2023版新教材高中物理第四章光及其应用专项1创新实验课时作业教科版选择性必修第一册

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 eq \a\vs4\al(专) eq \a\vs4\al(项) 1　创新实验提能力　1．某校开展研究性学习，某研究小组根据光学知识，设计了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，过其圆心O作两条相互垂直的直径BC、EF.在半径OA上，垂直盘面插上两枚大头针P1、P2并保持位置不变．每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF作为界面的法线，然后在图中右上方区域观察P1、P2，在圆弧EC部分插上P3，使P3挡住P1、P2的像．同学们通过计算，预先在圆弧EC部分刻好了折射率的值，这样只要根据P3所插的位置，就可以直接读出液体折射率的值．(1)若∠AOF＝30°，OP3与OC之间的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为________．(2)图中P3、P4两处，对应折射率大的是________．(3)做AO的延长线交圆周于K，K处对应的折射率为________．2．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，其中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i和折射角r，请在图中的 eq \x\to(AB)分界面上画出这两个角．(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________．(4)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＝________．3．现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板．实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置．(1)请在原图上作出光路图；(2)计算玻璃砖的折射率的表达式为：n＝________(用字母P和图中已知线段字母表示).专项1　创新实验1．答案：(1) eq \r(3)(或1.73)　(2)P4　(3)1解析：(1)根据折射定律n＝ eq \f(sin θ1,sin θ2)，题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF＝30°，所以n＝ eq \f(sin 60°,sin 30°)＝ eq \r(3)≈1.73.(2)在折射角相同的情况下，图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率大．(3)因A、O、K在同一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率应为1.2．答案：(1)(2)如图所示(图见解析)(3) eq \f(sin i,sin r)　(4)1.5解析：(1)连接P3、P4与 eq \x\to(CD)交于一点，此交点即为光从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与 eq \x\to(AB)的交点即为光进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路．(2)连接O点与光在 eq \x\to(AB)上的入射点即为法线，入射光线与法线的夹角为入射角，折射光线与法线的夹角为折射角．(3)由折射定律可得n＝ eq \f(sin i,sin r).(4)图像的斜率k＝ eq \f(sin i,sin r)＝n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5.3．答案：(1)见解析　(2) eq \f(OP,MP)解析：(1)调整视线方向，当O点的像和M点的像重合时，从O点发出的光线经玻璃砖折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合．在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图所示．(2)折射率n＝ eq \f(sin θ1,sin θ2)＝ eq \f(\f(A′P,MP),\f(A′P,OP))＝ eq \f(OP,MP).