2019-2020年高考物理复习 第12章 实验14 测定玻璃的折射率训练题 新人教版.doc

2019-2020年高考物理复习 第12章 实验14 测定玻璃的折射率训练题 新人教版考纲解读1.学会用插针法确定光路.2.会用玻璃砖和光的折射定律测定玻璃的折射率基本实验要求1 实验原理如原理图甲所示，当光线AO1以一定的入射角1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO1对应的出射光线O2B，从而求出折射光线O1O2和折射角2，再根据n或n算出玻璃的折射率2 实验器材木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔3 实验步骤(1)用图钉把白纸固定在木板上(2)在白纸上画一条直线aa，并取aa上的一点O为入射点，作过O点的法线NN.(3)画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa对齐，并画出另一条长边的对齐线bb.(5)眼睛在bb的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P1的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(6)移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线OB及出射点O，连接O、O得线段OO.(7)用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.(8)改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值规律方法总结1 实验数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角1和折射角2，并查出其正弦值sin 1和sin 2.算出不同入射角时的，并取平均值(2)作sin 1sin 2图象：改变不同的入射角1，测出不同的折射角2，作sin 1sin 2图象，由n可知图象应为直线，如实验原理图乙所示，其斜率为折射率(3)“单位圆”法确定sin 1、sin 2，计算折射率n.以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线OA于E点，交折射光线OO于E点，过E作NN的垂线EH，过E作NN的垂线EH.如实验原理图丙所示，sin 1，sin 2，OEOER，则n.只要用刻度尺量出EH、EH的长度就可以求出n.2 注意事项(1)用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻璃砖的另一边bb.(2)实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动(3)大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，以减小确定光路方向时造成的误差(4)实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb一侧将看不到P1、P2的像考点一对实验操作的考查例1(xx浙江理综21)在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，如图1所示图1图2(1)在图2中画出完整的光路图；(2)对你画出的光路图进行测量和计算，求得该玻璃砖的折射率n_(保留3位有效数字)(3)为了观测光在玻璃砖不同表面的折射现象，某同学做了两次实验，经正确操作插好了8枚大头针，如图3所示图中P1和P2是同一入射光线上的2枚大头针，其对应出射光线上的2枚大头针是P3和_(填“A”或“B”)图3解析(1)分别连接玻璃砖两侧的大头针所在的点并延长，与玻璃砖两平行边分别相交，标出传播方向，然后连接玻璃砖边界的两交点，即为光线在玻璃砖中的传播方向光路图如图所示(2)设方格纸上正方形的边长为1，光线的入射角为1，折射角为2，则sin 10.798，sin 20.521所以该玻璃砖的折射率n1.53(3)由题图乙可知，光线P1P2入射到玻璃砖上时，相当于光线射到了一个三棱镜上，因此出射光线将向底边偏折，所以出射光线过P3和A.答案(1)见解析图(2)1.53(说明：0.03范围内都可)(3)A考点二对实验数据处理的考查例2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，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和图4P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图4所示(1)在本题的图上画出所需的光路(2)为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是_，_，在图上标出它们(3)用(2)中所测物理量计算折射率的公式是n_.解析(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC面于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB面于O，连接OO，则光线OO就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线(2)在所画的图上注明入射角1和折射角2，并画出虚线部分，用量角器量出1和2(或用直尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度)(3)n(或因为sin 1，sin 2，则n)答案见解析例3学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图5所示在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针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，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区图5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的像，同学们通过计算，预先在圆周EC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AOF30，OP3与OC的夹角为30，则P3处所对应的折射率的值为_(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？答：_.(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为_解析(1)根据折射定律n，题中160，2AOF30，所以n.(2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大(3)因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1.答案(1)(2)P4处对应的折射率的值大(3)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，若不慎将玻璃砖向上平移了一些，放在图6所示的位置上，而实验中其他操作均正确，则测得的折射率将()A偏大 B偏小 C不变 D无法确定图6答案C解析经过玻璃砖的光路如图中实线所示，由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线，而是如图中虚线所示，由几何知识可知，测出的折射角与真实的折射角相同2. 某同学做“测定玻璃的折射率”实验时，用他测得的多组入射角1与折射角2作出sin 1sin 2的图象如图7所示，下列判断不正确的是()A他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象B玻璃的折射率为0.67图7C玻璃的折射率为1.5D玻璃临界角的正弦值为0.67答案B解析由sin 1sin 2图象可知，1.51，故光是从空气射入玻璃的，入射角为1，A正确由折射率的定义知n1.5，C正确，B错误由临界角定义知临界角的正弦值sin C0.67，D正确3 (xx重庆理综22(1)如图8所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的_面不能用手直接接触图8在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图9所示计算折射率时，用_(填“d”或“e”)点得到的值较小，用_(填“d”或“e”)点得到的值误差较小图9答案光学de解析实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触，以防止损坏其光学面如图所示，连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角OOO2OOO1，由n得，折射角越大的，求得的折射率越小由图可得，用d点得到的值较小，而ce与ab近似平行，故用e点得到的值误差较小4. (xx天津9(3)某同学用大头针、三角板、量角器等器材测半圆形玻璃砖的折射率开始玻璃砖的位置如图10中实线所示，使大头针P1、P2与圆心O在同一直线上，该直线垂直于玻璃砖的直径边，然后使玻璃砖绕圆心O缓慢转动，同时在玻璃砖的直径边一侧观察P1、P2的像，且P2的像挡住P1的像如此观察，当玻璃砖转到图中虚线位置时，上述现象恰好消失此 图10时只须测量出_，即可计算出玻璃砖的折射率请用你的测量量表示出折射率n_.答案玻璃砖直径边绕O点转过的角度解析“P2挡住P1的像的现象恰好消失”意味着刚好发生全反射现象，此时玻璃砖内光线的入射角恰好等于临界角C，玻璃砖转过，入射光路的法线也转过同样的角度，入射角C.根据n得n.5 如图11所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率，在平铺的白纸上垂直纸面插上大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3.图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点图11(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)答案(1)l1和l3(2)偏大6 如图12所示，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，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3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OP3与y轴负方向的夹图12角只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角和，便可求得玻璃的折射率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P1、P2两枚大头针，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P1、P2的像，他应采取的措施是_若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像，确定P3位置的方法是_若他已正确地测得了、的值，则玻璃的折射率n_.答案另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上，直到在y0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像竖直插上大头针P3，使P3刚好能挡住P1、P2的像解析无法看到P1、P2的像是因为OA光线的入射角过大，发生全反射的缘故P3能挡住P1、P2的像说明OP3是OA的折射光线7 测定玻璃等腰直角三棱镜折射率的实验中，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3图13和P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图13所示(1)通过作图，画出通过P1、P2的入射光线在棱镜中的折射光线；(2)如果测得该棱镜的折射率为1.5，则垂直于AB边入射的光线能否从BC边或AC边射出_(选填“能”或“不能”)答案(1)见解析图(2)不能解析(1)如图所示(2)设发生全反射的临界角为C，则sin Csin 45，故垂直于AB边入射的光线在AC边或BC边会发生全反射，不能射出