2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第一冊（配魯科版）分層作業(yè)20 科學(xué)測量 玻璃的折射率

04

分層作業(yè)20科學(xué)測量:玻璃的折射率A組必備知識基礎(chǔ)練1.某同學(xué)利用“插針法”測定玻璃的折射率。正確操作后,作出的光路圖及測出的相關(guān)角度θ1、θ2,如圖甲所示。多次改變?nèi)肷浣?正確操作后,測出多組相關(guān)角度θ1、θ2,作出cosθ2-cosθ1圖像,如圖乙所示,則此玻璃的折射率n=。若有寬度分別為3cm、7cm的兩塊平行玻璃磚可供選擇,選用寬度為cm的玻璃磚來測量,可以減小誤差。

2.“測定玻璃的折射率”的實驗中,在水平放置的白紙上放好玻璃磚,aa'和bb'分別是玻璃磚與空氣的兩個界面,如圖甲所示,在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,用“+”表示大頭針的位置,然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察,并依次插上大頭針P3和P4。甲(1)在插P3和P4時,應(yīng)使。(填選項前的字母)

A.P3只擋住P1的像B.P1只擋住P3的像C.P3同時擋住P1、P2的像D.P4擋住P3及P1、P2的像(2)該小組用同一套器材完成了四次實驗,如圖記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如圖所示,其中實驗操作正確的是。

(3)該小組選取了操作正確的實驗記錄,在白紙上畫出光線的徑跡,以入射點O為圓心作圓,與入射光線、折射光線分別交于A、B點,再過A、B點作法線NN'的垂線,垂足分別為C、D點,如圖乙所示,則玻璃的折射率n=。(用圖乙中線段的字母表示)

乙3.如圖所示,某同學(xué)在“用插針法測定玻璃的折射率”實驗中,先將方格紙固定在木板上,再將一截面為直角三角形的玻璃磚ABC放在方格紙上,在玻璃磚AB側(cè)的方格紙上插兩枚大頭針P1和P2,再按照實驗步驟在玻璃磚的AC側(cè)插上大頭針P3和P4。(1)關(guān)于本實驗操作,下列說法正確的有。

A.實驗中選用較粗的大頭針,以便大頭針的像能看得清晰B.插好的大頭針應(yīng)與紙面垂直C.為了減小誤差,插大頭針時應(yīng)使P1和P2、P3和P4的間距適當大一些(2)利用圖中方格紙上的實驗記錄,可計算此玻璃磚的折射率為(答案可用根號和分數(shù)表示)。

B組關(guān)鍵能力提升練4.(多選)某同學(xué)用“插針法”做測量玻璃折射率的實驗時,他的方法和操作步驟都正確無誤,但他處理實驗數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)玻璃磚的兩個光學(xué)面aa'和bb'不平行,如圖所示,則()A.P1P2與P3P4兩條直線平行B.P1P2與P3P4兩條直線不平行C.他測出的折射率偏大D.他測出的折射率不受影響5.由玻璃制成的三棱鏡ABC如圖所示,某同學(xué)運用“插針法”來測量此三棱鏡的折射率,在AB左邊插入P1、P2兩枚大頭針,在AC右側(cè)插入P3、P4兩枚大頭針,結(jié)果P1、P2的像被P3擋住,P1、P2的像及P3的像被P4擋住?，F(xiàn)給你一把量角器,要求回答以下問題:(1)請作出光路圖,用所測物理量(須在光路圖中標明)表示三棱鏡的折射率n=。

(2)若該同學(xué)在作出玻璃界面時,把玻璃右側(cè)界面畫成AC'(真實界面為AC),則該同學(xué)測量出的三棱鏡的折射率(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值。

6.如圖所示,一個學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測定水的折射率,填寫下述實驗步驟中的空白。(1)用游標卡尺測出廣口瓶瓶口內(nèi)徑d;(2)在瓶內(nèi)裝滿水;(3)將刻度尺沿瓶口邊緣插入水中;

(4)沿廣口瓶邊緣向水中刻度尺正面看去,若恰能看到刻度尺的0刻度(即圖中A點),同時看到水面上B點刻度的像B'恰與A點的像相重合;(5)若水面恰與直尺的C點相平,讀出和的長度;

(6)由題中所給條件,可以計算水的折射率為。(用題中所測量的物理量表示)

參考答案分層作業(yè)20科學(xué)測量:玻璃的折射率1.解析設(shè)入射角為i,折射角為r,則有i=90°-θ1,r=90°-θ2,根據(jù)折射定律有n=sinisinr=sin(90°-θ1)sin(90°-θ2)=cos答案1.5172.解析(1)“測定玻璃的折射率”的實驗中,大頭針均應(yīng)在同一傳播光路上,即P3同時擋住P1、P2的像,P4擋住P3及P1、P2的像。故選C、D。(2)光由光疏介質(zhì)(空氣)射到光密介質(zhì)(玻璃)中時,入射角應(yīng)大于折射角,且根據(jù)折射定律可知光射入玻璃的入射角應(yīng)等于射出玻璃時的折射角,即入射光線和出射光線平行。故選D。(3)根據(jù)幾何關(guān)系入射角正弦值sini=AC折射角正弦值sinr=BD且AO=BO根據(jù)折射定律n=sini答案(1)CD(2)D(3)AC3.解析(1)實驗中為了準確確定入射光線和折射光線,大頭針不能選用較粗的,雖然大頭針的像能看得清晰,但像的位置變大,誤差變大,故A錯誤;為了準確確定入射光線和折射光線,大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上,故B正確;為了減小誤差,準確確定入射光線和折射光線,插大頭針時應(yīng)使P1和P2、P3和P4的間距適當大一些,故C正確。(2)利用圖中方格紙上的實驗記錄,可計算入射角的正弦值為sinθ介=3設(shè)直線P3P4與直線P1P2的夾角為α,如圖所示,則有tanα=12,sinα=55,cosα則折射角的正弦值為sinθ空=sin(θ介+α)=2則此玻璃磚的折射率為n=sin答案(1)BC(2)24.BD光線由aa'進入玻璃磚時,由折射定律得n=sinαsinβ,光線由bb'射出玻璃磚時,由折射定律得n=sinθ2sinθ1。若aa'∥bb',則有θ1=β,進而有α=θ2,出射光線O'B與入射光線AO平行。若aa'和bb'不平行,則有θ1≠β,進而有α≠θ2,出射光線O'B與入射光線AO不平行,故選項B正確,A錯誤;在用“插針法”測玻璃的折射率時,只要實驗方法正確,光路準確無誤5.解析(1)作出光路圖如圖甲所示,由折射定律可知,三棱鏡的折射率n=sin甲(2)若該同學(xué)在作出玻璃界面時,把玻璃右側(cè)界面畫成AC'(真實界面為AC),由圖可知,測出的折射角θ2'大于真實值,則三棱鏡折射率的測量值比真實值小。乙答案(1)光路圖見解析sinθ16.解