2023-2024學(xué)年高中物理人教版2019選擇性課后習(xí)題第四章實(shí)驗(yàn)測量玻璃的折射率

實(shí)驗(yàn):測量玻璃的折射率必備知識基礎(chǔ)練1.(多選)某同學(xué)用插針法做測量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時,他的方法和操作步驟都正確無誤,但他處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學(xué)面aa'和bb'不平行,如圖,則()A.P1P2與P3P4兩條直線平行B.P1P2與P3P4兩條直線不平行C.他測出的折射率偏大D.他測出的折射率不受影響2.(2021江蘇適應(yīng)性測試)如圖所示,一束激光照射在橫截面為正方形的透明玻璃柱上,光線與橫截面平行,則透過玻璃柱的光線可能是圖中的()A.① B.② C.③ D.④3.(2019天津卷)某小組做測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn),所用器材有:玻璃磚,大頭針,刻度尺,圓規(guī),筆,白紙。(1)下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確程度。

A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次實(shí)驗(yàn),記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示,其中實(shí)驗(yàn)操作正確的是。

(3)該小組選取了操作正確的實(shí)驗(yàn)記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點(diǎn)O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點(diǎn),再過A、B點(diǎn)作法線NN'的垂線,垂足分別為C、D點(diǎn),如圖所示,則玻璃的折射率n=。(用圖中線段的字母表示)

4.(2021浙江1月選考)小明同學(xué)在做測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)時,發(fā)現(xiàn)只有3枚大頭針,他把大頭針A、B、C插在如圖所示位置,并測出了玻璃的折射率。請?jiān)诜娇蛑挟嫵龉饴穲D,標(biāo)出入射角i和折射角r,并寫出折射率n的計(jì)算式。關(guān)鍵能力提升練5.在測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中:(1)操作步驟如下:①先在白紙上畫出一條直線aa'代表兩種介質(zhì)的界面,過aa'上的O點(diǎn)畫出界面的法線NN',并畫一條線段AO作為入射光線。②把長方形玻璃磚放在白紙上,使它的長邊跟aa'對齊。③在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像。調(diào)整視線方向,直到P1的像被P2擋住。再在觀察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4,使P3擋住P1、P2的像,P4擋住P1、P2的像和P3,記下P3、P4的位置。④移去大頭針和玻璃磚,連接P3、P4作為折射光線,測量出入射角θ1與折射角θ2,填入表格中。上述操作步驟中存在嚴(yán)重的缺漏和錯誤,應(yīng)做的補(bǔ)充和改正是

。

(2)正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后測出了多組入射角θ1與折射角θ2,并作出了sinθ1sinθ2的圖像如圖所示。則下列說法正確的是。

A.實(shí)驗(yàn)時,所測光線是由空氣射入玻璃B.玻璃的折射率為0.67C.玻璃的折射率為1.56.在測量玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中,主要步驟如下:(1)如圖,在放置好平行玻璃磚的白紙上豎直插上大頭針P1、P2確定入射光線,然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,插上大頭針P3,使它擋住P2、P1的像,接著插上第四枚大頭針P4,使它擋住。

(2)撤去玻璃磚,在實(shí)驗(yàn)記錄圖(如圖)中補(bǔ)畫出完整的光路圖。(3)根據(jù)正確的光路圖進(jìn)行測量和計(jì)算,求得該玻璃磚的折射率n=(結(jié)果保留一位小數(shù))。

7.用圓弧狀玻璃磚做測定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時,先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3以及P1和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線)。(1)在圖甲中補(bǔ)畫出完整的光路。(2)為了測出玻璃的折射率,需要測量入射角θ1和折射角θ2,請?jiān)趫D甲中的AB分界面上標(biāo)出這兩個角。(3)多次改變?nèi)肷浣?測得幾組入射角和折射角,根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖像,由圖像可知該玻璃的折射率n=。

參考答案實(shí)驗(yàn):測量玻璃的折射率1.BD光線由aa'進(jìn)入玻璃磚時,由折射定律得n=sinαsinβ,光線由bb'射出玻璃磚時,由折射定律得n=sinθ2sinθ1。若aa'∥bb',則有θ1=β,進(jìn)而有α=θ2,出射光線O'B與入射光線AO平行。若aa'和bb'不平行,則有θ1≠β,進(jìn)而有α≠θ2,出射光線O'B與入射光線AO不平行,故選項(xiàng)B正確,A錯誤;在用“插針法”測玻璃的折射率時,只要實(shí)驗(yàn)方法正確,光路準(zhǔn)確無誤,結(jié)論必定是正確的2.C激光通過玻璃柱的光路圖如圖所示,經(jīng)過兩次折射,從玻璃柱折射出來的光線與入射光平行,但向右側(cè)偏移一段距離,故C正確。3.答案(1)AD(2)D(3)AC解析(1)在插針法測定玻璃的折射率實(shí)驗(yàn)中,使用兩光學(xué)面間距大的玻璃磚能更準(zhǔn)確地確定玻璃磚內(nèi)光線的位置,有利于減小實(shí)驗(yàn)誤差,而兩光學(xué)面是否平行對測量折射率沒有影響,選項(xiàng)A正確、B錯誤;插針時要求后插的針擋住先插的針或先插的針的像,故選用細(xì)一點(diǎn)的大頭針能更準(zhǔn)確地確定光線位置,提高實(shí)驗(yàn)精確度,選項(xiàng)C錯誤;實(shí)驗(yàn)中是根據(jù)同側(cè)兩枚大頭針的連線來確定入射光線或出射光線,故距離大些更好,選項(xiàng)D正確。(2)由題圖可知實(shí)驗(yàn)使用的是平行玻璃磚,故出射光線應(yīng)該與入射光線平行,選項(xiàng)A出射光線與入射光線在同一直線上,選項(xiàng)B、C中出射光線與入射光線不平行,故只有選項(xiàng)D正確。(3)設(shè)圖中入射角為i,折射角為r,則sini=ACOA、sinr=BDOB,故折射率n=4.答案光路圖如圖所示n=sin解析入射光線與法線的夾角是入射角,折射光線與法線的夾角是折射角;光從空氣斜射入玻璃,玻璃的折射率等于入射角與折射角的正弦的比值。5.答案(1)見解析(2)C解析(1)步驟②中應(yīng)在白紙上畫出玻璃磚的另一個界面bb';步驟④中應(yīng)通過P3、P4的連線與bb'的交點(diǎn)O'和aa'上的入射點(diǎn)O,作出玻璃磚中的折射光線OO'。(2)由題圖可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,所測光線應(yīng)該是由玻璃射入空氣;則玻璃折射率n=sinθ2sinθ16.答案(1)P3及P2、P1的像(2)光路圖見解析(3)1.4解析(1)第四枚大頭針P4要擋住P3及P2、P1的像。(2)光路如圖所示。(3)根據(jù)正確的光路圖進(jìn)行測量可得入射角θ1=45°,折射角θ2=30°,得該玻璃磚的折射率n=sin45°sin30°=7.答案(1)(2)見解