《2018年高考物理一轮复习 专题61 测定玻璃的折射率（测）（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年高考物理一轮复习 专题61 测定玻璃的折射率（测）（含解析）（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、- 1 - 专题61 测定玻璃的折射率 【满分：110分 时间：90分钟】 一、实验题(共10题，每小题11分，共110分。) 1如图，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其 底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合。OA是画在纸上的直线，P 1 、P 2 为竖直地插在直线 OA上的两枚大头针，P 3 是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线OA与y轴正方向的夹 角，是直线OP 3 与y轴负方向的夹角。只要直线OA画得合适，且P 3 的位置选择正确，测 出角和，便可求得玻璃的折射率。 （1）某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P
2、1 、P 2 两枚大头针，但在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P 1 、P 2 的像， 其原因是_。 （2）他应采取的措施是_。 （3）若他已透过玻璃砖看到了P 1 、P 2 的像，确定P 3 位置的方法是_。 （4）若他已正确地测出了、的值，则玻璃的折射率n_。 【答案】 （1）因为入射角太大发生了全反射 （2）另画一条更靠近y轴正方向的直线 OA，把大头针P 1 、P 2 竖直插在所画的直线上，直到在y0区域透过玻璃砖能看到P 1 、P 2 的像。（3）插上大头针P 3 ，使P 3 刚好能挡住P 1 、P 2 的像 （4） sin sin （3）定P 3 位置的方法是：
3、插上大头针P 3 ，使P 3 刚好能挡住P 1 、P 2 的像； （4）根据折射率公式得到 sin n sin 点睛：本题考查了全反射及产生的条件，用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的原理是折射定- 2 - 律，根据原理确定确定P 3 位置的方法 2(1)光线由一种介质射向另一种介质时，若这两种介质的折射率不同，则光线 _ A.若进入介质中，传播速度一定改变 B.若进入介质中，传播方向一定改变 C.一定能进入介质中传播 D.不一定能进入介质中传播 (2)如图所示，平面MN是介质与真空的交界面，介质中有一点A，真空中有一点B，P是 A、B连线与界面的交点，如果A点发出的一束激光，射到界面上的Q点(图
4、中未画出)，进入 真空后经过B点则Q点在P点的_ (填“左侧”或“右侧”) (3)放在空气中的玻璃砖，如右图所示，有一束光射到界面ab上，下列说法正确的是 _ A.在界面ab入射角大于临界角的光将不会进入玻璃砖 B.光传播至界面cd后，有可能不从界面cd射出 C.光射到界面ab后，不可能发生全反射 D.光传播至界面cd后，一定会从界面cd射出 【答案】 AD 左侧 CD （3）产生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，可知，光从空气进入玻璃- 3 - 砖时，不会产生光的全反射现象，无论入射角多大，光都能从界面ab进入玻璃砖故A错 误，C正确由于ab与cd两个表面平行，根据几何知识得知
5、，光线在ab面上的折射角等于 在cd面上的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定从界面cd射出，故B错误，D正 确 故选CD 3（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P 1 和P 2 ，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P 3 和P 4 。在插P 3 和P 4 时，应 使_（选填选项前的字母）。 AP 3 只挡住P 1 的像 BP 4 只挡住P 3 CP 3 同时挡住P 1 、P 2 的像 DP 4 挡住P 3 及P 1 、P 2 的像 （2）按（1）中的做
6、法确定大头针P 3 和P 4 的位置如图所示，请你将光路图补充完整，并在 图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射率可表示为n=_。（用图中标出的测 量量表示） 【答案】 CD 光路如图所示，需要测量的量是图中角 和角 i r- 4 - （2）光路图如图所示，根据折射定律可知需要测量入射角和折射角，即测量的量是图中角 和角 i r 4利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，做出的光路 图及测出的相关角度如图甲所示。 （1）此玻璃的折射率计算式为n=_（用图中的 表示） 1 2 、 （2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度 _（选填“大”或
7、“小”）的玻璃砖来测量。 （3）乙同学在画界面时,不小心将两界面aa、bb 间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所 示,则他测得的折射率_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”) 【答案】 大 偏小 1 2 cos cos n - 5 - 折射角的测量值偏大，则由 得，折射率测量值偏小； sin sin i n r 【点睛】对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可 分析折射率的误差 5用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大 头针P 1 和P 2 ，然后在棱镜的另一侧观察，调整视线使P 1 的像被P 2 挡住。接着在眼睛所在的 一侧插
8、两枚大头针P 3 和P 4 ，使P 3 挡住P 1 和P 2 的像，P 4 挡住P 3 和P 1 、P 2 的像。在纸上标出的 大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。 （1）在图上画出所需的光路图_。 （2）为了测出棱镜玻璃的折射率，在图上标出需要测量的量_。 （3）计算折射率的公式n=_(用所标字母表示)。- 6 - 【答案】 如图中所示 用所标量 写出 sin sin i n r （2）如图中所示 （3）如图，光线在棱镜左侧面上折射时入射角为i，折射角为r，根据折射定律得到折射率 sin sin i n r 6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， （1）在实验中，如果用量
9、角器分别量出入射角 1 和折射角 2 ，那么，该玻璃砖的折射率 的表达式为n=_ （2）在实验数据的处理中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算，根 据他们设计的表格所反应的信息，判断他们论证做得是否正确. 甲同学设计的表格是：- 7 - 次数 入射角 1 sin 1 折射角 2 sin 2 n 1 30 0.500 20.9 0.357 1.40 2 45 0.707 30.5 0.508 1.39 3 60 0.866 38.0 0.616 1.41 1.40 乙同学设计的表格是： 次数 1 2 3 角平均值 正弦值 n 入射角 1 30 45 60 45 0.707 折射角
10、 2 20.9 30.5 38.0 28.8 0.497 1.42 答：上述两位同学做得正确的是_.（填“甲”或“乙”） （3）若甲在做测定玻璃的折射率的实验时，法线画得与界面不垂直,出现如下图（a）所示 的倾斜；若乙在放置玻璃砖时,玻璃砖的平面没有与aa重合，出现如下图（b）所示的偏差， 则他们测得的折射率比真实值_ 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 【答案】 （1） （2）甲 （3）A 1 2 sin sin - 8 - 点睛：本题用插针法测量玻璃砖的折射率，数据处理时，每组所测量的折射率是同一介质的， 是相关联的，可取平均值对于实验误差，
11、要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折 射角的误差，即可分析折射率的误差 7在做测定玻璃折射率的实验时： （1）如图所示，在测定玻璃的折射率的过程中，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针， 使B的像把A的像档住。如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C，应使它把_挡住， 插第四个大头针D，使它把_档住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射 出的光线。 （2）某同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的ab和cd都比实际侧面向外侧平移了一些,如 图所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在ab和cd上，则测 出的n值将_.（偏大、不变或偏小）- 9 - 【答案】 （1）A、B的像同时 AB 的
12、像及C （2）变小 点睛：本题首先要懂得实验的原理：折射定律，其次要会用作图法分析入射角、折射角的误 差，再分析折射率的误差 8在测定玻璃折射率的实验中，有以下实验步骤： A在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线aa对齐，并画出与另一长边对齐的直线 bb B 在白纸上画一直线aa，并取aa上的一点O为入射点，作过O的垂线MN。 C画出线段AO为入射光线，并在AO上插上P 1 、P 2 两根大头针 D用量角器测量入射角i和折射角，并查表查出其正弦值sini和sin E通过玻璃砖观察并调整视线方向，使P 1 的像被P 2 挡住；然后在观察一侧插上大头针P 3 ， 使P 3 挡住P 2 、P 1
13、的像；再插上大头针P 4 ，挡住P 3 及P 2 、P 1 的像。 F移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 3 ，P 4 的针孔位置确定经玻璃砖的出射光线O / P 3 及- 10 - 出射点O / ；连接O及O / 的线段OO / 。 G改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的比值 ，并取平均值。 （1）将上述实验步骤按合理的操作顺序排列，并将步骤的字母代号依次填写入以下横线上： _ （2）、几位同学做“用插针法测定玻璃的折射率”实验，图示直线aa、bb表示在白纸 上画出的玻璃的两个界面几位同学进行了如下操作： A甲同学选定的玻璃两个光学面aa、bb不平行，其它操作正确 B乙同学在白纸上正确画
14、出平行玻璃砖的两个界aa、bb后，将玻璃砖向aa方向平移 了少许，其它操作正确 C丙同学在白纸上画aa、bb界面时，其间距比平行玻璃砖两光学界面的间距稍微宽些， 其它操作正确 上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是_（填写字母代号） 【答案】 BACEFDG AB- 11 -故选AB 点睛：对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分 析折射率的误差. 9如图所示，为插针法测定两面平行的玻璃砖折射率的实验，试完成下列填空： （1）在平铺的白纸上垂直纸面插大头针A、B，AB连线为入射光线，放上玻璃砖，在玻璃砖 的另一侧垂直纸面插大头针C、D，使大头针
15、C_，大头针 D_，连接C、D即为出射光线。 （2）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是_（填选项前字母） A为了减小作图误差，C和D间的距离应适当取大些 B为减少测量误差，A和B的连线与玻璃砖界面的夹角应取得越大越好 C无论A、B连线与法线NN夹角多大(90 )，光线OO都不可能在a 面上发生全反射 D若A、B连线与法线NN夹角较大(90)，光线OO有可能在a 面上发生全反射 【答案】 大头针C挡住A、B的像 大头针D挡住C以及A、B的像 AC- 12 -10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P 1 、P 2 ，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1 的像
