粤教版高中物理选择性必修第一册第四章光及其应用第2节测定介质的折射率训练含解析

第2节 测定介质的折射率

A组·基础达标

1．(多选)(2020年广州名校联考)对于光学部分的有关公式，下列说法正确的是(　　)

A．根据折射率的定义式＝n，测量折射率时，光应从空气(或真空)进入介质

B．根据折射定律＝n可知，n是折射率

C．根据公式n＝知，介质的折射率与光在该介质中的传播速度成反比

D．根据公式v＝fλ可知，同一介质中不同频率的光，v相同，f大则λ小

【答案】AC　【解析】根据折射率的定义：当光从空气或真空进入介质折射时，入射角i的正弦与折射角γ的正弦之比n，叫作这种介质的折射率．根据折射率的定义式n＝测量折射率时，光应从空气(或真空)进入介质，A正确；根据折射定律＝n可知，n是常数，但不一定是折射率，只有当光从空气或真空进入介质折射时，n才是介质的折射率，故B错误；根据公式n＝，c一定，介质的折射率n与光在该介质中的传播速度v成反比，故C正确；同一介质中不同频率的光，n不同，v不同，f大，n大，由n＝可知v小，由v＝fλ知，f大，λ小，故D错误．

2．(2020年江宁区校级月考)在“测定玻璃的折射率”实验中，下列做法正确的是(　　)

A．入射角应适当小些

B．为了测量的准确性，必须选用平行玻璃砖来测量

C．在白纸上放好玻璃砖后，可以用铅笔贴着光学面画出界面

D．应选用细的大头针完成实验

【答案】D　【解析】入射角应适当大，使实验现象更明显，便于测量，A错误；用插针法测定折射率时，玻璃砖上下表面不一定要平行，B错误；为了防止弄脏玻璃界面，不能用铅笔贴着光学面画出界面，C错误；应选用细的大头针完成实验，减小测量误差，D正确．

3．(2020年北京名校调研)小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率．如图所示，他在白纸上作一直线MM以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2.小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是(　　)

A．沿MN向M端平移适当距离

B．沿MN向N端平移适当距离

C．向左平移适当距离

D．向右平移适当距离

【答案】A　【解析】光线沿P1、P2垂直于界面进入半圆柱形玻璃砖后，到达圆弧面上的入射角大于临界角，发生全反射现象，不能从圆弧面折射出来，要使光能从圆弧面折射出来，则需要向上移动半圆柱形玻璃砖，即将半圆柱形玻璃砖沿MN向M平移适当距离，使到达圆弧面上光线的入射角小于临界角则可以射出，如图所示．而将半圆柱形玻璃砖平行MN向左或向右平移适当距离，不会改变光在MN圆弧面上的入射角，光仍然发生全反射，故A正确，B、C、D错误．

4．如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后作出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率．关于此实验，下列说法中正确的是(　　)

A．大头针P4须挡住P3及P1、P2的像

B．入射角越小，折射率的测量越准确

C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n＝

D．如果误将玻璃砖的边PQ画出P′Q′，折射率的测量值将偏大

【答案】A　【解析】确定P4大斗针的位置的方法是大头针P4能挡住P3和P1、P2的像，A正确；入射角适当大一些，能使折射率的测量准确，B错误；利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率n＝，C错误；如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，则折射角i2将偏大，折射率的测量值将偏小，D错误．

5．(2020年宁波名校联考)在测定玻璃折射率的实验中，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．现有甲、乙、丙三位同学分别做出如图的三组插针结果．从图上看，肯定把针插错了的同学是________．

【答案】甲、乙　【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，由题图可知，甲、乙图中出射光线不符合事实，肯定插错了．

6．(2020年福州名校联考)某同学由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，10.00 cm长为半径画圆，分别交线段OA于A点，交O和O′连线延长线于C点，过A点作法线NN′的垂线交NN′于B点，过C点作法线NN′的垂线交NN′于D点，如图所示，用刻度尺量得OB＝8.00 cm，CD＝4.00 cm，由此可得出玻璃的折射率n＝________.

【答案】1.5　【解析】由光路图以及几何关系可知：

n＝＝＝＝1.5.

7．(2020年寿光检测)如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，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】从题图中看出，直线ce近似与直线ab平行，因此，使用ce两点作图，测量出的数值更接近于折射率真实值，误差较小．若使用cd两点作图，折射角较大，计算出的折射率偏小．

B组·能力提升

8．(2020年济南质检)某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖．如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出OA间的距离为20.00 cm，AB间的距离为6.00 cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离d1＝10.00 cm，玻璃砖厚度d2＝4.00 cm.玻璃的折射率n＝________，光在玻璃中的传播速度v＝________ m/s.(光在真空中的传播速度c＝3.0×108 m/s，结果保留两位有效数字)

【答案】1.2　2.5×108　【解析】作出光路图如图所示，根据几何知识可得入射角i＝45°，折射角r＝37°，故折射率n＝≈1.2，故v＝＝2.5×108 m/s.

9.如图所示是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图．玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则

(1)出射光线与入射光线________(填“仍平行”或“不再平行”)．

(2)以入射点O为圆心，以R＝5 cm长度为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN＝1.68 cm，EF＝1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n＝________.

【答案】(1)不再平行　(2)1.5　【解析】(1)由于玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，所以出射光线与入射光线不再平行．

(2)该玻璃砖的折射率n＝＝＝＝＝1.5.

10．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．

【答案】见解析　【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＝.