2020版高考物理一轮复习+实验15测定玻璃的折射率夯基提能作业本 4页

实验15　测定玻璃的折射率 ‎1.在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中,玻璃砖的ab边与a'b'边相互平行,aa'边与bb'边不平行。某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa'和bb',如图所示。‎ ‎(1)实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO。接着,眼睛在玻璃砖的　　　　(选填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针P1和P2,同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。 ‎ ‎(2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上?　　　　(填“是”或“否”)。 ‎ ‎(3)(多选)下列操作可以减小实验误差的是　　　　(填字母代号)。 ‎ A.适当增大大头针P1、P2的间距 B.选择玻璃砖相互平行的ab、a'b'边来测量 C.选用尽可能细的笔画线 D.使入射角接近于90°‎ 答案　(1)另一侧　(2)否　(3)AC 解析　(1)实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO;接着,眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P1和P2,同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线;‎ ‎(2)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上,而不是针帽;‎ ‎(3)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时,相同的距离误差,引起的角度误差会减小,故A符合题意。用插针法测定折射率时,玻璃砖两表面不一定要平行,故B不符合题意。为了准确确定入射光线和折射光线,选用尽可能细的笔画线,故C符合题意。为了减小测量的相对误差,选择的入射角应尽量大些,效果会更好,但不是接近90°,故D不符合题意。选A、C。‎ ‎2.如图甲、图乙所示,在“用插针法测定玻璃的折射率”的实验中,当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时,通过插针法找出跟入射光线AO对应的出射光线O'B,从而确定折射光线OO'。‎ ‎(1)如图甲,测出入射角i和折射角r,则玻璃的折射率n=　　　　。 ‎ ‎(2)如图乙,以O为圆心,作圆与OA、OO'分别交于P、Q两点,过P、Q两点分别作法线NN'的垂线,垂足分别为P'、Q',则玻璃的折射率可以表示为n=　　　　。 ‎ 答案　(1)sinisinr　(2)‎PP'‎QQ'‎ 解析　(1)根据折射定律得,n=sinisinr。‎ ‎(2)因为 sin i=PP'‎R,sin r=QQ'‎R,所以n=sinisinr=PP'‎QQ'‎。‎ ‎3.如图所示,半圆形玻璃砖按图中实线位置放置,直边与BD重合。一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上。将玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ(θ<90°),观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动。‎ ‎(1)在玻璃砖转动过程中,以下说法正确的是　　　　; ‎ A.折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动 B.折射光斑的亮度逐渐变暗 C.折射角一定小于反射角 D.反射光线转过的角度为θ ‎(2)当玻璃砖转至θ=45°时,恰好看不到折射光线,则此玻璃砖的折射率n=　　　　。 ‎ 答案　(1)B　(2)‎‎2‎ 解析　(1)折射光斑在弧形屏上沿C→D方向移动,A错误;随着入射角增大,反射光增强,而折射光减弱,故折射光斑的亮度逐渐变暗,B正确;根据折射定律可以知道,折射角一定大于入射角,而反射角等于入射 角,则折射角一定大于反射角,C错误。根据反射定律和几何知识得知,玻璃砖转过角度θ,则反射光线转过角度为2θ,D错误。‎ ‎(2)当玻璃砖转至θ=45°时,恰好看不到折射光线,恰好发生了全反射,则得临界角C=45°,由临界角公式sin C=‎1‎n计算得出折射率n=‎2‎。‎ ‎4.“测定玻璃的折射率”实验中,白纸上放好玻璃砖,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,并依次插上大头针P3和P4。‎ ‎(1)(多选)在插P3和P4时,正确的操作是　　　　。 ‎ A.使P3只挡住P2的像 B.使P4只挡住P3的像 C.使P3能同时挡住P2和P1的像 D.使P4能同时挡住P3和P2、P1的像 ‎(2)如图,请将光路图补充完整,并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2。‎ ‎(3)对入射角θ1和折射角θ2进行测量,根据折射率n=　　　　可计算得出玻璃的折射率 ‎ 答案　(1)CD　(2)见解析　(3)‎sinθ‎1‎sinθ‎2‎ 解析　(1)实验的过程中,要先在白纸上放好玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,使P4挡住P3和P1、P2的像,故A、B错误,C、D正确;选C、D。‎ ‎(2)光路图及光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2如图所示:‎ ‎(3)根据折射定律有n=sinθ‎1‎sinθ‎2‎。‎ ‎5.用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓,如图甲所示,其中O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线。‎ ‎(1)在图上补画出所需的光路。‎ ‎(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。‎ ‎(3)用所测物理量计算折射率的公式为n=　　　　。 ‎ ‎(4)为了保证在弧面CD得到出射光线,实验过程中,光线在弧面AB的入射角应适当　　　　(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)。 ‎ ‎(5)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=　　　　　　　　。 ‎ 答案　(1)见解析　(2)见解析　(3)sinisinr　(4)小一些　(5)1.5‎ 解析　(1)连接P3、P4与CD交于一点,此交点即光线从玻璃砖中射出的位置,由于P1、P2的连线与AB的交点即光线进入玻璃砖的位置,连接两交点即可作出玻璃砖中的光路,如图所示。‎ ‎(2)连接O点与光线在AB上的入射点,画出入射角i和折射角r如图所示。‎ ‎(3)由折射定律可得n=sinisinr。‎ ‎(4)为了保证能在弧面CD上有出射光线,实验过程中,光线在弧面AB上的入射角应适当小一些,才不会使光线在CD面上发生全反射。‎ ‎(5)图线的斜率k=sinisinr=n,由题图乙可知图线的斜率为1.5,即该玻璃的折射率为1.5。‎