新教材2024-2025學(xué)年高中物理第4章光實(shí)驗(yàn)測(cè)量玻璃的折射率分層作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

試驗(yàn):測(cè)量玻璃的折射率A級(jí)必備學(xué)問基礎(chǔ)練1.(多選)某同學(xué)用插針法做測(cè)量玻璃折射率的試驗(yàn)時(shí),他的方法和操作步驟都正確無誤,但他處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí),發(fā)覺玻璃磚的兩個(gè)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(cè)出的折射率偏大D.他測(cè)出的折射率不受影響2.在測(cè)定玻璃折射率的試驗(yàn)中:(1)操作步驟如下:①先在白紙上畫出一條直線aa'代表兩種介質(zhì)的界面,過aa'上的O點(diǎn)畫出界面的法線NN',并畫一條線段AO作為入射光線。②把長方形玻璃磚放在白紙上,使它的長邊跟aa'對(duì)齊。③在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2,透過玻璃磚視察大頭針P1、P2的像。調(diào)整視線方向,直到P1的像被P2攔住。再在視察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4,使P3攔住P1、P2的像,P4攔住P1、P2的像和P3,登記P3、P4的位置。④移去大頭針和玻璃磚,連接P3、P4作為折射光線,測(cè)量出入射角θ1與折射角θ2,填入表格中。上述操作步驟中存在嚴(yán)峻的缺漏和錯(cuò)誤,應(yīng)做的補(bǔ)充和改正是

。

(2)正確進(jìn)行試驗(yàn)后測(cè)出了多組入射角θ1與折射角θ2,并作出了sinθ1-sinθ2的圖像如圖所示。則下列說法正確的是。

A.試驗(yàn)時(shí),所測(cè)光線是由空氣射入玻璃B.玻璃的折射率為0.67C.玻璃的折射率為1.53.某小組做測(cè)定玻璃的折射率試驗(yàn),所用器材有:玻璃磚,大頭針,刻度尺,圓規(guī),筆,白紙。(1)下列能夠提高試驗(yàn)精確程度的措施是。

A.選用兩光學(xué)表面間距大的玻璃磚B.選用兩光學(xué)表面平行的玻璃磚C.選用粗的大頭針完成試驗(yàn)D.插在玻璃磚同側(cè)的兩枚大頭針間的距離盡量大些(2)該小組用同一套器材完成了四次試驗(yàn),記錄的玻璃磚界線和四個(gè)大頭針扎下的孔洞如下圖所示,其中試驗(yàn)操作正確的是。

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

4.小明同學(xué)在做測(cè)定玻璃的折射率試驗(yàn)時(shí),發(fā)覺只有3枚大頭針,他把大頭針A、B、C插在如圖所示位置,并測(cè)出了玻璃的折射率。請(qǐng)?jiān)诜娇蛑挟嫵龉饴穲D,標(biāo)出入射角i和折射角r,并寫出折射率n的計(jì)算式。B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練5.如圖所示,ABC為由玻璃制成的三棱鏡,某同學(xué)運(yùn)用“插針法”來測(cè)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)插入兩枚大頭針,結(jié)果P1、P2的像被P3攔住,P1、P2的像及P3被P4攔住?，F(xiàn)給你一把量角器,要求回答以下問題:(1)請(qǐng)作出光路圖,用所測(cè)物理量(須在光路圖中標(biāo)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(shí),把玻璃右側(cè)界面畫成AC'(真實(shí)界面為AC),則該同學(xué)測(cè)量出的三棱鏡的折射率(選填“大于”“小于”或“等于”)真實(shí)值。

6.(2024河南新鄭高二期末)如圖所示,一個(gè)學(xué)生用廣口瓶和刻度尺測(cè)定水的折射率,填寫下述試驗(yàn)步驟中的空白。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)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(diǎn)),同時(shí)看到水面上B點(diǎn)刻度的像B'恰與A點(diǎn)的像相重合;(5)若水面恰與刻度尺的C點(diǎn)相平,讀出和的長度;

(6)由題中所給條件,可以計(jì)算水的折射率為。(用題中所給的字母表示)

7.用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的試驗(yàn)時(shí),先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚,在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2,然后在玻璃磚的另一側(cè)視察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像攔住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3攔住P1和P2的像,P4攔住P3以及P1和P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如圖甲所示(O為兩圓弧圓心,圖中已畫出經(jīng)過P1、P2點(diǎn)的入射光線)。(1)在圖甲中補(bǔ)畫出完整的光路。(2)為了測(cè)出玻璃的折射率,須要測(cè)量入射角θ1和折射角θ2,請(qǐng)?jiān)趫D甲中的AB分界面上標(biāo)出這兩個(gè)角。(3)多次變更入射角,測(cè)得幾組入射角和折射角,依據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值,畫出了如圖乙所示的圖像,由圖像可知該玻璃的折射率n=。

參考答案試驗(yàn):測(cè)量玻璃的折射率1.BD光線由aa'進(jìn)入玻璃磚時(shí),由折射定律得n=sinαsinβ,光線由bb'射出玻璃磚時(shí),由折射定律得n=sinθ2sinθ1。若aa'∥bb',則有θ1=β,進(jìn)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(jìn)而有α2.答案(1)見解析(2)C解析(1)步驟②中應(yīng)在白紙上畫出玻璃磚的另一個(gè)界面bb';步驟④中應(yīng)通過P3、P4的連線與bb'的交點(diǎn)O'和aa'上的入射點(diǎn)O,作出玻璃磚中的折射光線OO'。(2)由題圖可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,所測(cè)光線應(yīng)當(dāng)是由玻璃射入空氣;則玻璃折射率n=sinθ2sinθ3.答案(1)AD(2)D(3)AC解析(1)在插針法測(cè)定玻璃的折射率試驗(yàn)中,運(yùn)用兩光學(xué)面間距大的玻璃磚能更精確地確定玻璃磚內(nèi)光線的位置,有利于減小試驗(yàn)誤差,而兩光學(xué)面是否平行對(duì)測(cè)量折射率沒有影響,選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤;插針時(shí)要求后插的針攔住先插的針或先插的針的像,故選用細(xì)一點(diǎn)的大頭針能更精確地確定光線位置,提高試驗(yàn)精確度,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;試驗(yàn)中是依據(jù)同側(cè)兩枚大頭針的連線來確定入射光線或出射光線,故距離大些更好,選項(xiàng)D正確。(2)由題圖可知試驗(yàn)運(yùn)用的是平行玻璃磚,故出射光線應(yīng)當(dāng)與入射光線平行,選項(xiàng)A出射光線與入射光線在同始終線上,選項(xiàng)B、C中出射光線與入射光線不平行,故只有選項(xiàng)D正確。(3)設(shè)圖中入射角為i,折射角為r,則sini=ACOA、sinr=BDOB,故折射率n=4.答案光路圖如圖所示n=sin解析入射光線與法線的夾角是入射角,折射光線與法線的夾角是折射角;光從空氣斜射入玻璃,玻璃的折射率等于入射角與折射角的正弦的比值。5.答案(1)光路圖見解析sinθ1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=sinθ甲(2)若該同學(xué)在作出玻璃界面時(shí),把玻璃右側(cè)界面畫成AC'(真實(shí)界面為AC),由圖可知,測(cè)出的折射角θ2大于真實(shí)值,則三棱鏡折射率的測(cè)量值比真實(shí)值小。乙6.答案(3)豎直(5)ACBC(6)d解析(3)將刻度尺沿瓶口邊緣豎直插入水中。(5)水面恰與刻度尺C點(diǎn)相平,應(yīng)讀出AC和BC的長度。(6)設(shè)從A點(diǎn)發(fā)出的光線射到水面時(shí)入射角為i,折射角為r,依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問得sini=dd2+AC2,sinr=d7.答案(1)(2)見解析(3)1.5解析(1)連接P3、P4并延長,與CD交于