备战2025届新高考物理一轮总复习练习第14章光学电磁波相对论第3讲实验测量玻璃的折射率

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A.入射角i尽量小一些,可以减小误差
B.P1、P2及P3、P4之间的距离取的小一些,可以减小误差
C.若在钉大头针P3时不小心使玻璃板平移到了虚线框位置,则最终测得的折射率偏大
D.若把bb'误画在了cc',其他操作均正确,则测得的折射率偏小
2.(2023广东卷)某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率,实验过程如下:
(1)将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上,用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界。
(2)①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射,到达ef面上的O点后反射到N点射出。用大头针在白纸上标记O点、M点和激光笔出光孔Q的位置。
②移走玻璃砖。在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路,作QM连线的延长线与ef面的边界交于P点,如图(a)所示。
图(a)
③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图(b)所示,d1为 cm。测得d2为3.40 cm。
图(b)
(3)利用所测量的物理量,写出玻璃砖折射率的表达式n= 。由测得的数据可得折射率n为 (结果保留3位有效数字)。
(4)相对误差的计算式为δ=×100%。为了减小d1、d2测量的相对误差,实验中激光在M点入射时应尽量使入射角 。
3.(2024广东河源高三统考开学考试)某实验小组欲测定一段圆柱形玻璃砖的折射率,其操作步骤如下:
甲
乙
a.将白纸固定在水平桌面上,将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸上,用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓。
b.将底面圆圆周平分为60等份,并标上相应的数字,如图甲所示,再将玻璃砖竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验。
c.用激光笔发出细束激光,沿平行于圆直径OO'的方向入射,分别准确记录入射点P和出射点Q在圆周上对应的读数N1、N2。
d.改变入射点位置,重复步骤c。
(1)根据圆周上的读数N1、N2可得,入射角i= ,折射角γ= 。(以弧度制表示)
(2)若经过多次测量,作出sin i-sin γ的图像如图乙所示,则玻璃砖的折射率为n= (结果保留3位有效数字)。
(3)在本实验的操作过程中,若入射光线发生了如图甲中虚线AB所示的偏离,则折射率的测量值将 (选填“偏大”或“偏小”)。
参考答案
第3讲 实验:测量玻璃的折射率
1.D 解析 入射角尽量小一些,折射角也会小些,折射现象不明显,角度的相对误差会大些,故A错误;折射光线是通过隔着玻璃观察成一条直线确定的,大头针间的距离太小,引起的角度误差会较大,故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些,可以提高精确度,故B错误;不小心把玻璃砖平移到了虚线框位置,则入射角和折射角都不会改变,不会影响折射率的测量,故C错误;若把bb'误画在了cc',导致折射角变大,所以测得的折射率就会偏小,故D正确。
2.答案 (2)2.25
(3) 1.51
(4)稍小一些
解析 (2)刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到分度值的下一位,则d1=2.25cm。
(3)根据题意标出光线对应的入射角和折射角,如图所示
结合几何关系和折射定律得
n=
代入数据解得
n==1.51。
(4)为了减小d1、d2测量的相对误差,则d1、d2要尽量稍大一些,故实验中激光在M点入射时应尽量使入射角稍小一些。
3.答案(1)
(2)1.50
(3)偏小
解析 (1)圆周上的刻度被分为60等份,则每个刻度代表的弧度为
根据圆周上的读数可得,入射角
i=
折射角
γ=。
(2)sini-sinγ图像的斜率表示玻璃砖的折射率,则有
n==1.50。
(3)若入射光线发生如图甲中虚线所示偏离,则入射角的测量值偏小,折射率的测量值偏小。