课时梯级训练(22) 实验：测定玻璃的折射率(Word练习)-【优化指导】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

课时梯级训练(22)　实验：测定玻璃的折射率 1．(多选)测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是(　　) A．玻璃砖的厚度宜大些 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 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、P2及P3、P4之间的距离要适当大些，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。 2．在用插针法测玻璃砖的折射率的实验中，实验方法和步骤完全正确，但测后发现玻璃砖的两个光学面不平行，则(　　) A．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏大 B．入射光线与出射光线一定不平行，测量值偏小 C．入射光线与出射光线一定不平行，测量值仍然正确 D．入射光线与出射光线可能平行，测量值仍然正确 C　解析：只要实验方法和步骤完全正确，测量值的准确性与玻璃砖的两个光学面是否平行没有关系，C正确。 3．在“用插针法测玻璃砖的折射率”的实验中，玻璃砖的ab边与a′b′边相互平行，aa′边与bb′边不平行，某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aa′与bb′，如图所示。 (1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO，接着，眼睛应在玻璃砖的________(填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。 (2)下列操作可以减小实验误差的是________。 A．适当增大大头针P1、P2的间距 B．选择玻璃砖相互平行的ab、a′b′边来测量 C．选用尽可能细的笔画线 D．使AO的入射角接近于90° 答案：(1)另一侧　(2)AC 解析：(1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO；接着，眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。 (2)大头针P1和P2及P3和P4之间的距离要适当大些时，这样角度的测量误差会小些，A正确；用插针法测定玻璃砖折射率时，玻璃砖上、下表面不一定要平行，B错误；为了准确确定入射光线和折射光线，选用尽可能细的笔画线，C正确；为了减小测量的相对误差，选择的入射角应适当，不宜过小也不宜过大，D错误。 4．如图所示，把玻璃砖放在木板上，下面垫一张白纸，在白纸上描出玻璃砖的两个边a和a′。然后在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，AB的延长线与直线a的交点为O。眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B把A挡住。然后在眼睛所在的一侧再插第三个大头针C，使它把A、B的像都挡住，再插第四个大头针D，使它把A、B的像和C都挡住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线。在白纸上描出光线的径迹，要计算玻璃砖的折射率需要测量的物理量是图中的________；为了减小实验误差，入射角应________(填“大些”或“小些”)。 答案：α和β　大些 5．在利用插针法测定玻璃折射率的实验中： (1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许，如图所示。则他测出的折射率将__________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 (2)乙同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率将________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 答案：(1)不变　(2)偏小 解析：(1)如图甲所示，甲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，因此测得的折射率将不变。 (2)如图乙所示，乙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大，因此测得的折射率偏小。 6．在“测定玻璃的折射率”实验中，某同学经正确操作插好了4枚大头针，画出完整的光路图，由于没有量角器，他以入射点O为圆心画圆交入射光线于A点，交折射光线于B点，过A点画法线的垂线与法线交于C点，过B点画法线的垂线与法线交于D点，如图所示，若各线段的长度可以用AC、CO、BD、DO表示，则玻璃的折射率可表示为________。 答案： 解析：由折射定律有n＝＝＝。 7．光学实验用的长方体玻璃砖如图甲所示，它的________面不能用手直接接触。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，如图乙所示，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。 答案：光学　d　e 解析：光学实验用的玻璃砖的光学面不能用手接触，防止损坏其光学面。如图所示，连接cd、ce并反向延长分别交玻璃砖于O1、O2点，并连接OO1、OO2，入射角i相同，折射角∠O′OO2<∠O′OO1，由折射定律得，折射角越大的，求得的折射率越小。由图可得，用d点得到的值较小，而ce与ab近似平行，故用e点得到的值误差较小。 8．两束细平行光a和b相距d，从空气中相互平行地斜射到长方体玻璃砖的上表面，如图所示，若玻璃对a的折射率大于对b的折射率，当它们从玻璃砖的下表面射出后，两束光________(填“仍平行”或“不平行”)，间距d′________(填“＝”“＜”或“＞”)d。 答案：仍平行　＜ 解析：如图所示，光线经两表面平行的玻璃砖后方向不变，出射光线是平行的，根据折射定律得na＝，nb＝，由题意知na＞nb，则ra＜rb，故d′＜d。 9．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃砖截面的圆心，使入射光线跟玻璃砖的平面垂直，如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验时插针的结果。 (1)在这四个图中肯定把针插错了的是________。 (2)在这四个图中可以比较准确地测出玻璃砖折射率的是__________，玻璃砖的折射率的公式为____________。 答案：(1)A　(2)D　n＝ 解析：(1)垂直于半圆柱体玻璃砖的平面射入的光线，经玻璃砖折射后，折射光线不会与入射光线平行(过圆心的入射光线除外)，A错误；由光学知识可知B、C、D正确。 (2)测量较准确的是图D。图B的入射光线经过圆心，出射光线没有发生偏折；图C的入射光线离圆心太近，射到圆界面上时，入射角太小，不易测量，会产生较大的误差。测量出入射角与折射角后，由折射定律n＝求出玻璃砖的折射率。 10．用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插入两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓，如图所示。 (1)在图中画出所需的光路。 (2)为了测出该三棱镜的折射率，需要测量的物理量是________，在图上标出它们。 (3)计算折射率的公式是n＝________。 答案：见解析 解析：(1)光路图如图所示，画出通过P1、P2的入射光线，交AC于O，画出通过P3、P4的出射光线交AB于O′，连接OO′，则光线OO′就是入射光线P1P2在三棱镜中的折射光线。 (2)在所画的图上过O点作出AC的垂线，即法线，并注明入射角θ1和折射角θ2，用量角器量出θ1和θ2(或在入射光线和折射光线延长线上取一点E、G，分别过E、G两点向法线作垂线，垂足分别为F、H，用直尺测出线段EF、OE、GH、OG。 (3)n＝＝＝。 11．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)在图上补画出所需的光路； (2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角； (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＝________。 　 答案：(1)图见解析　(2)图见解析　(3)1.5 解析：(1)连接P3、P4与CD交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，又由于P1、P2的连线与AB的交点即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点与光线在AB上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示。 (3)图像的斜率k＝＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即玻璃的折射率为1.5。 12．如图所示，某同学做“测定玻璃的折射率”的实验时，完成光路图后，由于没有量角器，借助圆规以O为圆心画圆，该圆交入射光线于A点，交OO′连线延长线于C点，分别过A点、C点作法线NN′的垂线AB、CD交NN′于B点、D点，请用刻度尺测量并计算此种玻璃的折射率n。(保留2位有效数字) 答案：1.8 解析：由折射定律有n＝＝＝，测得AB＝1.00 cm，CD＝0.55 cm，代入数据解得n≈1.8。 学科网（北京）股份有限公司 $$