最新高考物理一轮复习【讲通练透】 第64讲 测量玻璃的折射率（练透）

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1．（2023·海南·统考模拟预测）某小组的甲、乙同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，如图1所示。
（1）为了减小实验误差，下列操作正确的是 。

A．必须选择边界平行的玻璃砖
B．选择的入射角应尽量小些
C．没有刻度尺时，可以将玻璃砖界面当尺子画界线
D．大头针和之间的距离应适当大些
（2）甲同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以点为圆心，为半径画圆，交延长线于点，过点和点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为点和点，如图2所示。用刻度尺测得的长度为的长度为，则玻璃砖的折射率 （用测量的字母表示）。

（3）乙同学正确操作后，在实验中多次改变入射角，测出多组相关角度，作出的图像，如图3所示，则此玻璃砖的折射率 。
2．（2022·江苏·模拟预测）某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图甲所示，并在入射光线AO上插上大头针、，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上和大头针，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。
（1）确定位置的方法正确的是 ；
A．透过玻璃砖，挡住的像
B．先插上大头针，在靠近玻璃砖一侧挡住的位置
C．透过玻璃砖观察，使挡住、的像
（2）作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角 ；
（3）经过多次测量作出的图像如图乙，玻璃砖的折射率为 ；（保留三位有效数字）
（4）若该同学在确定位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把位置画的偏左了一些，则测出来的折射率 ；（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（5）该同学突发其想用两块同样的玻璃直角棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，插针、的连线垂直于AB面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是 。
A． B． C． D．
3．（2023·湖北·校联考模拟预测）在用“插针法”测量玻璃折射率的实验中：
（1）在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中，其实验光路图如下图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是 。
A．为减小作图误差，和的距离应适当小一些
B．为减小测量误差，和连线与玻璃砖界面法线的夹角应适当取大一些
C．为减小误差，应当选用宽度较大的玻璃砖完成实验
D．实验中玻璃砖在纸上的位置不可移动，可用玻璃砖代替尺子画出边界线以固定玻璃砖在纸上的位置
（2）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面和后，不小心碰了玻璃砖使它向一侧平移了少许，如图2所示，他随后实验测出的折射率。 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（3）乙同学在画界面时，不小心将两界面、间距画得比玻璃宽度大些（仍然与平行），如图3所示，他随后实验测得的折射率 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
（4）丙同学在画界面时，不小心将界面画歪了一些，如图4所示，他随后实验测得的折射率 。
4．（2015·北京海淀·统考模拟预测）如图甲所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB 和AC 界面的位置。然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从镜的右侧观察P1和P2的像。
（1）此后正确的操作步骤是
A．插上大头针P3，使P3挡住P2的像
B．插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像
C．插上大头针P4，使P4挡住P3的像
D 插上大头针P4，使P4挡住P1、P2的像和P3
（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）。为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干条辅助线，如图乙、丙所示。能够仅通过测量ED、FG 的长度便可正确计算出折射率的是图 选填（“乙”或“丙”），所测玻璃折射率的表达式n= （用代表线段长度的字母ED、FG 表示）。
5．（2023·全国·二模）为了测量直角三棱镜的折射率，某实验小组在木板上铺一张白纸，将三棱镜放在白纸上并用细线描出三棱镜的轮廓，如图中的实线所示，接着在垂直于AB的方向上插上两枚大头针和，在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，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P和、的像。移去三棱镜和大头针，大头针在纸上的位置如图所示。
（1）将实验需要的光路图补充完整 ；
（2）实验中，在棱镜的BC侧透过三棱镜观察两个大头针，使的像挡住的像的目的是 ；
（3）实验小组用量角器量出光穿过BC界面的入射角为α、折射角为β，则三棱镜的折射率 ；
（4）若实验中三棱镜的位置发生了微小的平移，如图中虚线所示，则测得的折射率 真实值（选填“大于”、“等于”或“小于”）。
6．（2023·黑龙江哈尔滨·哈师大附中校考模拟预测）如图所示的阴影部分ABC为一透明光学元件的横截面，AC为圆心在O的圆弧面，ABCO构成正方形。现要测定该元件的折射率，可供选用的器材还有：大头针、笔、刻度尺、圆规、平整的木板、图钉、白纸。

I.某小组进行了如下的实验操作，请将步骤补充完整。
（1）将白纸用图钉固定在平整木板上，在白纸上画出光学元件的横截面图，标好对应关系，把光学元件放在白纸上，使它的横截面与图中画线对齐；
（2）在O点竖直插大头针P。
（3）在D点竖直插大头针，发现在AB外侧无论怎样调整视线都不能观察到大头针P和的像在一条直线上，则应使连线OD与OA的角度 （填“变大”或“变小”），才能在AB外侧观察到大头针P和的像在一条直线上；
（4）选择合适的点竖直插大头针，在BC外侧调整视线观察到大头针P和的像在一条直线上，再竖直插上两枚大头针，使挡住 ，挡住 ；
（5）移去大头针和光学元件，记录好、和的孔洞位置，在固定好的白纸上作出直角坐标系，轴与OC重合，轴与OA重合，用刻度尺测出、和在直角坐标系中的坐标，，。则此光学元件折射率测量值的表达式为 ；（用测量的坐标值表示）
Ⅱ.根据小组的实验过程，下列哪些措施能够提高实验准确程度 。
A．应选用较粗的大头针完成实验
B．应选用较细的大头针完成实验
C．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当小些
D．插在光学元件同侧的两枚大头针间的距离应适当大些
Ⅲ.小组测得该元件折射率为2，光学元件圆弧面的半径为R。若只考虑首次从圆弧AC直接射向AB和BC的光线，从插在O点的大头针P射入圆弧AC的光中，有一部分不能从AB、BC面直接射出，则这部分光照射圆弧AC的弧长为 。
7．（2010·浙江宁波·统考三模）某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4也挡住P1、P2的像，在纸上标出的大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示。
（1）在图上画出对应的光路。( )
（2）为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB为分界面，需要测量的量是 ，在图上标出它们。( )
（3）三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n= 。
（4）若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移（移至图中的虚线位置，底边仍重合），若仍以AB为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值 真实值（选填“大于”“小于”或“等于”）。
8．（2004·北京·统考一模）某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃砖的折射率时，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。在玻璃的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的像恰在一条直线上。移去圆形玻璃和大头针后，得下图：
（1）图中画出光线在玻璃内外的传播方向 ；
（2）在光线的入射点做法线，并标出光由空气射入玻璃的入射角i和折射角r；写出计算玻璃折射率的公式n= ；
（3）若有一个折射率为的透明玻璃球，让一束足够强的细光束在通过球心的平面内以45º入射角由空气射入玻璃球，则从各方面观察玻璃球，可以看到 束出射光线。
9．（2020·山西·统考一模）如右图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验．在一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，关于该实验
（1）以下说法正确的是( )
A．P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度
B．P1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度
C．入射角θ适当大些，可以提高准确度
D．P1、P2的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关
（2）该玻璃砖的折射率n= ．另一同学将大头针插在 和 位置时，沿着P3、P4的方向看不到大头针的像，其原因可能是 ．
10．（2023·湖北·模拟预测）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、，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使的像被的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针和，使挡住和的像，挡住以及和的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中为两圆弧圆心，图中已画出经、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，需要测量入射角和折射角，请在图中的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 ；
(4)为了保证在弧面得到出射光线，实验过程中，光线在弧面的入射角应适当 （填“小一些”“无所谓”或“大一些”）
(5)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象，由图象可知该玻璃的折射率
11．（2023·海南·统考高考真题）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”）。