此玻璃砖的折射率，实验时操作较为规范的是 __________

A．可直接用手抓AB、CD所在的上、下侧面

B．用铅笔直接紧靠CD所在的面画边界线

C．移动玻璃砖应用手捏A、D（或B、C）所在的棱

D．只能用平行的 、 所在的上下侧面测折射率

二、填空题（共4题）

16．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）。

17．在做“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，对于如图所示的梯形玻璃砖（两个光学面不平行），实验结果可能是下列图中的___________。（请选择一个正确答案）

18．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_______．

19．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______。

三、综合题（共4题）

20．某同学做“测量玻璃的折射率”实验，操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用了另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图所示。实验中除用原界线外，其他操作都正确，这样测得的玻璃折射率与真实值相比是偏大还是偏小?为什么?

21．如图所示，平行玻璃砖厚度为，若、复合光从上表面射入，入射角为60°，光的折射角比光的折射角小15°。已知光在这种玻璃砖的折射率为，求（结果均保留两位小数）：

①光在玻璃砖中传播的速度；（已知光在真空中传播速度为）

②从下表面射出玻璃砖的两个光线相对于入射光线的侧移量之差。

22．某同学在测定一均匀的圆柱形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与玻璃同半径的圆，圆心为，将玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合．在玻璃一侧竖直插两枚大头针和，在另一侧再先后插两枚大头针和，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针恰好挡住及和的像，移去玻璃和大头针后，在白纸上得到如图所示的图像。

（1）在图中画出沿和连线方向的入射光线通过圆柱形玻璃后的传播方向；

（2）在图中画出光线在玻璃内的传播方向；

（3）在光线的入射点作法线，标出入射角和折射角；

（4）写出计算玻璃折射率的公式（不必计算）。

23．如图所示，在“用插针法测定玻璃的折射率”的实验中，一位同学已完成了部分实验操作，他在白纸上点画出界面的法线，并画出一条带箭头的线段作为入射光线。在入射光线上竖直地插上两枚大头针、，透过玻璃砖观察大头针、的像，在位置插的大头针正好挡住、的像，在位置插的大头针正好挡住前三个大头针的像。根据。可计算出玻璃的折射率，请你在图中完成整个光路图，并标出角i和角________

参考答案

1．C

2．D

3．C

4．B

5．D

6．C

7．D

8．B

9．A

10．C

11．C

12．C

13．B

14．B

15．C

16．

17．B

18．A    1.73    2   

19．AD    偏小    1.5   

20．偏小

21．①；②2.11cm

22．

(1)(2)(3)如图所示，光线为入射光线通过玻璃后的折射光线，光线为入射光线在玻璃中的折射光线，、如图所示

(4)根据折射定律，计算出玻璃的折射率

23．

接、作出射光线，与玻璃砖下边界的交点为，连接、做为折射光线，入射光线与法线的夹角为入射角i，折射光线与法线的夹角为折射角，光路图如图。