高考物理一轮复习知能演练 实验十四 测定玻璃的折射率 沪科版.doc

2013届高考物理一轮复习知能演练 实验十四 测定玻璃的折射率 沪科版1. 测定玻璃的折射率时, 为了减小实验误差, 应该注意的是()a. 玻璃砖的宽度宜大些b. 入射角应尽量小些c. 大头针应垂直地插在纸面上d. 大头针p1和p2及p3和p4之间的距离适当大些解析: 选acd.本实验的误差来源主要是对角度的描绘与测量, 因此要求插大头针时两大头针间距应较大, 测量角时, 应使入射角稍大些, 但不宜过大. 故a、c、d正确. 2. 如图1337所示, 图1337某同学做测定玻璃折射率实验时, 用他测得的多组入射角1和折射角2作出sin1sin2图线如图所示. 下列判断中正确的是()a. 他做实验时, 光线是由空气射入玻璃的b. 他做实验时, 光线是由玻璃射入空气的c. 玻璃的折射率为0.67d. 玻璃的折射率为1.5解析: 选ad.由图像可知入射角1大于折射角2, 说明光线是由空气射入玻璃, a正确, b错误. 玻璃的折射率nsin1/sin21/0.671.5, c错, d正确. 3.一块玻璃砖有两个相互平行的表面, 其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面). 现要测定此玻璃的折射率. 给定的器材还有: 白纸、铅笔、大头针4枚(p1、p2、p3、p4)、带有刻度的直角三角板、量角器. 图1338实验时, 先将玻璃砖放到白纸上, 使上述两个相互平行的表面与纸面垂直. 在纸上画出直线aa和bb, aa表示镀银的玻璃表面, bb表示另一表面, 如图1338所示. 然后在白纸上竖直插上两枚大头针p1、p2(位置如图1338). 用p1、p2的连线表示入射光线. (1)为了测量折射率, 应如何正确使用大头针p3、p4?_试在题图中标出p3、p4的位置. (2)然后, 移去玻璃砖与大头针. 试在题图中通过作图的方法标出光线从空气射到玻璃中的入射角i与折射角r.简要写出作图步骤. _.(3)写出用i、r表示的折射率公式为n_.解析: (1)在bb一侧观察p1、p2(经bb折射、aa反射, 再经bb折射)的像, 在适当的位置插上p3, 使得p3与p1、p2的像在一条直线上, 即让p3挡住p1、p2的像; 再插上p4, 让它挡住p2(或p1)和p3的像, p3、p4的位置如图所示; (2)过p1、p2作直线与bb交于o; 过p3、p4作直线与bb交于o; 利用刻度尺找到oo的中点m; 过o点作bb的垂线cd, 过m点作bb的垂线与aa相交于n, 如图所示, 连接on; p1odi, conr; (3)由折射率的定义可得n.答案: 见解析4. 在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中, 如图1339所示:图1339 (1)张明同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa和bb后, 不自觉地碰了玻璃砖使它向aa方向平移了少许, 如图1339所示, 则他测出的折射率值将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”). (2)李杨同学在画界面时, 不自觉地将两界面aa、bb间距画得比玻璃砖宽度大些, 如图13310所示, 则他测得的折射率将_(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 图13310解析: (1)如图甲所示, 张明同学利用插针法确定入射光线、折射光线后, 测得的入射角、折射角没有受到影响, 因此折射率不变. (2)如图乙所示, 李扬同学利用插针法确定入射光线、折射光线后, 测得的入射角不受影响, 但测得的折射角比真实的折射角偏大, 因此测得的折射率偏小. 答案: 不变偏小5. 如图13311所示, 画有直角坐标系xoy的白纸位于水平桌面上. m是放在白纸上的半圆形玻璃砖, 其底面的圆心在坐标原点, 直边与x轴重合. oa是画在纸上的直线, p1、p2为竖直地插在直线oa上的两枚大头针, p3是竖直地插在纸上的第三枚大头针, 是直线oa与y轴正方向的夹角, 是直线op3与y轴负方向的夹角. 只要直线oa画得合适, 且p3的位置取得正确, 测出角和, 便可求得玻璃的折射率. 图13311某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时, 在他画出的直线oa上竖直地插上了p1、p2两枚大头针, 但在y0的区域内, 不管眼睛放在何处, 都无法透过玻璃砖看到p1、p2的像, 他应采取的措施是_. 若他已透过玻璃砖看到了p1、p2的像, 确定p3位置的方法是_. 若他已正确地测得了、的值, 则玻璃的折射率n_.解析: “在y0的区域内, 不管眼睛放在何处, 都无法透过玻璃砖看到p1、p2的像”的原因是当光线射到o点时发生了全反射, 即入射角太大, 故应减小入射角, 具体做法是: 在白纸上画一条与y轴正方向夹角较小的直线oa, 把大头针p1、p2竖直地插在所画的直线上, 直到在y0的区域内透过玻璃砖能够看到p1、p2的像. 按实验的要求, 所插入的大头针应该在同一条光路上, 因此确定p3位置的方法是: 在y0的区域移动眼睛的位置, 当看到p1、p2重合时, 在眼睛与o点间任取一点, 即可作为p3.由折射率的定义得n.答案: 见解析6. 学校开展研究性学习, 某研究小组的同学根据所学的光学知识, 设计了一个测量液体折射率的仪器, 如图13312所示. 在一圆盘上, 过其圆心o作两条互相垂直的直径bc、ef, 在半径oa上, 垂直盘面插下两枚大头针p1、p2并保持p1、p2位置不变, 每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中, 而且总使得液面与直径bc相平, ef作为界面的法线, 而后在图中右上方区域观察p1、p2的像, 并在圆周上插上大头针p3, 使p3正好挡住p1、p2, 同学们通过计算, 预先在圆周ec部分刻好了折射率的值, 这样只要根据p3所插的位置, 就可直接读出液体折射率的值, 则: 图13312(1)若aof30, op3与oc的夹角为30, 则p3处所对应的折射率的值为_. (2)图中p3、p4两位置哪一处所对应的折射率值大？答: _.(3)作ao的延长线交圆周于k, 求k处所对应的折射率值. 解析: (1)根据折射定律n, 题中160, 2aof30, 所以n1.73.(2)图中p4对应的入射角大于p3所对应的入射角, 所以p4处对应的折射率大. (3)因a、o、k在一条直线上, 入射角等于折射角, 所以k处对应的折射率为1.答案: (1)1.73(2)p4(3)17. (实验创新)小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验(如图13313所示), 他进行的主要步骤是: 图13313a. 用刻度尺测玻璃砖的直径ab的大小db. 先把白纸固定在木板上, 将玻璃砖水平放置在白纸上, 用笔描出玻璃砖的边界, 将玻璃砖移走, 标出玻璃砖的圆心o、直径ab、ab的法线occ. 将玻璃砖放回白纸的原处, 长直尺mn紧靠a点并与直径ab垂直放置d. 调节激光器, 使po光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心o, 并使长直尺mn的左右两端均出现亮点, 记下左侧亮点到a点距离x1, 右侧亮点到a点的距离x2.则: (1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n_.(2)关于上述实验以下说法正确的是_. a. 在boc的范围内, 改变入射光po的入射角, 直尺mn上可能只出现一个亮点b. 左侧亮点到a点的距离x1一定小于右侧亮点到a点的距离x2c. 左侧亮点到a点的距离x1一定大于右侧亮点到a点的距离x2d. 要使左侧亮点到a点的距离x1增大, 应减小入射角解析: (1)作出光路图如图所示, 折射光线交于mn上的e点, 反射光线交于mn上的f点. 折射率等于折射角的正弦与入(反)射角的正弦的比, 即n .(2)当入射角大于等于临界角时, 发生全反射,