专题17 光学实验-2022年高二物理月考期中期末考试试题汇编（选择性必修第一册）

专题17 光学实验 1.(2020-2021学年·河南南阳中学高二月考)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。 (1)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较大的玻璃砖 B.实验时入射角应该尽量小一些 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应大一些 (2)实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面aa′、bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，其中甲用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′、bb′为界面画光路图。则： 甲同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”) 乙同学测得的折射率与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”) 【答案】　(1)AD　(2)偏小　不变 【解析】　 (1)为了作图误差更小，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，故A正确；实验时入射角应该尽量大一些，折射角也会大些，折射现象较明显，容易测量，角度测量值的相对误差也会减小，故B错误；为了准确画出光路，应选用较细的大头针来完成实验，选用粗的大头针完成实验时，容易出现观察误差，使光线实际并不平行，故C错误；插在玻璃砖同侧的大头针之间的距离适当大些时，相同的距离误差情况下引起的角度误差会减小，故D正确。 (2)甲同学测定折射率时，作出的折射光线如图中虚线所示，实线表示实际光线 可见折射角增大，则由折射定律n＝可知，折射率n将偏小； 用图②测折射率时，只要操作正确，测量的结果与玻璃砖形状无关，故折射率的测量值与真实值相比不变。 2.(2020-2021学年·浙江湖州高二期末)某同学利用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率。 (1)将方格纸用图钉钉在平木板上，在一条直线上画出界面A1A2和入射光线，在入射光线上竖直插上两枚大头针P1、P2，放上玻璃砖发现其下边界B1B2刚好在方格纸的另一条线上；接着在另一侧垂直纸面插上两枚大头针P3、P4，其中在插P3时应使其遮挡住________。 (2)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作出射光线，在坐标纸上记录的情况如图甲所示。虚线是以入射点O为圆心作出的圆，由此计算出玻璃砖的折射率为________。(结果保留2位有效数字) 【答案】　(1)P1、P2在玻璃砖中的像　(2)1.5 【解析】　 (1)为了测量玻璃的折射率，先在坐标纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1、P2，再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3及P1、P2的像。 (2)根据折射定律有n＝＝＝1.5。 3.(2020-2021学年·山东烟台高二期末)某同学在做“测定玻璃折射率”实验时，在水平桌面上铺放一张白纸，将一横截面是直角三角形的玻璃砖平放在白纸上，并用铅笔将其边缘画在白纸上，得到如图所示的直角三角形ABC，在白纸上作一条垂直于BC边的直线，在该直线上竖直插上P1、P2两颗大头针，然后从玻璃砖的另一个面透过玻璃砖观察P1、P2的像，在白纸上竖直插上P3、P4两颗大头针，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，大头针的位置如图所示。 (1)作出该实验完整的光路图； (2)测得出射光线与AB边的夹角为θ(θ为锐角)，测出直角三角形顶角A的角度为α，则该玻璃砖的折射率为________。 【答案】　(1)见解析图　(2)n＝ 【解析】　 (1)光路图如图所示 (2)由光路图的几何关系得 折射角为γ＝－θ 入射角为φ＝－2α 玻璃的折射率为n＝＝。 4.(2020-2021学年·北京东城高二期末)在“测定玻璃折射率”的实验中操作步骤如下，请在横线上将实验内容补充完整。 (1)先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面，过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，并画一条线段AO作为入射光线； (2)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的长边跟aa′对齐。在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′； (3)在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和________，记下________和________的位置(用题目中出现的字母表示)； (4)移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，应通过P3、P4的连线与bb′的交点O′和aa′上的入射点O，作出玻璃砖中的光线OO′，测量出法线NN′与AO之间的夹角作为入射角θ1，测量出法线NN′与________之间的夹角作为折射角θ2，填入表格中。由n＝计算玻璃的折射率(用题目中出现的字母表示)。 【答案】