第52讲 实验：测量玻璃的折射率（专项训练）（江苏专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 第52讲实验： 测量玻璃的折射率（专项训练） 模拟•基础演练 题型01 教材原型实验 1. 【答案】I)A (2)P1、P2的像 3)1.5 ④) 2. 【答案】(1)③ sin0 sin a (2) sin a sinβ 3)C 3. 【答案】)a (2)减小 3) P1和P2 不需要 3 题型02 拓展创新实验 4. 【答案】)小 (2)AB的长度 62+4d (4)A 5. 【答案】1)光密介质 1/3 函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 2)大于 3)1.69 6 【答案】Q)全反射 (2)w△t G) .o△t 2 重难·创新演练 1. 【答案】(I)BD (2)1.41 3)不能 2. 【答案】(I)BD (2)1.6 3) 偏小 不变 3. 【答案】 6.00 1.8 小真题实战演练 1. 【答案】(1)2.325 y/cm 8 7 液面 6 4 3 2 >x/cm 2)012345678 2/3 西学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 √2h-sP+2h7 3) 2(h-s) ←n 1.38 1.37 1.36 1.35 1.34 1.33 1.32 (4)0% 5%10%15%20%25% (5)n=0.213c+1.326 2. 【答案】I)B XN e号 (4)21.3 3. 1.44 1.42 1.40 LL2+h2 1.38 1.36 L2VL2+h 1.34 1.32 【答案】 13060 10.020.030.040.050.0n% 0.020 3/3 第52讲 实验：测量玻璃的折射率（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 教材原型实验 1 02 拓展创新实验 6 重难·创新演练 9 真题·实战演练 13 模拟·基础演练 考查重点：测量玻璃的折射率的教材原型实验的误差分析，测量玻璃折射率的创新实验…… 01 教材原型实验 1．（25-26高二上·江苏南京·期末）如图1所示，用图中装置完成“测定玻璃砖折射率”的实验，和为玻璃砖的两个界面，O为直线AO与的交点，直线OA上竖直地插着、两枚大头针。 (1)下列说法中，正确的是______ A．大头针，的间距应该适当取大一点 B．AO光线的入射角变大时，光线在边界可能发生全反射 C．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 D．选用两光学表面间距小的玻璃砖，实验数据会更准确 (2)插大头针时，应使挡住______。 (3)在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图2所示，若测得，，则可求出玻璃砖的折射率______。 (4)如图3、4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，两人均以、为界面画光路图。其他操作均正确。则甲同学测得的折射率______真实值；乙同学测得的折射率______真实值。（均选填“＞”“＜”或“＝”） 【答案】(1)A (2)、的像 (3)1.5 (4) 【详解】（1）A．大头针、间距适当大一些，确定入射光线时误差更小，故A正确； B．玻璃砖两界面平行，处的入射角等于处的折射角，根据光路可逆，光线一定能从射出，不可能发生全反射，故B错误； C．入射角过大时，出射光强度很弱，难以准确确定大头针位置，误差会增大，并非越大越好，故C错误； D．玻璃砖光学表面间距越小（越薄），折射光线的误差越大，实验准确度越低，故D错误。 故选A。 （2）插时，需要让挡住、透过玻璃砖的像，才能确定折射光线的位置。 （3）根据折射定律 由几何关系：，，且（同圆半径相等） 因此 （4）[1]甲画出的在真实界面下方，作图得到的折射角比真实折射角偏大，由，测得折射率小于真实值。 [2]只要操作正确，界面画法正确，玻璃砖形状不影响折射率测量，测得折射率等于真实值。 2． （25-26高二上·江苏南京）冰洲石晶体内部具有各向异性，使得光线射入其中后会分解为两束沿不同方向折射的光线，出现双折射现象。某实验小组利用插针法测量一冰洲石砖的两个折射率。 (1)实验步骤如下： ①在水平桌面上的白纸上画出直线ab，将冰洲石砖一边沿直线放置，并描出冰洲石砖的另一边，如图。 ②在冰洲石砖上侧插上大头针P1和P2，两者连线的延长线可以确定入射光线和入射点O。 ③眼睛在另一侧透过冰洲石砖看两个大头针，发现P1和P2均有两个像，使P2的两个像分别挡住P1的两个像。针对第一组像，插入大头针P3，使得其将P1和P2的第一组像都挡住，再插大头针P4，使其挡住___________（选填①P3；②P1和P2的第一组像；③P1、P2的第一组像和P3）。P3和P4连线的延长线可以确定出射光线和出射点M。 ④使用同样的步骤，针对冰洲石砖折射的第二组像在纸上插入大头针P5和P6，两者连线的延长线可以确定出射光线和出射点N ⑤拿去冰洲石砖，连接OM和ON，即是冰洲石砖双折射现象的两条折射光路。 ⑥在O点、M点和N点做垂直于边界的法线，从而确定入射角θ以及两个折射角α和β。 (2)若折射光OM对应的折射率为nM，则nM=___________，进一步可以算出折射光OM和折射光ON在冰洲石中的传播速度之比______（用θ、α和β表示）； (3)实验小组成员改用激光进行上述实验，通过检偏器观察从M、N出射的两束光线后发现，这两束光是偏振方向互相垂直的偏振光，关于此实验的说法正确的是（　　） A．从M、N出射的两束光如果在空间相遇会产生稳定的干涉条纹 B．以入射光线为轴转动激光至某一角度发现双折射现象消失，可能是因为其中一束光在冰洲石砖下表面发生了全反射 C．如果实验步骤①描绘另一边时冰洲石砖的位置平行于直线ab但在直线上方，会导致测得两折射率均偏小 D．如果实验步骤③观察大头针的像时不小心碰到冰洲石砖，导致石砖向上平移，会导致测得两折射率均偏大 【答案】(1)③ (2) (3)C 【详解】（1）针对第一组像，插入大头针P3，使得其将P1和P2的第一组像都挡住，再插大头针P4，使其挡住P1、P2的第一组像和P3，从而确定P3和P4所在直线为出射光线。 故选③。 （2）[1][2]根据折射率可得， 又， 可得 （3）A．当两束光的偏振方向互相垂直时，它们的分量没有重叠，无法产生干涉现象。即使它们在空间相遇，也不会产生稳定的干涉条纹，故A错误； B．根据几何关系可知，折射光线在冰洲石砖下表面的入射角等于上表面的折射角，根据光路可逆，可知光在冰洲石砖下表面不会发生全反射，故B错误； C．如果实验步骤①描绘另一边时冰洲石砖的位置平行于直线ab但在直线上方，则会导致测量所得的折射角大于真实的折射角，从而导致实验测得两折射率均小于真实的折射率，故C正确； D．如果实验步骤③观察大头针的像时不小心碰到冰洲石砖，导致石砖向上平移，如图所示 实线表示玻璃砖向上平移后实际的光路图，虚线表示作图光路图，由图可知，测量的入射角和折射角均等于真实值，由折射定律可知，测得的两折射率均等于真实值，故D错误。 故选C。 3．（25-26高三上·南京临江高级中学） 某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他们进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心，结果在光屏MN上出现两个光斑C、D，如图所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。 (1)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n=__________。 (2)为减小实验测量误差，实验中应适当_________单色光在o点的入射角（填“增大”或“减小”）。 (3)如图所示，某同学用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。 ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点。 ②将玻璃砖直径面沿ab放置，使其半径的中点位于O点，并确定圆弧侧面的位置。 ③在cd上竖直插上大头针和，从圆弧侧面透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住______（“选填“”“”或“和”）的虚像。 ④确定出射光线的位置______（选填“需要”或“不需要”）第四枚大头针。 ⑤撤去玻璃砖和大头针，测得从圆弧面出射的光线与直线cd的夹角为，则玻璃砖的折射率______。 【答案】(1) (2)减小 (3) 和 不需要 【详解】（1）OC所在光线为反射光线，OD所在光线为折射光线，则玻璃砖折射率的表达式为 （2）为减小实验测量的误差，OC、OD的距离应适当大些，所以实验中应适当减小单色光在О点的入射角。 （3）③[1]要求和在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过，故要挡住和的虚像； ④[2]与ab垂直，则过、的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，因此可以确定圆弧面上的入射点，此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射光线，故不需要插第四枚大头针。 ⑤[3]由图中几何关系结合题给条件可知，在圆弧面上入射角为，折射角为，则有 02 拓展创新实验 4．（25-26高二上·江苏奔牛高级中学·月考）为了研究水结成冰后折射率的变化情况，小明用发光二极管、干电池、导线、直尺、切刀、电钻、砂纸等器材，测量一块厚度均匀无杂质、无气泡的冰块折射率。具体操作如下： a.用直尺和切刀把冰块切出一个较长的平截面P，用砂纸将该面打磨光滑； b.在冰面上的某点，用电钻钻洞，把发光二极管放入洞中，往洞里滴入几滴水，清水结冰后，固定住二极管； c.把冰块放在桌面上，连接电路，使二极管发光（可看成点光源），量出光源S到面P的距离，记为d； d.通过平面P观察二极管照亮的区域，并记下边缘的位置A、B，如图所示。 关于该实验，回答下列问题： (1)光在冰中的传播速度比光在真空中的传播速度______（大、小、相等） (2)要测出冰块的折射率，还需要测量的物理量是______，该量记为L； (3)利用实验中的测量数据，写出冰块折射率的表达式n=______。 (4)下列对本实验的理解，正确的是（　　） A．光源S到面P的距离d较大时，可能无法完成实验 B．光在冰中传播时，光的频率和波长都发生了变化 C．用不同颜色的二极管发光，测出的冰的折射率都一样 D．冰块一定要切成长方体才能用此方法测其折射率 【答案】(1)小 (2)AB的长度 (3) (4)A 【详解】（1）由光在真空中的传播速度大于光在任何介质中的传播速度，可知光在冰中的传播速度比光在真空中的传播速度小。 （2）从S发出的光射到P面时发生全反射时满足 由几何关系 可知要测出冰块的折射率，还需要测量的物理量是AB的长度，该量记为L。 （3）由上述表达式， 解得 （4）A．光源S到面P的距离d较大时，光线射到面P两端时，入射角较小，可能无法发生全反射，则可能无法完成实验，故A正确； B．光的频率由光源决定，在介质中传播时频率不变，故B错误； C．用不同颜色的二极管发光，发出的光颜色不同，不同颜色的光的折射率不同，临界角也不同，测出的冰的折射率不一样，故C错误； D．用此方法测冰的折射率，只需测量光源S到面P的距离和面P上二极管照亮区域的长度，有平整的面P即可，与冰块形状无关，故D错误。 故选A。 5．（24-25高二下·重庆第八中学·期末） 如题图甲所示，光在介质1和介质2间折射时有。如题图乙所示是一种折射率测量仪的简化结构，半圆形玻砖的直径边水平且固定。操作步骤如下： ①将待测宝石放在玻砖的圆心处，宝石与玻砖的接触面紧密贴合，中间空气不计； ②左下方的圆弧形光源发出同一种光，光均沿半径方向对着玻砖圆心射入，玻砖的左边四分之一圆为亮区； ③在玻砖的右边四分之一圆内会出现亮区及暗区，使得右下方的角度尺上出现明暗分区，读出明暗分界线所在位置的角度值，即可得到待测宝石的折射率。 回答下列问题： (1)图甲中，大于，则相对于介质1，介质2是__________（选填“光疏介质”或“光密介质”）； (2)图乙中，玻砖的折射率__________（选填“大于”或“小于”）待测宝石的折射率； (3)图乙中，已知玻砖的折射率为1.84，测得玻砖右边四分之一圆中明暗分界线与法线的夹角为67.1°，查得，则该待测宝石的折射率为__________（结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)光密介质 (2)大于 (3)1.69 【详解】（1）根据折射定律，当时，可得，折射率较小的介质为光疏介质，所以相对于介质1，介质2是光密介质。 （2）从弧形光源发出的光沿半径方向射向玻璃砖圆心，在玻璃砖右边四分之一圆内出现亮区和暗区，说明发生了全反射。光从光密介质射向光疏介质时才会发生全反射，这里光是从玻璃砖射向宝石，所以待测宝石的折射率小于玻璃砖的折射率。 （3）恰好发生全反射时，折射角为，题意知玻璃右边四分之一圆中明暗分界线处即为入射光恰好产生全反射的位置，则由 其中，， 联立解得待测宝石的折射率 6．（2026·湖北蕲春一中·适应性测试）某同学利用如图1所示装置测量透明溶液的折射率。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。 (1)首先让容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点，光线从隔板射到空气上时发生了_______（选填“折射”、“反射”、“全反射”）； (2)该同学测得转盘转动角速度为，随着转盘继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。在时间内，容器旋转角度_______； (3)已知：光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有。若空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率_______。 【答案】(1)全反射 (2) (3) 【详解】（1）由题意可知当屏上无光点时，说明光线从隔板射到空气上时发生了全发射； （2）由图1可知容器与转盘同轴转动，二者角速度相同，则； （3）出现亮点时，光线从溶液射到隔板再射到空气时发生了折射，可知从出现亮点到亮点消失，容器旋转的角度 光线能透过液体和隔板从空气中射出时，即出现亮点时，可知光线在溶液中的入射角为，光线在隔板和空气界面发生全反射，在隔板和液体界面，有 在隔板和空气界面 解得 重难·创新演练 设题创新:测量玻璃折射率的新视角考法 (T1，T2，T3) 1．（25-26高二上·广州华南师大附中·期末） 某实验小组的甲同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。 他先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，________。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。 (1)题中横线处缺少的实验步骤为（　　） A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住、的像 C．插上大头针，使仅挡住的像 D．插上大头针，使挡住的像和、的像 (2)如图所示，甲同学通过量角器测出及与边的夹角为45°，由以上数据可得该玻璃的折射率________；（结果保留三位有效数字） (3)根据前面的结论，在一侧________（填“能”或“不能”）看到大头针、的像。 【答案】(1)BD (2)1.41 (3)不能 【详解】（1）根据实验原理可知，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，插上大头针，使挡住、的像，再插上大头针，使挡住的像和、的像。 故选BD。 （2）光路如图所示    根据几何关系可知光线在AC面的入射角为30°，根据折射定律可得 （3）根据几何关系可知光线在BC面的入射角为60°，因为 则光线在BC面发生全反射，在BC一侧不能看到大头针P1和P2的像。 2．（25-26高二下·河南郑州·第二次调研考试） 在“测玻璃的折射率”实验中。 (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是（     ） A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．大头针应垂直地插在纸面上 C．选择的入射角应尽量小些 D．大头针和及和之间的距离适当大些 (2)甲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，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率________； (3)在用插针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ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图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ab、cd为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比________；乙同学测得的折射率与真实值相比________。（均选填“偏大A”“偏小B”或“不变C”） 【答案】(1)BD (2)1.6 (3) 偏小 不变 【详解】（1）A．测玻璃折射率的核心是确定入射光线、折射光线以及界面法线，再由折射定律求折射率，玻璃砖上下表面不一定必须平行，梯形玻璃砖也可以完成实验，故A错误； B．大头针垂直插在纸面上，可减小观察时由于针倾斜带来的光路定位误差，故B正确； C．入射角若太小，则入射光线和折射光线方向差别较小，测量角度的相对误差较大，入射角应适当大些，故C错误； D．大头针和、和之间距离适当大些，可以更准确确定入射光线和出射光线方向，减小作图误差，故D正确。 故选BD。 （2）设入射角为，折射角为，以为圆心作圆，且，由几何关系可得， 根据折射定律有 联立解得 代入数据得 （3）[1]甲同学使用矩形玻璃砖时，图①中下界面cd画在真实下表面外侧且与真实下表面平行，实际出射点在真实下表面上，而按错误界面作图时会把出射光线反向延长到错误的cd线上，使作出的玻璃内折射光线偏向出射光线方向，测得的折射角r'偏大。根据折射定律有 由于，所以，即测得的折射率偏小，应填偏小B。 [2]乙同学使用梯形玻璃砖时，只要画出的ab、cd就是实际入射界面和出射界面，虽然两界面不平行，仍可由入射界面处的入射角和折射角求折射率。根据折射定律有 光路和界面均正确，因此测得的折射率不变，应填不变C。 3．（2026·海南·最后一卷） 某物理兴趣小组设计实验测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图乙所示，他们将圆柱体放在水平桌面上，底下垫白纸，并用铅笔在白纸上描出圆柱体的底面，其圆心为O。将激光器放置于桌面上，使其发出的光束经圆柱体折射后射出。 ①用10分度的游标卡尺测得圆柱体底面的直径如图甲所示，则该直径D=________cm。 ②激光束射到底面上的A点，入射光线为CA，用铅笔挡光，然后在白纸上记下该点的位置，找到两个位置，然后连线即可在白纸上画出光束路径，如图乙所示。过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，过E点作EF 垂直AC，垂足为F，测得EF和AE的长度，通过计算得到入射角的正弦值为0.6，则圆柱体的折射率为________。（结果保留两位有效数字） 【答案】 6.00 1.8 【详解】[1]10分度游标卡尺的分度值为，游标零刻线位于主尺处，且游标第0条刻线与主尺刻线对齐，所以圆柱体直径为 [2]设入射角为，折射角为。圆柱体半径为 在直角三角形中，斜边为圆柱体半径，垂线段的长度为。由正弦定义得折射角的正弦值 空气折射率近似为1，由折射定律得，代入题给的 可得 真题·实战演练 高频考点：测量玻璃的折射率的创新实验 1．（2026·江西·高考）某小组探究盐水浓度对折射率的影响。 (1)首先在纸带上画一条直线，并在直线上作两个明显的标记点、，用游标卡尺测出两标记点的距离，如图（a）所示，读出___________。然后将纸带固定在空水槽底部。 (2)铁架台和水槽放置在同一水平桌面，激光笔安装于铁架台上。调整实验装置，使激光笔射出的光线与连线在同一竖直面内，光线与竖直方向成角，且光线照射的光斑恰好在标记点，此后装置固定不动，如图（b）所示。向水槽里缓慢加入被测液体，直至光斑沿连线移动到标记点，测量并记录液面高度。 如图（c）所示，以为坐标原点、沿方向为轴建立直角坐标系，虚线为液面所在位置。请在图（c）中画出液面高度为时，激光由空气入射到液体的光路图（入射光线、法线和折射光线）。 (3)由折射定律可得，液体的折射率___________（用，表示）。 (4)该小组配制了5种不同浓度的盐水，依据上述方案重复实验，所得数据点如图（d）所示。为得到折射率随浓度的变化规律，请在图（d）中作出图线。 (5)从图（d）中可得盐水折射率与其浓度的函数关系式为___________。（式中数字保留三位小数） 【答案】(1)2.325 (2) (3) (4) (5) 【详解】（1）20分度游标尺最小刻度为0.05mm，故读数 （2）根据题意可得激光由空气入射到液体的光路图如图所示 （3）折射角满足 折射率 （4）根据描点法可得图线如图所示 （5）由图可知图线斜率 截距 可得盐水折射率与其浓度的函数关系式为 2．（2026·黑吉辽蒙·高考）如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 【答案】(1)B (2) (3) (4)21.3 【详解】（1）AB．实验中标记点和点是为了确定入射光线和折射光线的方向，点的位置可以选取入射光线上的任意位置，光线在玻璃砖中发生折射，玻璃砖上不能标记，只能标记光从玻璃砖中射出的点，故A错误，B正确； C．作圆弧时，半径的长度可以任意选择，再用几何关系得出入射角和折射角的正弦值的表达式即可，故C错误。 故选B。 （2）根据题图可得入射角正弦值的表达式为，折射角的表示为，则折射率为 （3）测距仪默认激光在真空中的速度c计算距离，激光往返，因此示数按计算。 （4）设实际深度为 水的折射率 激光往返时间 其中 测距仪示数 联立可得 即测距仪的示数接近，则符合他的推测。 3．（2025·福建·高考）某实验小组探究糖水折射率n随浓度的变化规律。主要装置包括激光器和长方体玻璃缸，玻璃缸正面内侧刻有水平、竖直标尺，如图（a）所示。实验操作过程如下： （1）调配一定浓度的糖水，注入水平放置的玻璃缸中。 （2）打开激光器，让激光紧贴玻璃缸正面内侧以一定入射角从空气折射入糖水。 （3）调整激光器，使入射点O处于竖直刻度尺的正后方，光路如图（b）所示，其中A点是入射光线与玻璃缸上边沿所在平面的交点，B点是折射光线与玻璃缸底部的交点，A、B点到法线的距离分别为，到液面的距离分别为。测得的值，并利用表达式________（用表示）求出糖水折射率。 （4）改变缸内糖水浓度，进行多次实验，将实验数据填入下表。 浓度/% 11.8 21.1 32.0 39.1 51.1 折射率n 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 （5）在图（c）给出的坐标纸上补上浓度的数据点。分析图中数据点，可知糖水折射率随浓度近似线性变化，绘制出“”图线________。 （6）由所绘图线可知，糖水浓度每增加10.0%，折射率增大________。（结果保留2位有效数字） 【答案】 0.020 【详解】（3）[1]设入射角为，折射角为，根据几何关系有， 根据折射定律 可得糖水的折射率为 （5）[2]将浓度的数据点为补在图上并绘制拟合直线，“”图线如图所示 （6）[3]由图线可知，图线斜率为0.20，即浓度每增加10.0%，折射率增大0.020。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第52讲 实验：测量玻璃的折射率（专项训练） 目录 模拟·基础演练 1 01 教材原型实验 1 02 拓展创新实验 4 重难·创新演练 6 真题·实战演练 8 模拟·基础演练 考查重点：测量玻璃的折射率的教材原型实验的误差分析，测量玻璃折射率的创新实验…… 01 教材原型实验 1．（25-26高二上·江苏南京·期末）如图1所示，用图中装置完成“测定玻璃砖折射率”的实验，和为玻璃砖的两个界面，O为直线AO与的交点，直线OA上竖直地插着、两枚大头针。 (1)下列说法中，正确的是______ A．大头针，的间距应该适当取大一点 B．AO光线的入射角变大时，光线在边界可能发生全反射 C．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 D．选用两光学表面间距小的玻璃砖，实验数据会更准确 (2)插大头针时，应使挡住______。 (3)在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图2所示，若测得，，则可求出玻璃砖的折射率______。 (4)如图3、4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，两人均以、为界面画光路图。其他操作均正确。则甲同学测得的折射率______真实值；乙同学测得的折射率______真实值。（均选填“＞”“＜”或“＝”） 2． （25-26高二上·江苏南京）冰洲石晶体内部具有各向异性，使得光线射入其中后会分解为两束沿不同方向折射的光线，出现双折射现象。某实验小组利用插针法测量一冰洲石砖的两个折射率。 (1)实验步骤如下： ①在水平桌面上的白纸上画出直线ab，将冰洲石砖一边沿直线放置，并描出冰洲石砖的另一边，如图。 ②在冰洲石砖上侧插上大头针P1和P2，两者连线的延长线可以确定入射光线和入射点O。 ③眼睛在另一侧透过冰洲石砖看两个大头针，发现P1和P2均有两个像，使P2的两个像分别挡住P1的两个像。针对第一组像，插入大头针P3，使得其将P1和P2的第一组像都挡住，再插大头针P4，使其挡住___________（选填①P3；②P1和P2的第一组像；③P1、P2的第一组像和P3）。P3和P4连线的延长线可以确定出射光线和出射点M。 ④使用同样的步骤，针对冰洲石砖折射的第二组像在纸上插入大头针P5和P6，两者连线的延长线可以确定出射光线和出射点N ⑤拿去冰洲石砖，连接OM和ON，即是冰洲石砖双折射现象的两条折射光路。 ⑥在O点、M点和N点做垂直于边界的法线，从而确定入射角θ以及两个折射角α和β。 (2)若折射光OM对应的折射率为nM，则nM=___________，进一步可以算出折射光OM和折射光ON在冰洲石中的传播速度之比______（用θ、α和β表示）； (3)实验小组成员改用激光进行上述实验，通过检偏器观察从M、N出射的两束光线后发现，这两束光是偏振方向互相垂直的偏振光，关于此实验的说法正确的是（　　） A．从M、N出射的两束光如果在空间相遇会产生稳定的干涉条纹 B．以入射光线为轴转动激光至某一角度发现双折射现象消失，可能是因为其中一束光在冰洲石砖下表面发生了全反射 C．如果实验步骤①描绘另一边时冰洲石砖的位置平行于直线ab但在直线上方，会导致测得两折射率均偏小 D．如果实验步骤③观察大头针的像时不小心碰到冰洲石砖，导致石砖向上平移，会导致测得两折射率均偏大 3．（25-26高三上·南京临江高级中学） 某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个用刻度尺测横截面为半圆形玻璃砖折射率的实验，他们进行的主要步骤是：水平放置的光屏MN与玻璃砖直径AB垂直并相切于A点，一束单色光S从空气中射向半圆玻璃砖的圆心，结果在光屏MN上出现两个光斑C、D，如图所示，测得OC和OD的长度分别为a、b。 (1)根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式：n=__________。 (2)为减小实验测量误差，实验中应适当_________单色光在o点的入射角（填“增大”或“减小”）。 (3)如图所示，某同学用插针法测量半圆形玻璃砖的折射率。 ①在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点。 ②将玻璃砖直径面沿ab放置，使其半径的中点位于O点，并确定圆弧侧面的位置。 ③在cd上竖直插上大头针和，从圆弧侧面透过玻璃砖观察和，插上大头针，要求能挡住______（“选填“”“”或“和”）的虚像。 ④确定出射光线的位置______（选填“需要”或“不需要”）第四枚大头针。 ⑤撤去玻璃砖和大头针，测得从圆弧面出射的光线与直线cd的夹角为，则玻璃砖的折射率______。 02 拓展创新实验 4．（25-26高二上·江苏奔牛高级中学·月考）为了研究水结成冰后折射率的变化情况，小明用发光二极管、干电池、导线、直尺、切刀、电钻、砂纸等器材，测量一块厚度均匀无杂质、无气泡的冰块折射率。具体操作如下： a.用直尺和切刀把冰块切出一个较长的平截面P，用砂纸将该面打磨光滑； b.在冰面上的某点，用电钻钻洞，把发光二极管放入洞中，往洞里滴入几滴水，清水结冰后，固定住二极管； c.把冰块放在桌面上，连接电路，使二极管发光（可看成点光源），量出光源S到面P的距离，记为d； d.通过平面P观察二极管照亮的区域，并记下边缘的位置A、B，如图所示。 关于该实验，回答下列问题： (1)光在冰中的传播速度比光在真空中的传播速度______（大、小、相等） (2)要测出冰块的折射率，还需要测量的物理量是______，该量记为L； (3)利用实验中的测量数据，写出冰块折射率的表达式n=______。 (4)下列对本实验的理解，正确的是（　　） A．光源S到面P的距离d较大时，可能无法完成实验 B．光在冰中传播时，光的频率和波长都发生了变化 C．用不同颜色的二极管发光，测出的冰的折射率都一样 D．冰块一定要切成长方体才能用此方法测其折射率 5．（24-25高二下·重庆第八中学·期末） 如题图甲所示，光在介质1和介质2间折射时有。如题图乙所示是一种折射率测量仪的简化结构，半圆形玻砖的直径边水平且固定。操作步骤如下： ①将待测宝石放在玻砖的圆心处，宝石与玻砖的接触面紧密贴合，中间空气不计； ②左下方的圆弧形光源发出同一种光，光均沿半径方向对着玻砖圆心射入，玻砖的左边四分之一圆为亮区； ③在玻砖的右边四分之一圆内会出现亮区及暗区，使得右下方的角度尺上出现明暗分区，读出明暗分界线所在位置的角度值，即可得到待测宝石的折射率。 回答下列问题： (1)图甲中，大于，则相对于介质1，介质2是__________（选填“光疏介质”或“光密介质”）； (2)图乙中，玻砖的折射率__________（选填“大于”或“小于”）待测宝石的折射率； (3)图乙中，已知玻砖的折射率为1.84，测得玻砖右边四分之一圆中明暗分界线与法线的夹角为67.1°，查得，则该待测宝石的折射率为__________（结果保留3位有效数字）。 6．（2026·湖北蕲春一中·适应性测试）某同学利用如图1所示装置测量透明溶液的折射率。在转盘上共轴放置一圆柱形容器，容器被透明隔板平分为两部分，一半充满待测溶液，另一半是空气。一束激光从左侧沿直径方向入射，右侧放置足够大的观测屏。 (1)首先让容器从图2（俯视图）所示位置开始逆时针匀速旋转，此时观测屏上无亮点，光线从隔板射到空气上时发生了_______（选填“折射”、“反射”、“全反射”）； (2)该同学测得转盘转动角速度为，随着转盘继续转动，亮点突然出现，并开始计时，经后亮点消失。在时间内，容器旋转角度_______； (3)已知：光从折射率的介质射入折射率的介质，入射角与折射角分别为与，有。若空气折射率为1，隔板折射率为n，则待测溶液折射率_______。 重难·创新演练 设题创新:测量玻璃折射率的新视角考法 (T1，T2，T3) 1．（25-26高二上·广州华南师大附中·期末） 某实验小组的甲同学用直角三棱镜做“测定玻璃折射率”的实验。 他先在白纸上画出三棱镜的轮廓（用实线表示），然后放好三棱镜，在垂直于的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的左侧观察，当的像恰好被的像挡住时，________。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。 (1)题中横线处缺少的实验步骤为（　　） A．插上大头针，使仅挡住的像 B．插上大头针，使挡住、的像 C．插上大头针，使仅挡住的像 D．插上大头针，使挡住的像和、的像 (2)如图所示，甲同学通过量角器测出及与边的夹角为45°，由以上数据可得该玻璃的折射率________；（结果保留三位有效数字） (3)根据前面的结论，在一侧________（填“能”或“不能”）看到大头针、的像。 2．（25-26高二下·河南郑州·第二次调研考试） 在“测玻璃的折射率”实验中。 (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是（     ） A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．大头针应垂直地插在纸面上 C．选择的入射角应尽量小些 D．大头针和及和之间的距离适当大些 (2)甲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，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率________； (3)在用插针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ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图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ab、cd为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比________；乙同学测得的折射率与真实值相比________。（均选填“偏大A”“偏小B”或“不变C”） 3．（2026·海南·最后一卷） 某物理兴趣小组设计实验测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图乙所示，他们将圆柱体放在水平桌面上，底下垫白纸，并用铅笔在白纸上描出圆柱体的底面，其圆心为O。将激光器放置于桌面上，使其发出的光束经圆柱体折射后射出。 ①用10分度的游标卡尺测得圆柱体底面的直径如图甲所示，则该直径D=________cm。 ②激光束射到底面上的A点，入射光线为CA，用铅笔挡光，然后在白纸上记下该点的位置，找到两个位置，然后连线即可在白纸上画出光束路径，如图乙所示。过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，过E点作EF 垂直AC，垂足为F，测得EF和AE的长度，通过计算得到入射角的正弦值为0.6，则圆柱体的折射率为________。（结果保留两位有效数字） 真题·实战演练 高频考点：测量玻璃的折射率的创新实验 1．（2026·江西·高考）某小组探究盐水浓度对折射率的影响。 (1)首先在纸带上画一条直线，并在直线上作两个明显的标记点、，用游标卡尺测出两标记点的距离，如图（a）所示，读出___________。然后将纸带固定在空水槽底部。 (2)铁架台和水槽放置在同一水平桌面，激光笔安装于铁架台上。调整实验装置，使激光笔射出的光线与连线在同一竖直面内，光线与竖直方向成角，且光线照射的光斑恰好在标记点，此后装置固定不动，如图（b）所示。向水槽里缓慢加入被测液体，直至光斑沿连线移动到标记点，测量并记录液面高度。 如图（c）所示，以为坐标原点、沿方向为轴建立直角坐标系，虚线为液面所在位置。请在图（c）中画出液面高度为时，激光由空气入射到液体的光路图（入射光线、法线和折射光线）。 (3)由折射定律可得，液体的折射率___________（用，表示）。 (4)该小组配制了5种不同浓度的盐水，依据上述方案重复实验，所得数据点如图（d）所示。为得到折射率随浓度的变化规律，请在图（d）中作出图线。 (5)从图（d）中可得盐水折射率与其浓度的函数关系式为___________。（式中数字保留三位小数） 2．（2026·黑吉辽蒙·高考）如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 3．（2025·福建·高考）某实验小组探究糖水折射率n随浓度的变化规律。主要装置包括激光器和长方体玻璃缸，玻璃缸正面内侧刻有水平、竖直标尺，如图（a）所示。实验操作过程如下： （1）调配一定浓度的糖水，注入水平放置的玻璃缸中。 （2）打开激光器，让激光紧贴玻璃缸正面内侧以一定入射角从空气折射入糖水。 （3）调整激光器，使入射点O处于竖直刻度尺的正后方，光路如图（b）所示，其中A点是入射光线与玻璃缸上边沿所在平面的交点，B点是折射光线与玻璃缸底部的交点，A、B点到法线的距离分别为，到液面的距离分别为。测得的值，并利用表达式________（用表示）求出糖水折射率。 （4）改变缸内糖水浓度，进行多次实验，将实验数据填入下表。 浓度/% 11.8 21.1 32.0 39.1 51.1 折射率n 1.34 1.36 1.38 1.40 1.42 （5）在图（c）给出的坐标纸上补上浓度的数据点。分析图中数据点，可知糖水折射率随浓度近似线性变化，绘制出“”图线________。 （6）由所绘图线可知，糖水浓度每增加10.0%，折射率增大________。（结果保留2位有效数字） 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $