《备考指南一轮 物理 》课件-实验16

第十四章实验十六知识巩固练习1．(2020届绍兴期末)某同学用直角三角形玻璃砖做“测量玻璃砖折射率”实验．四枚大头针插入位置如图所示．(1)为了取得更好的实验效果，下列操作正确的是________．A．选择的入射角应尽量小些B．大头针应垂直插在纸面上C．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量小些D．画三角形玻璃砖的轮廓线时，用笔紧贴玻璃砖表面画线(2)请在图中完成光在玻璃砖中的光路图，要求保留作图过程的痕迹；并在入射点E处标出入射角i和折射角r.【答案】(1)B(2)如图【解析】(1)为了减小测量的相对误差，入射角尽量大些，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，但要注意并不是入射角越大越好，应适度，故A错误；为了准确确定入射光线和折射光线，大头针应垂直插在纸面上，故B正确；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离尽量大些，相同的距离误差引起的角度误差会减小，角度的测量误差会小，故C错误；为了防止弄脏玻璃砖，不能铅笔贴着光学面画出界面，故D错误．(2)光路图如上图所示．2．(2020届河北藁城月考)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，在过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和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，应作的补充是___________________________________________.(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出如图的sinθ1－sinθ2图像．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)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一边bb′；步骤④中应通过P3、P4的连线与bb′的交点，作出玻璃砖中的折射光线(2)BD【解析】(1)本实验用插针法测量玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，操作步骤中存在严重的缺漏，应做补充的是：第2步中，把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐，应在白纸上画出玻璃砖的另一边bb′，作为玻璃砖与空气的下边界．第4步中，接P3、P4作为出射光线，还应作出玻璃砖中的折射光线．故应通过P3P4的连线与bb′的交点，作出玻璃砖中的折射光线．(2)因入射角的正弦值小于折射角的正弦值，则光线是由玻璃射向空气，选项A错误，B正确；图像斜率的倒数表示折射率，为n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\f(0.45,0.3)＝1.5，选项C错误，D正确．综合提升练习6．(2020届武汉名校期中)在利用半圆形玻璃砖测量玻璃折射率的实验中，有两位同学分别采用了下列方法：(1)甲将半圆形玻璃砖放在铺有白纸的水平面上，固定圆心转轴，如图1所示，用一束光线垂直于玻璃砖直径平面，正对圆心入射，然后以圆心为转轴在水平面内缓慢转动半圆形玻璃砖，当观察者在玻璃砖平面一侧恰好看不到出射光线时，记录玻璃砖转过的角度为θ.则该玻璃砖的折射率n＝__________.(2)乙将半圆形玻璃砖放在铺有白纸的水平面上，固定圆心转轴，将直径界面记录在纸上，然后在弧面一侧沿半径方向插上两颗大头针，如图2所示．为了完成实验，还需要在直径平面一侧至少插上1颗大头针，插大头针时的要求是______________________．若在直径一侧插大头针时，不小心碰动玻璃砖，使玻璃砖在图中所示的位置上绕转动轴逆时针转过了一个小角度，实验者没有察觉，则实验结果会使测得的折射率______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)【答案】(1)eq\f(1,sinθ)(2)让此大头针恰好挡住入射光线上那两颗大头针的像偏小【解析】(1)当刚转过θ角时，观察者在玻璃砖平面一侧恰看不到出射光线，则光线从玻璃砖射向空气时，发生了全反射，根据全反射公式可得n＝eq\f(1,sinθ).(2)确定大头针的位置的方法是确定那两颗大头针的像，这个大头针必定在出射光线方向上．所以确定大头针的位置的方法是让此大头针恰好挡住入射光线上那两颗大头针的像．若在直径一侧插大头针时，不小心碰动玻璃砖，使玻璃砖在图中所示的位置上绕转动轴逆时针转过了一个小角度，导致光在直径界面上的入射角偏大，折射角偏小，根据光的可逆原理，由折射率公式律n＝eq\f(sini,sinr)可知，测得玻璃砖的折射率将偏小．4．(2020届北京名校模拟)小花在做“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3、P4，如图所示．aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“＋”表示大头针的位置．图中AO表示经过大头针P1和P2的光线，该光线与界面aa′交于O点，MN表示法线．(1)请将光路图画完整，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角θ1和折射角θ2.(2)该玻璃砖的折射率可表示为n＝________.(用θ1和θ2表示)(3)确定P3位置的方法是_________________________________．(4)对实验中的现象，下面说法正确的是________．A．大头针应垂直于纸面插上B．此实验可以不用量角器C．如果玻璃砖aa′和bb′不平行，则无法用此方法测量折射率D．如果入射角太大，则折射光线会在玻璃砖内表面发生全反射而使实验无法进行【答案】(1)如图(2)eq\f(sinθ1,sinθ2)(3)挡住P1和P2的像(4)AB【解析】(1)由于P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，故通过P1、P2的光线折射后通过P3、P4，作出光路图，如图所示．(2)根据折射定律，玻璃砖的折射率为n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像．(4)大头针应垂直地插在纸面上，这样便于观察，故A正确；没有量角器，可以用下列方法求出折射率：完成了光路图以后，以O点为圆心、适当长度为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O、O′连线延长线于C点．过A点作法线NN′的垂线AB交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线CD交NN′于D点，如图所示．则由几何知识得到sini＝eq\f(AB,AO)，sinr＝eq\f(CD,OC)，又AO＝OC，则得折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(AB,CD)，故B正确；在测定玻璃的折射率的实验中，所用玻璃的两表面aa和bb′不平行，只要操作正确，则画出的光路图正确，则能正确得出入射角与折射角，由n＝e