2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：57 测定玻璃的折射率

2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：57 测定玻璃的折射率

www.ks5u.com 规范演练57　测定玻璃的折射率 ‎1.（2019·福建龙岩期中）在测定玻璃折射率的实验中：‎ ‎（1）某同学实验插针的步骤如下：‎ A.在表示入射光线的AO上插上大头针P1、P2；‎ B.通过玻璃砖观察P2、P1，调整视线，直到P1的像被P2的像挡住；‎ C.再观察一侧插上大头针P3、P4，记下P3、P4的位置.‎ 这位同学在操作中有什么重要疏漏？__________________‎ ‎____________________________________________________‎ ‎（2）以通过P1、P2的直线与玻璃砖的交点O为圆心，以某一适当长度R为半径画圆，与OA交于A，与OO′的延长线交于C，如图所示，过A、C分别作玻璃砖界面的法线MN的垂线，图中B、D分别为垂足，用刻度尺量得AB＝45 mm，CD＝30 mm，则玻璃砖的折射率为　　　　.‎ ‎（3）在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出与入射光线对应的出射光线，现有甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果.‎ ‎①从图上看，肯定把针插错了的同学是　　　　.‎ ‎②从图上看，测量结果准确度最高的同学是　　　　.‎ 甲　乙　　丙　　　丁 解析：（1）这位同学在操作中的重要疏漏是：插针时应使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像.‎ ‎（2）设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r.根据数学知识得：sin i＝，sin r＝则折射率为n＝＝＝＝1.5.‎ ‎（3）‎ 甲　 　乙　 　丙　　　丁 ‎①作出光路图如图所示，可知丙图出射光线与入射光线在同一直线上，肯定把针插错了.②入射角和折射角较大，角度测量的相对误差较小，计算出的折射率准确度高，从图上看，测量结果准确度最高的同学是丁.‎ 答案：（1）插针时应使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P1、P2、P3的像　（2）1.5　（3）丙　丁 ‎2.（2019·浙江舟山模拟）在用插针法测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖的ab边与a′b′边相互平行，aa′边与bb′边不平行.某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa′和bb′，如图所示.‎ ‎（1）实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO.接着，眼睛在玻璃砖的　　　　（选填“同一侧”或“另一侧”）观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线.‎ ‎（2）实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上？　　　　‎ ‎（选填“是”或“否”）.‎ ‎（3）下列操作可以减小实验误差的是　　　　　（填字母代号）.‎ A.适当增大大头针P1、P2的间距 B.选择玻璃砖相互平行的ab、a′b′边来测量 C.选用尽可能细的笔画线 D.使AO的入射角接近于90°‎ 解析：（1）实验时，眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线.‎ ‎（2）实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽.‎ ‎（3）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，A正确；插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，故B错误；为了准确确定入射光线和折射光线，选用尽可能细的笔画线，故C正确；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，但不是接近90°，故D错误.‎ 答案：（1）另一侧　（2）否　（3）AC ‎3.（2019·福建厦门期末）某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行.正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图所示.‎ ‎（1）此玻璃的折射率计算式为n＝　　　　（用图中的θ1、θ2表示）.‎ ‎（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　　　　（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量.‎ 解析：（1）光线由空气射入玻璃的入射角i＝90°－θ1，折射角γ＝90°－θ2，由折射率的定义可得n＝＝＝.‎ ‎（2）根据平行玻璃砖对光线的影响可知，玻璃砖宽度越大，侧移量越大，折射角的测量误差越小.‎ 答案：（1）　（2）大 ‎4.（2019·上海长宁模拟）某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4也挡住P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示.‎ ‎（1）在图上画出对应的光路.‎ ‎（2）为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB为分界面，需要测量的量是_________________________________________，在图上标出它们.‎ ‎（3）三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝　　　　.‎ ‎（4）若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移（移至图中的虚线位置，底边仍重合），若仍以AB为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值　　　　（选填“大于”“小于”或“等于”）真实值.‎ 解析：（1）光路图如图所示.‎ ‎（2）若以AB为分界面，需要测量的量为入射角θ1、折射角θ2.‎ ‎（3）该三棱镜玻璃材料的折射率的计算公式为n＝.‎ ‎（4）若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移，仍以AB为分界面，将入射光线与AB的交点和出射光线与BC的交点连接起来，从而可知该连接线发生偏转，导致折射角变小，所以测量值比真实值大.‎ 答案：（1）如解析图所示　（2）入射角θ1、折射角θ2‎ ‎（3）　（4）大于 ‎5.（2019·内蒙古松山月考）某同学用圆柱形玻璃砖做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好圆柱形玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在圆柱形玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和圆柱形玻璃砖的边界如图甲所示.‎ ‎　　甲　　　　　　乙 ‎（1）在图上画出所需的光路.‎ ‎（2）为了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有　　　　　　　　　‎ ‎（要求在图上标出）.‎ ‎（3）写出计算折射率的公式n＝　　　　.‎ ‎（4）如图乙所示，将刻度尺直立在装满某种透明液体的宽口瓶中（液体未漏出），从刻度尺上A、B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射后都沿直线CD传播，已知刻度尺上相邻两根长刻度线间的距离为1 cm，刻度尺右边缘与宽口瓶右内壁间的距离d＝2.5 cm，由此可知，瓶内液体的折射率n＝　　　　（可保留根号）.‎ 解析：（1）光路图如图所示.‎ ‎（2）为了测量出玻璃砖折射率，需要测量的物理量有∠i和∠r.‎ ‎（3）折射率的公式为n＝.‎ ‎（4）设从A发出的光线射到液面时入射角为i，折射角为r，则由几何知识得：‎ sin i＝＝，‎ 根据光的反射对称性可知：折射角的正弦为 sin r＝＝，‎ 所以折射率为n＝＝.‎ 答案：（1）见解析　（2）∠i和∠r　（3）　（4）