2020版高中物理 第十三章 實(shí)驗(yàn) 測(cè)定玻璃的折射率練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4

實(shí)驗(yàn)　測(cè)定玻璃的折射率 1. 在“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中,如圖,AO表示入射光線,aa′,bb′是平行的界面,NN′是法線,P1,P2是豎直地插在AO上的兩枚大頭針.在玻璃磚的另一側(cè)M點(diǎn)插大頭針P3,使得從P3向玻璃磚的方向看去,P3同時(shí)擋住P1,P2的像.為了確定出射光線,還需要在與P3同側(cè)某處插一枚大頭針P4,要求P4能同時(shí)擋住P3以及P1,P2的像.在圖示的L,R,S,Q四個(gè)點(diǎn)中,正確的操作是將針P4插在(　B　) A.Q處 B.L處 C.R處 D.S處 解析: 根據(jù)玻璃磚的光學(xué)特性:出射光線與入射光線平行,作出光路圖,如圖所示,只有過(guò)ML的出射光線與入射光線平行,故將針P4插在L處. 2. (多選)在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,其實(shí)驗(yàn)光路如圖所示,對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具體問(wèn)題,下列說(shuō)法正確的是(　ABD　) A.為了減少作圖誤差,C和D的距離應(yīng)適當(dāng)取大一些 B.為了減少測(cè)量誤差,A,B連線與法線NN′的夾角應(yīng)適當(dāng)大一些 C.若A,B的距離較大時(shí),通過(guò)玻璃磚會(huì)看不到A,B的像 D.若A,B連線與法線NN′間夾角過(guò)大時(shí),有可能在bb′一側(cè)看不清A,B的像 解析:實(shí)驗(yàn)時(shí),要將大頭針豎直插在紙上,且A和B之間、B與O之間、C與D之間、C與O′之間距離要稍大一些,入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些,以減小測(cè)量角度的誤差,但不宜太大.故A,B,D正確,C錯(cuò)誤. 3. (多選)某研究小組設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器.如圖所示,在一個(gè)圓盤上,過(guò)其圓心O作兩條互相垂直的直徑BC,EF.在半徑OA上,垂直盤面插上兩枚大頭針P1,P2并保持P1,P2位置不變,每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中,而且總使水平液面與直徑BC相平,EF作為界面的法線,而后在圖中右上方區(qū)域觀察P1,P2的像,并在圓周上插上大頭針P3,使P3正好擋住P1,P2的像.下列說(shuō)法正確的是(　AD　) A.液體的折射率等于P3到EF的距離與A到EF的距離的比值 B.液體的折射率等于A到EF的距離與P3到EF的距離的比值 C.大頭針P3插在M位置時(shí)液體的折射率大于插在N位置時(shí)液體的折射率 D.大頭針P3插在M位置時(shí)液體的折射率小于插在N位置時(shí)液體的折射率 解析:當(dāng)光由空氣斜射入液體時(shí),折射率等于入射角正弦與折射角正弦之比,故液體的折射率等于P3到EF的距離與A到EF的距離的比值,故A正確,B錯(cuò)誤;由圖可知,P1,P2作為入射光線方向,入射角一定,大頭針P3插在M位置時(shí)折射角小于大頭針P3插在N位置時(shí)折射角,根據(jù)折射定律n=,大頭針P3插在M位置時(shí)液體的折射率小于插在N位置時(shí)液體的折射率,故C錯(cuò)誤,D正確. 4. (多選)做“用插針?lè)y(cè)定玻璃折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí),圖示直線aa′,bb′表示在白紙上畫出的玻璃磚的兩個(gè)界面.幾位同學(xué)進(jìn)行了如下操作,說(shuō)法正確的是(　CD　) A.選定的玻璃磚兩個(gè)光學(xué)面aa′與bb′不平行,其他操作正確,會(huì)使測(cè)得的折射率偏小 B.為了減小誤差,應(yīng)使入射角盡可能大 C.一同學(xué)在白紙上畫aa′,bb′兩界面時(shí),不小心下邊界面畫得下去一些,使其間距比平行玻璃磚兩光學(xué)面的間距稍微大些,其他操作正確,會(huì)使測(cè)得的折射率偏小 D.保持O點(diǎn)不動(dòng),增大入射角,則在aa′側(cè)反射光線能量增強(qiáng),進(jìn)入玻璃磚的折射光線能量減弱 解析: 選定的玻璃磚兩個(gè)光學(xué)面aa′與bb′不平行,只要操作正確,同樣會(huì)準(zhǔn)確測(cè)得折射率,A錯(cuò)誤;入射角大小要適當(dāng),過(guò)大過(guò)小都不好,B錯(cuò)誤;如圖所示為實(shí)際的光路圖,入射角沒(méi)有變化,下邊界下移導(dǎo)致折射角的測(cè)量值偏大,則由n=得,折射率測(cè)量值將偏小,C正確;保持O點(diǎn)不動(dòng),增大入射角,在aa′側(cè)反射光線能量增強(qiáng),進(jìn)入玻璃磚的折射光線能量減弱,D正確. 5. 用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)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)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4,使P3擋住P1和P2的像,P4擋住P3和P1,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所示(O為兩圓弧圓心;圖中已畫出經(jīng)P1,P2點(diǎn)的入射光線). (1)在圖上補(bǔ)畫出所需的光路圖; (2)為了測(cè)出玻璃磚的折射率,需要測(cè)量入射角i和折射角r,請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出這兩個(gè)角. (3)用所測(cè)物理量計(jì)算折射率的公式是　　　　　　　　　　　　.  (4)為了保證在弧面CD得到出射光線,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)　　　　(選填“小一些”或“大一些”).  解析: (1)連接P1,P2表示入射光線,連接P3,P4表示出射光線,連接兩光線與玻璃磚的交點(diǎn),即為折射光線,作出光路圖如圖. (2)標(biāo)出需要測(cè)量的入射角i和折射角r. (3)根據(jù)折射定律得,玻璃折射率的公式為n=. (4)為防止光線在弧面CD發(fā)生全反射,光線在弧面AB的入射角應(yīng)適當(dāng)小一些. 答案:(1)(2)見(jiàn)解析　(3)n=　(4)小一些 6. 用一橫截面為半圓形的玻璃柱體做“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn),先在白紙上放好玻璃柱體,如圖所示.在圖示的上側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2,然后在下側(cè)觀察,調(diào)整視線使P1的像被P2的像擋住,接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3,P4,使P3擋住P1,P2的像,P4擋住P3和P1,P2的像,在紙上標(biāo)出大頭針的位置和玻璃柱體輪廓,如圖所示. (1)在圖上畫出所需的光路圖. (2)為了通過(guò)測(cè)量角度計(jì)算玻璃柱體的折射率,需要測(cè)量的量是　　　　,在圖上標(biāo)出它們.  (3)計(jì)算折射率的公式是n=　　　　.  解析:(1)光路圖如圖所示. (2)需要測(cè)量入射角θ1和折射角θ2. (3)n=. 答案:見(jiàn)解析 - 4 -