2024-2025学年高二物理选择性必修第一册（配鲁科版）分层作业20 科学测量 玻璃的折射率

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分层作业20科学测量:玻璃的折射率A组必备知识基础练1.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度θ1、θ2,如图甲所示。多次改变入射角,正确操作后,测出多组相关角度θ1、θ2,作出cosθ2-cosθ1图像,如图乙所示,则此玻璃的折射率n=。若有宽度分别为3cm、7cm的两块平行玻璃砖可供选择,选用宽度为cm的玻璃砖来测量,可以减小误差。

2.“测定玻璃的折射率”的实验中,在水平放置的白纸上放好玻璃砖,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,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P3和P4。甲(1)在插P3和P4时,应使。(填选项前的字母)

A.P3只挡住P1的像B.P1只挡住P3的像C.P3同时挡住P1、P2的像D.P4挡住P3及P1、P2的像(2)该小组用同一套器材完成了四次实验,如图记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如图所示,其中实验操作正确的是。

(3)该小组选取了操作正确的实验记录,在白纸上画出光线的径迹,以入射点O为圆心作圆,与入射光线、折射光线分别交于A、B点,再过A、B点作法线NN'的垂线,垂足分别为C、D点,如图乙所示,则玻璃的折射率n=。(用图乙中线段的字母表示)

乙3.如图所示,某同学在“用插针法测定玻璃的折射率”实验中,先将方格纸固定在木板上,再将一截面为直角三角形的玻璃砖ABC放在方格纸上,在玻璃砖AB侧的方格纸上插两枚大头针P1和P2,再按照实验步骤在玻璃砖的AC侧插上大头针P3和P4。(1)关于本实验操作,下列说法正确的有。

A.实验中选用较粗的大头针,以便大头针的像能看得清晰B.插好的大头针应与纸面垂直C.为了减小误差,插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距适当大一些(2)利用图中方格纸上的实验记录,可计算此玻璃砖的折射率为(答案可用根号和分数表示)。

B组关键能力提升练4.(多选)某同学用“插针法”做测量玻璃折射率的实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验数据时,发现玻璃砖的两个光学面aa'和bb'不平行,如图所示,则()A.P1P2与P3P4两条直线平行B.P1P2与P3P4两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响5.由玻璃制成的三棱镜ABC如图所示,某同学运用“插针法”来测量此三棱镜的折射率,在AB左边插入P1、P2两枚大头针,在AC右侧插入P3、P4两枚大头针,结果P1、P2的像被P3挡住,P1、P2的像及P3的像被P4挡住。现给你一把量角器,要求回答以下问题:(1)请作出光路图,用所测物理量(须在光路图中标明)表示三棱镜的折射率n=。

(2)若该同学在作出玻璃界面时,把玻璃右侧界面画成AC'(真实界面为AC),则该同学测量出的三棱镜的折射率(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

6.如图所示,一个学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率,填写下述实验步骤中的空白。(1)用游标卡尺测出广口瓶瓶口内径d;(2)在瓶内装满水;(3)将刻度尺沿瓶口边缘插入水中;

(4)沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去,若恰能看到刻度尺的0刻度(即图中A点),同时看到水面上B点刻度的像B'恰与A点的像相重合;(5)若水面恰与直尺的C点相平,读出和的长度;

(6)由题中所给条件,可以计算水的折射率为。(用题中所测量的物理量表示)

参考答案分层作业20科学测量:玻璃的折射率1.解析设入射角为i,折射角为r,则有i=90°-θ1,r=90°-θ2,根据折射定律有n=sinisinr=sin(90°-θ1)sin(90°-θ2)=cos答案1.5172.解析(1)“测定玻璃的折射率”的实验中,大头针均应在同一传播光路上,即P3同时挡住P1、P2的像,P4挡住P3及P1、P2的像。故选C、D。(2)光由光疏介质(空气)射到光密介质(玻璃)中时,入射角应大于折射角,且根据折射定律可知光射入玻璃的入射角应等于射出玻璃时的折射角,即入射光线和出射光线平行。故选D。(3)根据几何关系入射角正弦值sini=AC折射角正弦值sinr=BD且AO=BO根据折射定律n=sini答案(1)CD(2)D(3)AC3.解析(1)实验中为了准确确定入射光线和折射光线,大头针不能选用较粗的,虽然大头针的像能看得清晰,但像的位置变大,误差变大,故A错误;为了准确确定入射光线和折射光线,大头针应垂直地插在纸面上,故B正确;为了减小误差,准确确定入射光线和折射光线,插大头针时应使P1和P2、P3和P4的间距适当大一些,故C正确。(2)利用图中方格纸上的实验记录,可计算入射角的正弦值为sinθ介=3设直线P3P4与直线P1P2的夹角为α,如图所示,则有tanα=12,sinα=55,cosα则折射角的正弦值为sinθ空=sin(θ介+α)=2则此玻璃砖的折射率为n=sin答案(1)BC(2)24.BD光线由aa'进入玻璃砖时,由折射定律得n=sinαsinβ,光线由bb'射出玻璃砖时,由折射定律得n=sinθ2sinθ1。若aa'∥bb',则有θ1=β,进而有α=θ2,出射光线O'B与入射光线AO平行。若aa'和bb'不平行,则有θ1≠β,进而有α≠θ2,出射光线O'B与入射光线AO不平行,故选项B正确,A错误;在用“插针法”测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误5.解析(1)作出光路图如图甲所示,由折射定律可知,三棱镜的折射率n=sin甲(2)若该同学在作出玻璃界面时,把玻璃右侧界面画成AC'(真实界面为AC),由图可知,测出的折射角θ2'大于真实值,则三棱镜折射率的测量值比真实值小。乙答案(1)光路图见解析sinθ16.解