適用于新高考新教材浙江專版2025屆高考物理一輪總復(fù)習(xí)第13單元光學(xué)實(shí)驗(yàn)練18測(cè)量玻璃的折射率新人教版

試驗(yàn)練18測(cè)量玻璃的折射率1.某同學(xué)用激光筆和透亮長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率,試驗(yàn)過(guò)程如下:(1)將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上,用大頭針在白紙上標(biāo)記玻璃磚的邊界。(2)①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點(diǎn)水平入射,到達(dá)ef面上的O點(diǎn)后反射到N點(diǎn)射出。用大頭針在白紙上標(biāo)記O點(diǎn)、M點(diǎn)和激光筆出光孔Q的位置;②移走玻璃磚,在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路,作QM連線的延長(zhǎng)線與ef面的邊界交于P點(diǎn),如圖甲所示;甲③用刻度尺測(cè)量PM和OM的長(zhǎng)度d1和d2。PM的示數(shù)如圖乙所示,d1為cm,測(cè)得d2為3.40cm。

乙(3)利用所測(cè)量的物理量,寫出玻璃磚折射率的表達(dá)式n=;由測(cè)得的數(shù)據(jù)可得折射率n為(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(4)相對(duì)誤差的計(jì)算式為δ=測(cè)量值-真實(shí)值真實(shí)值×100%。為了減小d1、d2測(cè)量的相對(duì)誤差,試驗(yàn)中激光在M點(diǎn)入射時(shí)應(yīng)盡量使入射角2.某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行。(1)試驗(yàn)時(shí),先在玻璃磚的一側(cè)插兩枚大頭針P1和P2以確定入射光線AO。接著再插第三枚大頭針P3時(shí),要求P3應(yīng)攔住。

(2)正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖甲所示。當(dāng)入射角為θ1時(shí),測(cè)得折射角為θ2,該玻璃磚的折射率n=。

(3)多次變更入射角,測(cè)得多組入射角和折射角,依據(jù)測(cè)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=。

(4)假設(shè)你沒(méi)有量角器,不能測(cè)得入射角和折射角,你還可以利用器材也能測(cè)得該玻璃的折射率。

3.(2024浙江寧波期末)如圖所示,在插針?lè)y(cè)量玻璃折射率的試驗(yàn)中,兩位同學(xué)先把方格紙固定在木板上。在方格紙上畫出一條直線aa'作為界面(線),過(guò)aa'上的點(diǎn)O畫出界面的法線NN',并畫一條線段AO作為入射光線。再把玻璃磚放到方格紙上,畫出玻璃磚的下界面bb'的位置。在直線AO上插兩枚大頭針P1和P2,再在玻璃磚的另一側(cè)插上大頭針P3和P4。確定光路后利用折射定律計(jì)算折射率。(1)關(guān)于本試驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。

A.試驗(yàn)時(shí)入射角應(yīng)適當(dāng)大些B.為了減小誤差,插大頭針時(shí)應(yīng)使P1與P2、P3和P4的間距小一些C.插大頭針P4時(shí),應(yīng)使P4同時(shí)攔住P3和P1、P2的像D.該試驗(yàn)原理只能測(cè)量?jī)擅嫫叫械牟ＡТu的折射率(2)利用上述方格紙上的試驗(yàn)記錄,計(jì)算此玻璃磚的折射率為。(答案可以用分?jǐn)?shù)或根號(hào)表示)

(3)若某同學(xué)在插大頭針時(shí)將P1插到了入射光線的左側(cè)一點(diǎn)的位置(偏差很小),其他操作均沒(méi)有錯(cuò)誤,則該同學(xué)測(cè)出的折射率(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(4)若某同學(xué)精確畫好玻璃磚界面aa'和bb'后,試驗(yàn)過(guò)程中不慎將玻璃磚向下平移了一些,如圖所示,若其他操作正確,則折射率的測(cè)量值(選填“大于”“小于”或“等于”)精確值。

4.(2024浙江紹興期末)小楊同學(xué)在通過(guò)“插針?lè)ā睖y(cè)量玻璃磚的折射率試驗(yàn)。(1)關(guān)于本試驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是。

A.本試驗(yàn)中光入射角越小越好B.在插針的過(guò)程中,大頭針P3、P4應(yīng)當(dāng)適當(dāng)遠(yuǎn)一些C.在處理數(shù)據(jù)時(shí),僅用毫米刻度尺和圓規(guī)也能計(jì)算折射率(2)關(guān)于本試驗(yàn)的操作步驟正確的是。

A.插大頭針P3,使P3攔住P2的像即可B.插大頭針P3,使P3攔住P1的像即可C.插大頭針P4,使P4攔住P3的像即可D.插大頭針P4,使P4攔住P1、P2的像和P3即可(3)如圖乙所示,在試驗(yàn)過(guò)程中畫出界面a后,不當(dāng)心將玻璃磚向上平移了一些,導(dǎo)致界面a'畫到圖中虛線位置,試驗(yàn)結(jié)束后按所畫aa'界面作圖,則測(cè)得的折射率將(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

(4)另一小組選擇梯形玻璃磚做該試驗(yàn),在全部操作均正確的前提下,4枚大頭針?biāo)诘奈恢萌鐖D丙所示,請(qǐng)你幫他畫出光路圖。5.(2024浙江蕭山三中月考)在“用插針?lè)y(cè)量玻璃的折射率”的試驗(yàn)。(1)某同學(xué)在試驗(yàn)過(guò)程中,進(jìn)行了以下幾個(gè)操作步驟:a.畫入射光線b.畫出平行玻璃磚的邊界c.畫折射光線d.畫出射光線示意圖如圖所示,則以上操作步驟合理的依次是(填操作步驟前的字母)。

(2)若某同學(xué)在試驗(yàn)中進(jìn)行了兩次正確操作,第1次選取的入射角為60°,第2次選取的入射角為80°。兩次試驗(yàn)相比,則第2次試驗(yàn)時(shí)。

A.在玻璃磚的另一側(cè)無(wú)法看到P1、P2的像B.在玻璃磚的另一側(cè)看到P1、P2的像會(huì)更清楚C.畫出的出射光線相對(duì)入射光線的側(cè)移量更大D.折射率測(cè)量值的誤差確定更小6.在“用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率”的試驗(yàn)中,其試驗(yàn)光路如圖甲所示。(1)在試驗(yàn)中,假如用量角器分別量出入射角θ1和折射角θ2,那么,該玻璃磚的折射率的表達(dá)式為n=。

(2)在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理中,有兩位同學(xué)各設(shè)計(jì)了一個(gè)記錄表格,而且都已完成了計(jì)算,依據(jù)他們?cè)O(shè)計(jì)的表格所反映的信息,推斷他們論證做得是否正確。甲同學(xué)設(shè)計(jì)的表格:次數(shù)入射角θ1sinθ1折射角θ2sinθ2nn130°0.50020.9°0.3571.401.40245°0.70730.5°0.5081.39360°0.86638.0°0.6161.41乙同學(xué)設(shè)計(jì)的表格:次數(shù)123角平均值正弦值n入射角θ130°45°60°45°0.7071.42折射角θ220.9°30.5°38.0°28.8°0.497上述兩位同學(xué)做得正確的是(選填“甲”或“乙”)。

(3)若甲在做測(cè)定玻璃的折射率的試驗(yàn)時(shí),法線畫得與界面不垂直,出現(xiàn)如圖乙所示的傾斜;若乙在放置玻璃磚時(shí),玻璃磚的平面沒(méi)有與aa'重合,出現(xiàn)如圖丙所示的偏差,則他們測(cè)得的折射率比真實(shí)值。

A.甲、乙均偏小B.甲、乙均偏大C.甲偏大、乙偏小D.甲偏小、乙偏大

參考答案試驗(yàn)練18測(cè)量玻璃的折射率1.答案(2)③2.25(3)d2解析(2)刻度尺的最小分度為0.1cm,由圖乙可知,d1為2.25cm。(3)玻璃磚折射率的表達(dá)式n=sinisinr(4)相對(duì)誤差的計(jì)算式為δ=測(cè)量值-真實(shí)值真實(shí)值×100%,為了減小d1、d2測(cè)量的相對(duì)誤差,試驗(yàn)中d1、d22.答案(1)P1、P2的像(2)sinθ解析(1)插第三枚大頭針P3時(shí),要求P3應(yīng)攔住P1、P2的像。(2)依據(jù)光的折射定律n=sinθ(3)依據(jù)折射定律sinθ1=nsinθ2,則k=1n(4)假設(shè)沒(méi)有量角器,不能測(cè)得入射角和折射角,還可以利用刻度尺測(cè)出長(zhǎng)度,再依據(jù)三角函數(shù)求出折射率。3.答案(1)AC(2)102解析(1)試驗(yàn)時(shí)入射角應(yīng)適當(dāng)大些,可以減小誤差,故A正確;為了減小誤差,插大頭針時(shí)應(yīng)使P1與P2、P3和P4的間距大一些,故B錯(cuò)誤;插大頭針P4時(shí),應(yīng)使P4同時(shí)攔住P3和P1、P2的像,確保在同一光路上,故C正確;該試驗(yàn)原理不僅能測(cè)量?jī)擅嫫叫械牟ＡТu的折射率,也可以測(cè)兩面不平行的玻璃磚的折射率,故D錯(cuò)誤。(2)在光路圖中利用方格構(gòu)造三角形,由圖可得,sinθ1=22,sinθ2=55,依據(jù)折射定律有,n=(3)若某同學(xué)在插大頭針時(shí)將P1插到了入射光線的左側(cè)一點(diǎn)的位置(偏差很小),其他操作均沒(méi)有錯(cuò)誤,則實(shí)際的折射角偏大,依據(jù)折射定律可知該同學(xué)測(cè)出的折射率偏小。(4)如下圖所示,實(shí)線表示將玻璃磚向下平移后實(shí)際的光路圖,而虛線是作圖時(shí)所畫的光路圖,通過(guò)比較發(fā)覺(jué),入射角和折射角沒(méi)有變更,則由折射定律知,折射率的測(cè)量值等于精確值。4.答案(1)BC(2)D(3)偏大(4)見解析解析(1)入射角盡量大些,折射角也會(huì)大些,折射現(xiàn)象比較明顯,測(cè)量更精確,故A錯(cuò)誤;在插針的過(guò)程中,大頭針P3、P4應(yīng)當(dāng)適當(dāng)遠(yuǎn)一些,這樣確定折射光線的方向更精確,故B正確;在處理數(shù)據(jù)時(shí),僅用毫米刻度尺和圓規(guī),依據(jù)三角形的邊角關(guān)系,也能計(jì)算折射率,故C正確。(2)插大頭針P3,應(yīng)使P3攔住P1和P2的像,故A、B錯(cuò)誤;插大頭針P4,應(yīng)使P4攔住P1、P2的像和P3,故C錯(cuò)誤,D正確。(3)在試驗(yàn)過(guò)程中畫出界面a后,不當(dāng)心將玻璃磚向上平移了一些,導(dǎo)致界面a'畫到圖中虛線位置,而在作光路圖時(shí)界面a仍為起先作圖位置,實(shí)際光線如圖中的O'Q所示,而作圖光線如圖中OQ所示,導(dǎo)致折射角偏小,所測(cè)得的折射率偏大。(4)光路圖如圖所示。5.答案(1)badc(2)C解析(1)在用“插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率”的試驗(yàn)中,應(yīng)先畫平行玻璃磚的邊界,然后畫出法線,再畫出入射光線,再畫出出射光線,最終連接入射光線和出射光線,畫出折射光線,所以依次為badc。(2)光從光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì),確定發(fā)生折射,依據(jù)光路的可逆性可知,在玻璃磚的另一側(cè)能看到P1、P2的像,但不會(huì)更清楚,A、B錯(cuò)誤;入射角越大,折射角越大,玻璃磚的厚度是不變的,偏移的距離等于磚的寬度與折射角正切值的乘積,所以偏移的距離就越大,C正確;其次次測(cè)量入射角較大,會(huì)導(dǎo)致反射光過(guò)強(qiáng),折射光過(guò)弱,不易視察,則折射率測(cè)量值的誤差不愿定更小,D錯(cuò)誤。6.答案(1)sinθ1解析(1)依據(jù)光的折射定律可知,n=sinθ(2)為了減小測(cè)量的偶然誤差,必需接受多次測(cè)量取平均值的方法,由于每次測(cè)量時(shí),入射角不同,折射角不同,每次測(cè)量入射角與折射角之間沒(méi)有干脆關(guān)系,入射角和折射角取平