实验卷(17) 测量玻璃的折射率（Word练习）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验卷(十七)]　测量玻璃的折射率 (选择题每题5分，非选择题每题10分，建议用时：40分钟) 1．(2024·安徽亳州模拟)在“测量玻璃的折射率”实验中： (1)下列关于实验操作的说法中正确的是________。 A．若不小心用手触摸了光学表面，不会影响测量 B．为减小测量误差，P1、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量小些 C．为了减小作图误差，P3和P4的距离应适当取大些 D．bb′界面一定要与aa′平行，否则会有误差 (2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(选填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。 (3)在该实验中，光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图像如图乙所示，从图像可知玻璃砖的折射率等于________。 (4)如图丙所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′面到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 解析：(1)手拿光学器件时切忌用手触摸“工作面”，以防脏污甚至腐蚀光学面造成永久的损坏，故A错误；为减小测量误差，入射角应适当大一些，即P1、P2的连线与法线NN′的夹角应尽量大些，故B错误；为了减小作图误差，将出射光线确定得更准确些，P3和P4的距离应适当取大些，故C正确；测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面aa′、bb′不平行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故D错误。 (2)为了减小误差，应选用宽度大的玻璃砖来测量，宽度越大，出射光线的侧位移越大，折射角的测量越准确，故为了减小误差应选用宽度大的玻璃砖来测量。 (3)根据折射率定义公式有n＝，代入数据可得玻璃砖的折射率为n＝＝1.5。 (4)由题作出光路图如图所示，实际光线如图中的O′Q所示，而作图光线如OQ所示，导致折射角偏小，所测得的折射率偏大。 答案：(1)C　(2)大　(3)1.5　(4)偏大 2．(2024·山东济南模拟)低折射率玻璃因其具有良好的透光性，被广泛应用于反射镜、透镜当中。某实验小组想利用“插针法”测量某种低折射率长方形玻璃砖的折射率。其主要实验步骤如下： ①在白纸上画出一条直线a作为界面，过直线a上的一点O做出法线NN′，并画出AO作为入射光线，再把玻璃砖放到白纸上，让玻璃砖的上界面和直线a对齐，并画出玻璃砖的下界面b； ②在表示入射光线的AO上插上大头针P1、P2； ③在玻璃砖的另一侧先后插上大头针P3和P4，位置如图甲所示。 (1)在步骤③中，插大头针P4时，需要挡住________。 (2)撤去玻璃砖和大头针，正确完成光路图，如图甲所示，P3、P4的连线与直线b交于E点，AO延长线与直线b交于F点，NN′与直线b交于O′点，测得＝x2，该玻璃砖的折射率可以表示为n＝__________________(结果用d、x1、x2表示)。 (3)由于该玻璃砖的折射率很小，在实际测量中E、F两点离得很近，为了减小实验误差，该同学在直线b的下方再画一条平行线c，分别延长OE和OF至直线c，再进行相应测量，计算出折射率，如图乙所示。直线c离直线b的距离适当________(选填“远”或者“近”)一些比较好。 解析：(1)光在同一均匀介质中沿直线传播， 所以插大头针P4时，需要挡住P1、P2的像和P3。 (2)入射角的正弦为sin i＝，折射角的正弦为sin r＝，由折射定律得n＝，解得n＝。 (3)由于该玻璃砖的折射率很小，在实际测量中E、F两点离得很近不方便测量x1、x2，那么可以采用等比例放大x1、x2，所以直线c离直线b的距离适当远一点好。 答案：(1)P1、P2的像和P3　(2)　 (3)远 3．(2024·安徽高考)某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。 (1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是________。(填正确答案标号) A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′ B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2 C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差 (2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关，频率大，折射率________(选填“大”或“小”)。 (3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃________n介质(选填“>”或“<”)。此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。 解析：(1)在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a对齐，用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a′代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′，故A错误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，以减小实验误差，故C错误。 (2)由题图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律n＝，可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。 (3)根据折射定律可知，玻璃的折射率为n玻璃＝，该介质的折射率为n介质＝，其中α2<α3，所以n玻璃>n介质。 答案：(1)B　(2)大　(3)> 4．(2023·海南高考)用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题： (1)请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图。 (2)已经测出AB＝l1，OA＝l2，S1S2＝l3，则折射率n＝_________(用l1、l2、l3表示)。 (3)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会_________(填“变大”“变小”或“不变”)。 解析：(1)根据题意画出光路图如图所示。 (2)设光线在C点的入射角为θ、折射角为α，根据折射定律有n sin θ＝sin α，且S1S2＝CB，根据几何关系可知 sin θ＝ sin α＝ 联立解得n＝。 (3)若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如图所示， 可看出S1S2间的距离变小。 答案：(1)见解析图　 (2) (3)变小 5．(2024·山东枣庄模拟)如图甲所示，图中阴影部分ABC为透明材料制成的柱形光学元件的横截面，AC为半径为R的圆弧，某实验小组为测量该光学元件的折射率，先通过作图确定了圆弧圆心O的位置。请回答下面问题： (1)实验小组先在O处插一枚大头针P1，然后在线段OB和OC之间某一位置插大头针P2，在BC边右侧任意位置观察，发现P2都无法挡住P1，原因是__________________，若要在BC边右侧观察到P2挡住P1，应将P2向______(选填“OB”或“OC”)边方向移动。 (2)该小组经过讨论，重新设计了实验方案，进行了如下操作： ①在O处插大头针P1，在BC边右侧合适位置插大头针P2，调整观察角度，再插上大头针P3，使P3把P1和P2都挡住； ②画出元件边界，作出图乙所示光路图，以P2、P3连线与BC边交点O′为圆心作圆，分别过圆与直线OO′和P2P3的交点作BC边的垂线，垂足分别为N1、N2； ③用刻度尺测出线段O′N1和O′N2的长度分别为d1、d2，则该元件的折射率n＝______。 (3)若测得该元件的折射率n＝2，在O处固定一点光源，只考虑首次从圆弧AC直接射向AB、BC的光线，从点光源射向圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，则这部分光照射到圆弧AC上的弧长为______。 解析：(1)发现P2都无法挡住P1，原因是光线发生了全反射，应减小入射角，即将P2向OC边方向移动。 (2)③根据折射定律可知 n＝。 (3)测得该元件的折射率n＝2，则全反射的临界角为sin C＝，则C＝30°，如图所示， 若沿OE方向射到AB面上的光线刚好发生全反射，则∠AOF＝30°，同理，若沿OG方向射入的光线恰好在BC面上发生全反射，可得∠COG＝30°，因此∠FOH＝30°，据几何关系可得FH＝×2πR＝πR。 答案：(1)光线发生了全反射　OC　(2)③ (3)πR 学科网（北京）股份有限公司 $