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实验:测量玻璃的折射率1.(2022·江苏南通市高二期中)如图所示,在“测量玻璃的折射率”实验中,小明在AB侧插上大头针P1、P2,在CD侧未观察到大头针的像,为了观察到像,接下来的操作中正确的是()A.增大P1P2的距离B.调整P1的位置增大入射角C.向左平移玻璃砖的位置D.将玻璃砖AB与CD面互换位置2.(2023·江苏南京市第二十九中学高二阶段练习)某同学利用平行玻璃砖测量玻璃的折射率,按插针法步骤正确操作,借助刻度尺完成了光路图。该同学有圆规,却没有量角器,他就以O点为圆心,15.00cm为半径画圆,分别交入射光线于A点,交直线OO′的延长线于C点。分别过A、C点作法线NN′的垂线交NN′于B、D点,如图所示。用刻度尺测得AB=9.00cm,CD=6.00cm,则下列说法正确的是()①玻璃的折射率n=eq\f(2,3)②玻璃的折射率n=eq\f(3,2)③若玻璃砖前后两面并不平行,按正确实验操作,则他测出的折射率会受到影响④若玻璃砖前后两面并不平行,按正确实验操作,则他测出的折射率不会受到影响A.①③ B.②③C.①④ D.②④3.某研究小组根据光学知识,设计了一个测液体折射率的仪器。如图所示,在一个圆盘上,过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF。在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变。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重合,EF作为界面的法线,而后在图中右上方区域观察P1、P2,在圆周EC部分插上P3,使P3挡住P1、P2的像。同学们通过计算,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,就可以直接读出液体折射率的值。(1)若∠AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为30°,则P3处刻的折射率的值为________;(2)图中P3、P4两处,对应折射率较大的是________;(3)下列关于该实验的说法,正确的是________。A.大头针P1、P2应适当远一些B.∠AOF可以非常小C.EC弧上的刻度是不均匀的D.插大头针P3时应垂直于盘面4.(2022·江苏南京市高二期末)如图甲所示,在测量玻璃折射率的实验中,两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜,并确定AB和AC界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线,并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2,再从棱镜的右侧观察P1和P2的像。(1)此后正确的操作步骤是________。A.插上大头针P3,使P3挡住P2的像B.插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像C.插上大头针P4,使P4挡住P3的像D.插上大头针P4,使P4挡住P1、P2的像及P3(2)正确完成上述操作后,在纸上标出大头针P3、P4的位置(图中已标出)。为测量该种玻璃的折射率,两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线,如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图________(选填“乙”或“丙”),所测玻璃折射率的表达式n=________(用代表线段长度的字母ED、FG表示)。5.(2023·江苏宿迁市高二阶段练习)(1)在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路如图甲所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是________。A.若P1、P2的距离较大时,通过玻璃砖会看不到P1、P2的像B.为减小测量误差,P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应适当小些C.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当取大些(2)图乙所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的光学面不能用手直接接触。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,如图丙所示。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。6.(2022·江苏模拟)某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线,如图甲所示,并在入射光线AO上插上大头针P1、P2,现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上P3和P4大头针,便能确定光在玻璃砖中的折射光线。(1)确定P3位置的方法正确的是________;A.透过玻璃砖,P3挡住P2的像B.先插上P4大头针,在靠近玻璃砖一侧P3挡住P4的位置C.透过玻璃砖观察,使P3挡住P1、P2的像(2)作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图,并画出玻璃砖中光线的折射角θ2;(3)经过多次测量作出sinθ1-sinθ2的图像如图乙,玻璃砖的折射率为________;(保留三位有效数字)(4)若该同学在确定P4位置时,被旁边同学碰了一下,不小心把P4位置画的偏左了一些,则测出来的折射率________(填“偏大”“偏小”或“不变”);(5)该同学突发奇想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验,两者的AC面是平行放置的,插针P1、P2的连线垂直于AB面,若操作无误,则在图中右边的插针应该是________。A.P3P6 B.P3P8C.P5P6 D.P7P8实验:测量玻璃的折射率1.D[在CD侧未观察到大头针的像,说明P1P2的光线未传播至CD侧,而是从BC边折射出去了,增大P1P2的距离,能适当提高测量的精确度,但无法改变光路,在CD侧仍观察不到大头针的像,A错误;调整P1的位置增大入射角,会使光线更向右偏,在CD侧依旧观察不到大头针的像,B错误;向左平移玻璃砖的位置,光线的传播方向不变,仍然从BC边传播出去,在CD侧观察不到大头针的像,C错误;将玻璃砖AB与CD面互换位置,入射光线从CD面射入,可以从AB面射出,故能观察到大头针的像,D正确。]2.D[玻璃的折射率n=eq\f(sin∠AOB,sin∠DOC)=eq\f(AB,DC)=eq\f(3,2),则①错误,②正确;测量玻璃折射率的原理是折射定律,与玻璃砖前后两面是否平行没有关系,故③错误,④正确,故选D。]3.(1)eq\r(3)(2)P4(3)ACD解析(1)若∠AOF=30°,OP3与OC之间的夹角为30°,可知在空气中的折射角为60°,根据折射定律得n=eq\f(sin60°,sin30°)=eq\r(3)(2)由题意知,光线在液体中的入射角θ2不变,根据折射定律n=eq\f(sinθ1,sinθ2),在空气中的折射角θ1越大,折射率越大,可知P4处对应的折射率大。(3)大头针P1与P2连线代表入射光线,两点间距离大一些能让连线方向更准确,A正确;∠AOF应适当大一些,以减小误差,B错误;根据n=eq\f(sinθ1,sinθ2),则EC弧上的刻度是不均匀的,C正确;因为在圆周EC部分插上P3,使P3挡住P1、P2的像,P3应垂直于盘面,D正确。4.(1)BD(2)丙eq\f(DE,FG)解析(1)根据题意可知,此后应插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,再插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像,从而确定出射光线,故此后正确的操作步骤为B、D。(2)根据题意,过P3、P4作一条直线与AC相交于H,并以入射点O为圆心作一个圆,与入射光线相交于D,与OH连线的延长线相交于G,过O点作法线,过D点作法线的垂线交于E,过G点作法线的垂线交于F,如图所示可知sinα=eq\f(DE,DO),sinβ=eq\f(FG,OG),DO=OG根据几何关系可得,折射率为n=eq\f(sinα,sinβ)=eq\f(DE,FG),仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射的是图丙。5.(1)BC(2)de解析(1)根据光路可逆性原理可知,光线一定会从另一侧表面射出,即使P1、P2的距离较大,通过玻璃砖仍然可以看到P1、P2的像,故A错误;为了减小测量误差,入射角应适当大一些,即P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角适当小一些,故B正确;为了减小误差,将出射光线确定得更准确些,P3和P4的距离应适当取大些,故C正确。(2)依题意,连接dc、ec并延长至玻璃砖的光学面与白纸的交线,交点为出射点,入射点与出射点的连线即为折射光线,如图所示;入射角一定,用d点计算折射率时,折射角大,所测折射率小;对于两光学面平行的玻璃砖,入射光线和出射光线平行,从图中可知ec连线与入射光线平行,即用e点得到的值误差较小。6.(1)C(2)见解析图(3)1.49(4)偏小(5)C解析(1)确定P3位置的方法正确的是:透过玻璃砖观察,使P3挡住P1、P2的像,故选C;(2)光路图如图所示:(3)根据n=eq\f(sinθ1,sinθ2)可知,图像sinθ1-sinθ2的斜率等于折射率,由图像可知
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