第4章 第2节 实验：测定玻璃的折射率-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（教科版2019）

物理 选择性必修 第一册 JK 1 2 第2节 实验：测定玻璃的折射率 刷基础 2 1.[湖南长沙雅礼中学2024高二上期中] 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. （1）下列措施能够提高实验准确程度的是_____. AD 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.选用较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 3 解析 为减小作图误差，应选用两光学表面间距大的玻璃砖，A正确；根据折射定律可知，如果 两个光学表面不平行，不影响入射角与折射角的值，所以对折射率的测定结果不产生影响，B错 误；选用较粗的大头针完成实验时，容易增大观察误差，为了准确测量光路图，应选用较细的大 头针来完成实验，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更小，D正确.故选A、D. 4 （2）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枚大头针扎下的孔洞如图所 示，其中正确的是___. D A. B. C. D. 5 解析 因玻璃的折射率较大，故在玻璃中的折射角一定小于入射角，实验作出的光路图中入射角 一定大于折射角，并且光线从玻璃中射出后，应与入射光平行，故A、B、C错误，D正确. 6 图1 （3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 为圆 心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线 的垂线，垂 足分别为、点，如图1所示，则玻璃的折射率 ____.（用图中线段的字母表示） 解析 折射率，其中，，解得 . 7 图2 （4）在用针插法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上 画出的界面、 与玻璃砖位置的关系分别如图2中①、②所示，其 中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操 作均正确，且均以、 为界面画光路图.则甲同学测得的折射率与真 偏小 不变 解析 如图所示，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，则由折射定律可知，测得的折射率 与真实值相比偏小.折射率与玻璃砖形状无关，用题图2中②测折射率时，只要操 作正确，乙同学测得的折射率与真实值相比不变. 实值相比______（填“偏大”“偏小”或“不变”）；乙同学测得的折射率与真实值相比______ （填“偏大”“偏小”或“不变”）. 8 2.如图所示，某学生用广口瓶和刻度尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白. （1）用刻度尺测出广口瓶瓶口内径 ； （2）在瓶内装满水； （3）将刻度尺沿瓶口边缘______插入水中； 竖直 解析 将刻度尺沿瓶口边缘竖直插入水中. 9 （4）沿广口瓶边缘向水中刻度尺正面看去，若恰能看到刻度尺的0刻度线（即图中 点），同时 看到刻度尺上点刻度的像恰与 点的像相重合； （5）若水面恰与刻度尺的 点相平，读出____和____的长度； 解析 若水面恰与刻度尺的点相平，读出和 的长度. （6）由已知量和测量量可以计算出水的折射率为_ ________. 解析 设从点发出的光线射到水面时入射角为，折射角为 ，根据数学知识可知 ，，根据对称性有，则水的折射率为 . 10 3.[江苏苏南八校2024高二上联考] 某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分光路， 如图甲所示，在入射光线上插上大头针、 ，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上大头 针和 ，便能确定光在玻璃砖中的折射光线. 甲 11 （1）下列确定 位置的方法正确的是___； C A.透过玻璃砖，挡住 的像 B.先插上大头针，在靠近玻璃砖一侧挡住 的位置 C.透过玻璃砖观察，使挡住、 的像 解析 确定位置的正确方法是透过玻璃砖观察，使挡住、 的像，故选C. 12 （2）作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角 ； [答案] 见解析 解析 光路图如图（a）所示. 图（a） 13 乙 （3）经过多次测量作出 的图像如图乙所示，玻璃的折射率为____ __；（保留三位有效数字） 1.49 解析 根据可知， 图像的斜率等于折射率，由题图乙可 知，玻璃的折射率为 . 14 丙 （4）该同学突发奇想用两块同样的玻璃直角棱镜 来做实验，两者的 面平行，大头针、的连线垂直于 面，若操作无误，则在图丙中 右边的大头针应该是___. C A.、 B.、 C.、 D.、 15 图（b） 解析 用两块同样的玻璃直角棱镜做实验得到的光路图如图（b）所示， 根据光路图可知，经过、 的光线经左侧玻璃砖后向下偏折，射入 右侧玻璃砖后平行于 射出，所以在图中右边插的大头针应该是 、 ，故选C. 16 4.[湖北武汉六校2024高二上期中联考] 如图甲所示的阴影部分 为一透明光学元件的横截面， 为圆心为点的圆弧面， 为正方形.现要测定该元件的折射率，可供选用的器材有：大头 针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸. 甲 乙 17 某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整. （1）将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把 光学元件放在白纸上，使它的横截面与图中相应的线对齐. （2）在点竖直插大头针 . （3）选择合适的点竖直插上大头针，在外侧调整视线观察到大头针和 的像在一条直线 上，再竖直插上两枚大头针、，使挡住____________， 挡住_________________. 、的像 、的像和 解析 选择合适的点竖直插上大头针，在外侧调整视线观察到大头针和 的像在一条直线上， 再竖直插上两枚大头针，使挡住和的像，挡住、的像和 . 18 （4）移去大头针和光学元件，记录好、和 的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标 系，如图乙所示，轴与重合，轴与重合，用刻度尺测出、和在直角坐标系 中的坐标、、.则此光学元件折射率的测量值为 ______（结果保留3 位有效数字）. 1.33 解析 设入射角为，折射角为 ，的坐标为，的坐标为，的坐标为 ，则有 ，，，代入数据联立解得 . 19 （5）根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验精确度_____. BD A.应选用较粗的大头针完成实验 B.应选用较细的大头针完成实验 C.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些 D.插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些 20 解析 选用较细的大头针完成实验，可以减小因观察造成的误差，故A错误，B正确；插在光学元 件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些，这样可减小确定光线方向时产生的误差，故C错误， D正确. 21 5.在通过“插针法”测量玻璃的折射率实验中： 甲 （1）如图甲所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻 璃砖的________（填“磨砂面”或“光学面”）. 光学面 解析 玻璃砖的光学面不能用手直接接触，否则污渍会影响光学面的平整性， 进而影响折射率的测定. 22 乙 （2）对于该实验，请将以下操作步骤补充完整： A.摆好玻璃砖，确定玻璃砖上、下边界、 ； B.任意画出一条入射光线，如图乙所示，在光路上插上大头针、 ； C.在确定、位置时，应使挡住、的像， 挡住________； D.在确定、 位置时，二者距离应适当________（填“大”或“小”）些，以 减小误差. [答案] 、的像和 ; 大 23 解析 在确定、位置时，应使挡住、的像，挡住、的像和 ；折射光线是通过 玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，会增大测量误差，故、 之间的距离应 适当大些. 24 丙 （3）如图丙所示，过、作直线交于，过作垂直的直线，连接 . 用量角器测量图丙中角 和 的大小，则玻璃的折射率 _____. 解析 根据折射定律可得玻璃的折射率为 . 25 （4）图丁为小薇同学实验获得的大头针位置，请帮助她画出该实验完整的光路图. 丁 [答案] 见解析 26 解析 连接和并延长，交玻璃砖的上表面于点，连接和 并延长， 交玻璃砖的下表面于点，连接、，则 是光在玻璃砖内的折射光 线，光路图如图所示. 27 $$