2025版高考物理考点题型归纳总结（含答案）考点74　实验十九　测量玻璃的折射率

考点74实验十九测量玻璃的折射率强基固本对点练1.同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示．(1)下列说法正确的是______．A．实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线B．为了减小作图误差，大头针P1、P2和P3、P4之间的距离应适当大些C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”D．若光线的入射角θ1较大，有可能在bb′面发生全反射，所以在bb′一侧就看不到P1、P2的像(2)一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb′比实际向外侧平移了一些(如图乙所示)，其他操作均正确无误，并仍以aa′和bb′为折射面画出了光路图，这样测出的折射率将______(填“偏大”“偏小”或“不变”).(3)一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图丙所示．用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃砖的折射率n＝________________________(用测量的字母表示).2．在“测玻璃的折射率”实验中：(1)如图1，用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，下列说法中正确的是______．A.若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量B．为减少测量误差，P1、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量小些C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些D．bb′界面一定要与aa′平行，否则会有误差(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度______(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．(3)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图像如图2所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于__________．(4)如图3所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”).3．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的像和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).培优提能模拟练4.[2024·湖北省武汉市六校联考]如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面，AC为圆心在O的eq\f(1,4)圆弧面，ABCO构成正方形．现要测定该元件的折射率，可供选用的器材还有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸．Ⅰ.某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整．(1)将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把光学元件放在白纸上，使它的横截面与图中画线对齐；(2)在O点竖直插大头针P1.(3)选择合适的点竖直插大头针P2，在BC外侧调整视线观察到大头针P1和P2的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住__________，P4挡住__________；(4)移去大头针和光学元件，记录好P2、P3和P4的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标系xOy，Ox轴与OC重合，Oy轴与OA重合，用刻度尺测出P2、P3和P4在直角坐标系xOy中的坐标P2(2，1.5)，P3(7，7)，P4(10，11).则此光学元件折射率测量值为n＝__________(结果保留3位有效数字)；Ⅱ.根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验精确度__________．A．应选用较粗的大头针完成实验B．应选用较细的大头针完成实验C．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些D．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些5．[2023·广东卷]某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达ef面上的O点后反射到N点射出．用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点，如图(a)所示③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2.PM的示数如图(b)所示，则d1为________cm．测得d2为3.40cm(3)利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式n＝________；由测得的数据可得折射率n为________(结果保留3位有效数字)(4)相对误差的计算式为δ＝eq\f(测量值－真实值,真实值)×100%.为了减小d1、d2测量的相对误差，实验中激光在M点入射时应尽量使入射角________．

考点74实验十九测量玻璃的折射率1．答案：(1)BC(2)偏小(3)eq\f(x1,x2)解析：(1)实验中，不能将玻璃砖界面当尺子画界线，A错误；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，B正确；只要操作正确，任何形状的玻璃砖均可用“插针法”测量折射率，C正确；由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，D错误．(2)如图所示作图得到的光路图和实际光路图相比，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，由n＝eq\f(sini,sinr)知折射率偏小．(3)由几何关系可知sini＝eq\f(AB,OA)＝eq\f(x1,R)，sinr＝eq\f(CD,OC)＝eq\f(x2,R)，则玻璃砖的折射率为n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(x1,x2).2．答案：(1)C(2)大(3)1.5(4)偏大解析：(1)手拿光学元器件时切忌用手触摸“工作面”，以防脏污甚至腐蚀光学面造成永久的损坏，A错误；为减少测量误差，入射角应适当大一些，即P1、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量大些，B错误；为了减小作图误差，将出射光线确定得更准确些，P3和P4的距离应适当取大些，C正确；测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面aa′、bb′不平行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，D错误．(2)如果有几块宽度不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量，宽度越大，出射光线的侧位移越大，折射角的测量越准确，故为了减小误差应选用宽度大的玻璃砖来测量．(3)根据折射率定义公式有n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，代入数据可得玻璃砖的折射率为n＝eq\f(0.6,0.4)＝1.5.(4)在实验过程中，画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，实际光线如图中的O′Q所示，而作图光线如图中OQ所示，导致折射角偏小，所测得的折射率偏大．3．答案：(1)BD(2)丙eq\f(DE,FG)解析：(1)根据题意可知，然后应插上大头针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，故正确的操作步骤为BD.(2)根据题意，过P3、P4做一条直线与AC边相交于H，并以入射点O为圆心做一个圆，与入射光线相交于D，与OH连线的延长线相交于G，过O点做法线，过D点做法线的垂线交于E，过G点做法线的垂线交于F,由图可知sinα＝eq\f(DE,DO)，sinβ＝eq\f(FG,OG)，DO＝OG，可得仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率，题图丙所示正确．根据几何关系可得，折射率为n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(DE,FG).4．答案：Ⅰ.(3)P1、P2的像P3和P1、P2的像(4)1.33Ⅱ.BD解析：Ⅰ.(3)选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P1和P2的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住和P1、P2和P3的像；(4)设入射角为i，折射角为r，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)，P4(x4，y4)，则有n＝eq\f(sinr,sini)，而sinr＝eq\f(y4－y3,\r(（x4－x3）2＋（y4－y3）))，sini＝eq\f(y2,\r(xeq\o\al(2,2)＋yeq\o\al(2,2)))，代入数据联立解得n≈1.33.Ⅱ.应选用较细的大头针完成实验，这样可准确确定光线的传播方向，故A错误，B正确；插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些，这样可减小确定光线方向时产生的误差，C错误，D正确．5．答案：(2)③2.25(2.24～2.26均可)(3)eq\f(d2,d1)1.51(1.50～1.52均可)(4)小一些解析：(2)③毫米刻度尺的分度值为eq\f(1cm,10)＝0.1cm，