（新教材适用）高中物理第四章光实验测量玻璃的折射率课后习题新人教版选择性

实验:测量玻璃的折射率基础巩固1.(多选)在用两面平行的玻璃砖测量玻璃折射率的实验中,其实验光路图如图所示,对实验中的一些具体问题,下列说法正确的是()A.为了减小作图误差,P3和P4的距离应适当大一些B.为减小测量误差,P1、P2连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些C.若P1、P2的距离较大,则通过玻璃砖会看不到P1、P2的像D.实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线答案:AB解析:实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且P1与P2之间、P2与O点之间、P3与P4之间、P3与O'点之间距离要稍大一些。入射角θ1应适当大一些,以减小测量角度的误差,但入射角不宜太大,也不宜太小。实验中严禁用玻璃砖代替尺子画线。2.(多选)某同学用插针法做测量玻璃的折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光滑面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答案:BD解析:光线由aa'进入玻璃砖时,由折射定律得n=sinθ1sinθ2,光线由bb'射出玻璃砖时,由折射定律得n=sinθ4sinθ3。若aa'∥bb',则有θ3=θ2,进而有θ1=θ4,出射光线O'B与入射光线AO平行。若aa'和bb'不平行,则有θ3≠θ2,进而有θ1≠θ3.某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n。如图甲所示,O是圆心,MN是法线,AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径。该同学测得多组入射角i和折射角r,作出sinisinr图像如图乙所示。则()A.光由A经O到B,n=1.5B.光由B经O到A,n=1.5C.光由A经O到B,n=0.67D.光由B经O到A,n=0.67答案:B解析:介质折射率等于空气中角度的正弦值和介质中角度的正弦值之比,空气中角度较大,对应正弦值较大,对应题图乙中折射角r,故OA为折射光线,光线从B经O到A,由折射率计算公式得n=sinrsini=4.在用插针法测定玻璃折射率的实验中,甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa'、bb'与玻璃砖位置的关系分别如图中①和②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其他操作均正确,且均以aa'、bb'为界面画光路图,则:甲同学测得的折射率与真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。

乙同学测得的折射率与真实值相比(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。

答案:偏小相同解析:用题图①测定折射率时,玻璃中折射角测量值大于实际值,故折射率偏小;用题图②测定折射率时,只要操作正确,折射率与玻璃砖形状无关。5.图甲为光学实验用的长方体玻璃砖,它的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,如图乙所示。计算折射率时,用(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小。

答案:光滑de解析:光学实验用的玻璃砖的光滑面不能用手接触,以防止损坏其光滑面。如图所示,连接cd、ce并反向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∠O'OO2<∠O'OO1,由折射定律得,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。6.在测定玻璃折射率的实验中(1)操作步骤如下:①先在白纸上画出一条直线aa'代表两种介质的界面,过aa'上的O点画出界面的法线NN',并画一条线段AO作为入射光线。②把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa'对齐。③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。调整视线方向,直到P1的像被P2的像挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3以及P1、P2的像,记下P3、P4的位置。④移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4作为折射光线,测量出入射角θ1与折射角θ2,填入表格中。上述操作步骤中存在严重的缺漏,应做的补充是

。

(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2,并作出了sinθ1sinθ2的图像如图所示,则下列说法正确的是。

A.实验时,光线是由空气射入玻璃B.实验时,光线是由玻璃射入空气C.玻璃的折射率为0.67D.玻璃的折射率为1.5答案:(1)见解析(2)BD解析:(1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb',步骤④中应令P3、P4的连线与bb'的交点为O',连接O'和aa'上的入射点O,作出玻璃砖中的光线OO'。(2)由题图可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,光线应该是由玻璃射入空气,则玻璃折射率n=sinθ2sinθ能力提升1.右图为某同学在测量一厚度均匀的圆柱形玻璃的折射率时,先在白纸上作一与玻璃圆柱同半径的圆,圆心为O,将玻璃圆柱立放在白纸上,使其边界与所画的圆重合。在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2,再在另一侧先后插两枚大头针P3和P4,从另一侧隔着玻璃观察时,使大头针P4和P3与P2和P1的像恰在一条直线上,移去玻璃圆柱和大头针后,在本题的图中画出:(1)沿P1和P2连线方向的入射光线通过圆柱形玻璃后的传播方向;光线在玻璃内的传播方向;在光线的入射点作法线,标出入射角θ1和折射角θ2。(2)写出计算玻璃折射率的公式(不必计算)。答案:(1)见解析图(2)n12=sin解析:(1)如图所示,过P1、P2作直线交圆周于O1点,过点O1作法线O1O;过P3、P4作直线为出射光线,交圆周于O2点;过O2O作直线为法线。连接O1O2为入射光线在玻璃内的折射光线。P1P2与O1O的夹角即为入射角θ1,O1O2与O1O的夹角即为折射角θ2。(2)量出图中标出的入射角θ1和折射角θ2,折射率n12=sinθ2.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浸入液体中,而且总保持液面与直径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。(1)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则P3处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处所对应的折射率的值应为。

答案:(1)3(2)P4(3)1解析:(1)根据折射定律n=sinθ题中θ1=∠EOP3=60°,θ2=∠AOF=30°。所以n=sin60°(2)题图中P4对应的空气中光线与法线夹角大于P3对应的空气中光线与法线夹角,所以P4对应的折射率的值大。(3)因A、O、K在一条直线上,入射角等于折射角,所以K处对应的折射率的值应为1。3.用圆弧状玻璃砖做测量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P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,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和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。(1)在图上补画出所需的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角和折射角,请在图中的AB分界面上画出这两个角。(3)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=。

答案