人教版高中物理选修34同步练习13章实验docx.docx

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高中物理学习材料

桑水制作

基础夯实

1．（杭州高二检测）测定玻璃的折射率时，为了减小实验误差，应注意的是（　　）

A．玻璃砖的宽度宜大些

B．入射角应尽量小些

C．大头针应垂直的插在纸面上

D．大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些

答案：

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与P2及P3与P4之间的距离适当大些，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．在测定玻璃的折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用插针法找出与入射光线对应的出射光线，现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果。

（1）从图看，肯定把大头针插错了的同学是________。

（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是______。

答案：

（1）甲乙　

（2）丁

解析：

光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行，且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角，因而光线透出时相对于射入光线向右下侧发生偏移，另外，插针确定光路时，入射角稍大些好且插针相距稍远些好。

由上图可知，甲乙图中出射线向左上侧侧移不符合事实，肯定插错了，丙与丁相比较，前两者入射角及插针间距都比丁图小些，故丁同学测量最准确。

3．（姜堰市溱潼中学高二检测）在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：

（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，如图甲所示。

则他测出的折射率将__________（选填“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，如图乙所示，则他测得折射率__________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。

答案：

（1）不变　

（2）偏小

解析：

（1）如图A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B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偏大，因此测得的折射率偏小。

4.

（2010·湖北黄冈中学高二检测）如图所示画有直角坐标系Oxy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1，P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角。

只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角α和β，便可求得玻璃的折射率。

某学生在用上述方法测得玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1，P2两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在任何处，都无法透过玻璃砖看到P1，P2的像，他应采取的措施是：

________，若他已透过玻璃砖看到P1，P2的像，确定P3位置的方法是：

________。

若他已正确地测得了α，β的值，则玻璃的折射线n＝________。

答案：

再另画一条更接近y轴正方向的直线OA　把大头针P1，P2竖直地插在所画的直线上，直到在y<0区域内透过玻璃砖能看到P1，P2的像，再在适当的位置插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像　

提示：

无法看到P1，P2的像是由于OA光线的入射角过大，发生全反射的缘故。

P3能挡住P1，P2的像说明OP3是OA的折射线。

5．某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时，先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆，圆心为O，将圆形玻璃平放在白纸上，使其边界与所画的圆重合。

在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2，在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4，使从另一侧隔着玻璃观察时，大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上，移去圆形玻璃和大头针后，在图中画出：

（1）沿P1、P2连线方向的入射光线，通过圆形玻璃后的传播方向；

（2）光线在玻璃内的传播方向；

（3）过光线的入射点作法线，标出入射角i和折射角r；

（4）写出计算玻璃折射率的公式。

解析：

（1）P1P2光线为入射光线，P3P4为通过玻璃后的折射光线。

（2）O1O2光线为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线。

（3）如图所示。

（4）n＝

。

能力提升

1．用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率，O为玻璃截面的圆心，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折射率的是________。

计算玻璃的折射率的公式是________。

答案：

（1）AC　

（2）D　n＝

解析：

将P1P2看做入射光线，P3P4看做出射光线，由图知，入射光线与界面垂直，进入玻璃砖后，传播方向不变，由作出的光路图可知A、C错误；而B中光路虽然正确，但入射角和折射角均为零度，测不出折射率，只有D能比较准确测出折射率，角度如图所示，其折射率：

n＝

。

2．一个学生按照下图所示的小实验用广口瓶和直尺测定水的折射率，填写下述实验步骤中的空白。

①用______测出广口瓶瓶口内径d；

②在瓶内装满水；

③将直尺沿瓶口边缘____________插入水中；

④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去，若恰能看到直尺的0刻度（即图中A点），同时看到水面上B点刻度的像恰与A点的像相重合；

⑤若水面恰与直尺的C点相平，读出______________和______________的长度；

⑥由题中所给条件，可以计算水的折射率为______。

答案：

直尺，竖直，

，

，n＝

3．（2010·江西白鹭洲中学高二检测）学校开展研究性学习，某研究小组的同学根据所学的光学知识，设计了一个测量液体折射率的仪器，如图所示。

在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针P1、P2并保持P1、P2位置不变，每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得与直径BC相平，EF作为界面的法线，而后在图中右上方区域观察P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2的像，同学们通过计算，预先在圆周EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可直接读出液体折射率的值，则：

（1）若∠AOF＝30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________。

（2）图中P3、P4两位置中________（填“P3”或“P4”）处所对应的折射率大。

（3）作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为________。

（4）若保持∠AOF＝30°不变，用该装置能测量的最大折射率的值不超过________。

答案：

（1）

（2）P4　（3）1　（4）2

4．在“测定玻璃折射率”的实验中

（1）操作步骤如下：

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O点画出界面的法线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。

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P3，记下P3、P4的位置。

④移去大头针和玻璃砖，连接P3、P4作为折射光线，测量出入射角θ1与折射角θ2，填入表格中。

上述操作步骤中存在严重的缺漏，应作的补充是

___________________________________________________

___________________________________________________

（2）实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2，并作出了sinθ1－sinθ2图象如图。

则下列说法正确的是________。

A．实验时，光线是由空气射入玻璃

B．实验时，光线是由玻璃射入空气

C．玻璃的折射率为0.67

D．玻璃的折射率为1.5

答案：

（1）见解析　

（2）BD

解析：

（1）步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′，步骤④中应通过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′。

（2）由图可看出入射角θ1小于折射角θ2，因此，光线应该是由玻璃射入空气；则玻璃折射率n＝

＝

＝1.5，所以选项B、D正确。