4.1.2 测量玻璃的折射率课时作业-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（解析版）

人教版高中物理选择性必修第一册课时作业第一节第2课时实验:测量玻璃的折射率一、选择题1、在测定玻璃的折射率实验中,为了减小实验误差,以下说法错误的是()A.玻璃砖的宽度应大些B.入射角应尽量小些C.大头针应垂直插在纸面上D.大头针P1与P2及P3与P4之间的距离应适当大些2、在测定玻璃折射率的实验中:正确进行实验后测出了多组入射角θ1与折射角θ2,并作出了sinθ1-sinθ2的图像如图所示。则下列说法正确的是（）A.实验时,所测光线是由空气射入玻璃B.玻璃的折射率为0.67C.玻璃的折射率为1.53、某小组做测定玻璃的折射率实验时，该小组用同一套器材完成了四次实验,记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示,其中实验操作正确的是（）4、某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n.如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，作出sini－sinr图像如图乙所示．则()A．光由A经O到B，n＝1.5B．光由B经O到A，n＝1.5C．光由A经O到B，n＝0.67D．光由B经O到A，n＝0.675、(多选)某同学用“插针法”做测量玻璃折射率的实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验数据时,发现玻璃砖的两个光学面aa'和bb'不平行,如图,则()A.P1P2与P3P4两条直线平行B.P1P2与P3P4两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响6、测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是()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、P2及P3、P4之间的距离应适当大些7、(多选)如图所示，半圆形玻璃砖按图中实线位置放置，直径与BD重合．一束白光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上．使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ(0°<θ<90°)，观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动．在玻璃砖转动过程中，以下说法正确的是()A．在弧形屏上可以观察到反射光的色散现象B．在弧形屏上可以观察到折射光的色散现象C．红光在玻璃砖中传播速度最小D．折射光斑在弧形屏上沿顺时针方向移动8、如图所示,在“测定玻璃砖折射率”的实验中,下列说法正确的是()A.用手拿起玻璃砖时,应拿“光学面”B.使用玻璃砖的BC、CD两个侧面,加以合理操作,也可测得折射率C.标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些D.在插针的过程中,大头针P3应挡住P1、P29、某小组做测定玻璃的折射率实验,所用器材有:玻璃砖,大头针,刻度尺,圆规,笔,白纸。下列哪些措施能够提高实验准确程度（）A.选用两光学表面间距大的玻璃砖B.选用两光学表面平行的玻璃砖C.选用粗的大头针完成实验D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些10、在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,其实验光路图如图所示,对实验的一些具体问题,下列说法正确的是()A.为减小作图误差,C和D的距离应适当取大一些B.为减小测量误差,A、B连线与法线NN'的夹角应适当大一些C.若A、B的距离较大,通过玻璃砖会看不到A、B的像D.若A、B连线与法线NN'间夹角过大,有可能在bb'一侧看不清A、B的像二、非选择题11、(1)在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好平行玻璃砖,aa'和bb'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“×”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插入大头针P3和P4。在插P3和P4时,应使。图1图2(2)某同学实验中作出光路图如图2所示,在入射光线上任取一点A,过A点作法线的垂线,B点是垂线与法线的交点。O点是入射光线与aa'界面的交点,C点是出射光线与bb'界面的交点,D点为法线与bb'界面的交点。则实验所用玻璃的折射率n=(用图中线段表示)。

12、在用“插针法”测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图所示。计算折射率时,用(填“d”或“e”)点得到的值较小,用(填“d”或“e”)点得到的值误差较小。

13、某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．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，然后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆弧EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆弧EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________．(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为________．14、如图所示是利用“插针法”测定玻璃砖的折射率时得到的光路图,玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行,则:(1)出射光线与入射光线(选填“平行”或“不平行”)。(2)以入射点O为圆心、以R(长为5cm的线段)为半径画圆,与入射光线PO交于M点,与折射光线OQ交于F点,过M、F点分别向法线作垂线,量得MN=1.68cm,EF=1.12cm,则该玻璃砖的折射率n=。15、用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时,先在白纸上放好圆弧状玻璃砖,在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2,然后在玻璃砖的另一侧观察,调整视线使P1的像被P2的像挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4,使P3挡住P1和P2的像,P4挡住P3以及P1和P2的像,在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓如图甲所示(O为两圆弧圆心,图中已画出经过P1、P2点的入射光线)。(1)在图上补画出完整的光路。(2)为了测出玻璃的折射率,需要测量入射角θ1和折射角θ2,请在图中的AB分界面上标出这两个角。(3)多次改变入射角,测得几组入射角和折射角,根据测得的入射角和折射角的正弦值,画出了如图乙所示的图像,由图像可知该玻璃的折射率n=。16、一位同学用“插针法”测两面平行的玻璃砖的折射率。(1)该同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心、OA为半径画圆,交OO'的延长线于C点,过A点和C点分别向法线作垂线交于B点和D点,如图所示。测量有关线段的长度,可得玻璃的折射率n=。(用图中线段字母表示)(2)利用这种方法能否测量两面不平行的玻璃砖的折射率?(填“能”或“否”)。17、如图所示,某同学用“插针法”测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线,并让入射光线过圆心O,在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3,使P3挡住P1、P2的像,连接O和P3。图中MN为分界面,虚线半圆与实线半圆对称,B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点,AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。(1)设AB的长度为a,AO的长度为b,CD的长度为m,DO的长度为n,为较方便地表示出玻璃砖的折射率,需用刻度尺测量和,则玻璃砖的折射率可表示为。(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度,由此测得玻璃砖的折射率将(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。答案与解析1、B解析：玻璃砖的宽度大些,可减小测量误差;大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些,可减小确定光路方向时的误差,A、C、D说法正确;入射角不能太大也不能太小,入射角太小时,测量误差较大,B说法错误。2、C解析：由题图可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,所测光线应该是由玻璃射入空气;则玻璃折射率n=sinθ2sinθ3、D解析：由题图可知实验使用的是平行玻璃砖,故出射光线应该与入射光线平行,选项A出射光线与入射光线在同一直线上,选项B、C中出射光线与入射光线不平行,故只有选项D正确。4、B5、BD解析：光线由aa'进入玻璃砖时,由折射定律得n=sinθ1sinθ2,光线由bb'射出玻璃砖时,由折射定律得n=sinθ1sinθ2。若aa'∥bb',则有θ1=β,进而有α=θ2,出射光线O'B与入射光线AO平行。若aa'和bb'不平行,则有θ1≠β,进而有α≠θ2,出射光线O'B与入射光线AO不平行,故选项B正确,A错误;在用“插针法”测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误6、ACD解析：玻璃砖厚度大些，可减小测量误差；大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些，可减小确定光路方向时的误差。A、C、D正确。入射角较小时，测量误差较大，B错误。7、BD解析：根据反射定律和折射定律及几何知识知，在玻璃砖转动过程中，折射角一定大于入射角，而反射角等于入射角，反射光线与半圆形玻璃砖垂直，不会发生色散现象，折射光会发生色散现象，故A错误，B正确；根据光在玻璃中的传播速度v＝eq\f(c,n)，可知红光频率最小，折射率最小，红光在玻璃砖中传播速度最大，故C错误；玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ的过程中，入射角增大，由折射定律n＝sinθ1sinθ2可知折射角也随之增大，而且法线也逆时针旋转，所以折射光斑在弧形屏上沿C→8、BC解析：用手拿起玻璃砖时,不能用手摸“光学面”,故A错误;使用玻璃砖的BC、CD两个侧面,用同样的方法,确定入射光线和折射光线,同样也能测得折射率,故B正确;标记入射光线的大头针P1、P2之间的距离应适当大些,这样确定入射光线的方向更准确,故C正确;在插针的过程中,大头针P3应挡住P1、P2的像,故D错误9、AD解析：(1)在插针法测定玻璃的折射率实验中,使用两光学面间距大的玻璃砖能更准确地确定玻璃砖内光线的位置,有利于减小实验误差,而两光学面是否平行对测量折射率没有影响,选项A准确、B错误;插针时要求后插的针挡住先插的针或先插的针的像,故选用细一点的大头针能更准确地确定光线位置,提高实验精确度,选项C错误;实验中是根据同侧两枚大头针的连线来确定入射光线或出射光线,故距离大些更好,选项D准确。10、ABD解析：实验时,尽可能将大头针竖直插在纸上,且A与B之间、B与O点之间、C与D之间、C与O'之间距离要适当取大一些,A正确。A、B连线与法线NN'的夹角为入射角,入射角适当大些,折射角也会大些,折射现象较明显,测量角度的误差会减小,B正确。若A、B间的距离较大,在bb'一侧能看到A、B的像,故C错误。若A、B连线与法线NN'间夹角过大,即入射角过大,反射光过强,从bb'出射的光较弱,有可能在bb'一侧看不清A、B的像,故D正确。11、答案：(1)P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像(2)AB解析：(1)根据实验原理,连接P1、P2表示入射光线,连接P3、P4表示出射光线,连接两光线与界面的两交点,即得折射光线。实验的过程中,要先在白纸上放好平行玻璃砖,在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,然后在玻璃砖另一侧观察,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。(2)设光线的入射角为i,折射角为r,根据几何关系得sini=ABsinr=CD解得玻璃的折射率为n=AB12、答案：de解析：连接d、c与e、c并延长至玻璃砖与白纸的交线,交点为出射点,入射点与出射点的连线即折射光线,入射角一定,用d点时,折射角大,所得折射率小;对于两光学面平行的玻璃砖,入射光线和出射光线平行,e、c连线与入射光线更接近于平行,误差较小。13、(1)1.73(或eq\r(3))(2)P4(3)1解析：(1)根据折射定律n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)≈1.73.(2)在折射角相同的情况下，图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4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处对应的折射率应为1.14、答案：(1)不平行(2)1.5解析：(1)因为玻璃砖的入射面和出射面不平行,可知出射光线和入射光线不平行。(2)根据折射定律得n=sinαsinβ=MNEF15、答案：(1)见解析图(2)见解析图(3)1.5解析：(1)连接P3、P4并延长,与CD交于一点,此交点为光线从玻璃砖中射出的位置,又由于P1、P2的连线与AB的交点为光线进入玻璃砖的位置,连接两点即可作出玻璃砖中的光线,如图所示。(2)连接O点和光线在AB上的入射点作出法线,标出入射角θ1和折射角θ2如图所示。(3)图线的斜率k=sinθ1sinθ2,由折射定律可得玻璃的折射率n=sinθ16、答案：(1)AB(2)能解析：(1)图中AO为入射光线,OO'是折射光线,设光线在玻璃砖上表面的入射角为i,折射角为r,则由几何知识得到sini=ABAO,sinr=CDOC;又AO=OC,则折射率