新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第13单元光学实验练18测量玻璃的折射率(人教版)

这是一份新高考浙江版2025届高考物理一轮总复习训练第13单元光学实验练18测量玻璃的折射率(人教版)，共7页。试卷主要包含了40 cm，1cm,由图乙可知,d1为2，0°等内容，欢迎下载使用。

(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,如图甲所示;
甲
③用刻度尺测量PM和OM的长度d1和d2。PM的示数如图乙所示,d1为 cm,测得d2为3.40 cm。
乙
(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 。
2.某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。
(1)实验时,先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO。接着再插第三枚大头针P3时,要求P3应挡住 。
(2)正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。当入射角为θ1时,测得折射角为θ2,该玻璃砖的折射率n= 。
(3)多次改变入射角,测得多组入射角和折射角,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= 。
(4)假设你没有量角器,不能测得入射角和折射角,你还可以利用 器材也能测得该玻璃的折射率。
3.(2023浙江宁波期末)如图所示,在插针法测量玻璃折射率的实验中,两位同学先把方格纸固定在木板上。在方格纸上画出一条直线aa'作为界面(线),过aa'上的点O画出界面的法线NN',并画一条线段AO作为入射光线。再把玻璃砖放到方格纸上,画出玻璃砖的下界面bb'的位置。在直线AO上插两枚大头针P1和P2,再在玻璃砖的另一侧插上大头针P3和P4。确定光路后利用折射定律计算折射率。
(1)关于本实验,下列说法正确的是 。
A.实验时入射角应适当大些
B.为了减小误差,插大头针时应使P1与P2、P3和P4的间距小一些
C.插大头针P4时,应使P4同时挡住P3和P1、P2的像
D.该实验原理只能测量两面平行的玻璃砖的折射率
(2)利用上述方格纸上的实验记录,计算此玻璃砖的折射率为 。(答案可以用分数或根号表示)
(3)若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小),其他操作均没有错误,则该同学测出的折射率 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)若某同学准确画好玻璃砖界面aa'和bb'后,实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些,如图所示,若其他操作正确,则折射率的测量值 (选填“大于”“小于”或“等于”)准确值。
4.(2023浙江绍兴期末)小杨同学在通过“插针法”测量玻璃砖的折射率实验。
(1)关于本实验,下列说法正确的是 。
A.本实验中光入射角越小越好
B.在插针的过程中,大头针P3、P4应该适当远一些
C.在处理数据时,仅用毫米刻度尺和圆规也能计算折射率
(2)关于本实验的操作步骤正确的是 。
A.插大头针P3,使P3挡住P2的像即可
B.插大头针P3,使P3挡住P1的像即可
C.插大头针P4,使P4挡住P3的像即可
D.插大头针P4,使P4挡住P1、P2的像和P3即可
(3)如图乙所示,在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a'画到图中虚线位置,实验结束后按所画aa'界面作图,则测得的折射率将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(4)另一小组选择梯形玻璃砖做该实验,在所有操作均正确的前提下,4枚大头针所在的位置如图丙所示,请你帮他画出光路图。
5.(2023浙江萧山三中月考)在“用插针法测量玻璃的折射率”的实验。
(1)某同学在实验过程中,进行了以下几个操作步骤:
a.画入射光线
b.画出平行玻璃砖的边界
c.画折射光线
d.画出射光线
示意图如图所示,则以上操作步骤合理的顺序是 (填操作步骤前的字母)。
(2)若某同学在实验中进行了两次正确操作,第1次选取的入射角为60°,第2次选取的入射角为80°。两次实验相比,则第2次实验时 。
A.在玻璃砖的另一侧无法看到P1、P2的像
B.在玻璃砖的另一侧看到P1、P2的像会更清晰
C.画出的出射光线相对入射光线的侧移量更大
D.折射率测量值的误差一定更小
6.在“用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率”的实验中,其实验光路如图甲所示。
(1)在实验中,如果用量角器分别量出入射角θ1和折射角θ2,那么,该玻璃砖的折射率的表达式为n= 。
(2)在实验数据的处理中,有两位同学各设计了一个记录表格,而且都已完成了计算,根据他们设计的表格所反映的信息,判断他们论证做得是否正确。
甲同学设计的表格:
乙同学设计的表格:
上述两位同学做得正确的是 (选填“甲”或“乙”)。
(3)若甲在做测定玻璃的折射率的实验时,法线画得与界面不垂直,出现如图乙所示的倾斜;若乙在放置玻璃砖时,玻璃砖的平面没有与aa'重合,出现如图丙所示的偏差,则他们测得的折射率比真实值 。
A.甲、乙均偏小
B.甲、乙均偏大
C.甲偏大、乙偏小
D.甲偏小、乙偏大
参考答案
实验练18 测量玻璃的折射率
1.答案 (2)③2.25 (3) 1.51 (4)稍小一些
解析 (2)刻度尺的最小分度为0.1cm,由图乙可知,d1为2.25cm。
(3)玻璃砖折射率的表达式n=,代入数据可知n==1.51。
(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d1、d2要尽量稍大一些,即激光在M点入射时应尽量使入射角稍小一些。
2.答案 (1)P1、P2的像 (2) (3)1.5 (4)刻度尺
解析 (1)插第三枚大头针P3时,要求P3应挡住P1、P2的像。
(2)根据光的折射定律n=。
(3)根据折射定律sinθ1=nsinθ2,则k=,故由图乙可知,该玻璃的折射率n=1.5。
(4)假设没有量角器,不能测得入射角和折射角,还可以利用刻度尺测出长度,再根据三角函数求出折射率。
3.答案 (1)AC (2) (3)偏小 (4)等于
解析 (1)实验时入射角应适当大些,可以减小误差,故A正确;为了减小误差,插大头针时应使P1与P2、P3和P4的间距大一些,故B错误;插大头针P4时,应使P4同时挡住P3和P1、P2的像,确保在同一光路上,故C正确;该实验原理不仅能测量两面平行的玻璃砖的折射率,也可以测两面不平行的玻璃砖的折射率,故D错误。
(2)在光路图中利用方格构造三角形,由图可得,sinθ1=,sinθ2=,根据折射定律有,n=。
(3)若某同学在插大头针时将P1插到了入射光线的左侧一点的位置(偏差很小),其他操作均没有错误,则实际的折射角偏大,根据折射定律可知该同学测出的折射率偏小。
(4)如下图所示,实线表示将玻璃砖向下平移后实际的光路图,而虚线是作图时所画的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律知,折射率的测量值等于准确值。
4.答案 (1)BC (2)D (3)偏大 (4)见解析
解析 (1)入射角尽量大些,折射角也会大些,折射现象比较明显,测量更精确,故A错误;在插针的过程中,大头针P3、P4应该适当远一些,这样确定折射光线的方向更准确,故B正确;在处理数据时,仅用毫米刻度尺和圆规,根据三角形的边角关系,也能计算折射率,故C正确。
(2)插大头针P3,应使P3挡住P1和P2的像,故A、B错误;插大头针P4,应使P4挡住P1、P2的像和P3,故C错误,D正确。
(3)在实验过程中画出界面a后,不小心将玻璃砖向上平移了一些,导致界面a'画到图中虚线位置,而在作光路图时界面a仍为开始作图位置,实际光线如图中的O'Q所示,而作图光线如图中OQ所示,导致折射角偏小,所测得的折射率偏大。
(4)光路图如图所示。
5.答案 (1)badc (2)C
解析 (1)在用“插针法测定玻璃砖折射率”的实验中,应先画平行玻璃砖的边界,然后画出法线,再画出入射光线,再画出出射光线,最后连接入射光线和出射光线,画出折射光线,所以顺序为badc。
(2)光从光疏介质传播到光密介质,一定发生折射,根据光路的可逆性可知,在玻璃砖的另一侧能看到P1、P2的像,但不会更清晰,A、B错误;入射角越大,折射角越大,玻璃砖的厚度是不变的,偏移的距离等于砖的宽度与折射角正切值的乘积,所以偏移的距离就越大,C正确;第二次测量入射角较大,会导致反射光过强,折射光过弱,不易观察,则折射率测量值的误差不一定更小,D错误。
6.答案 (1) (2)甲 (3)A
解析 (1)根据光的折射定律可知,n=。
(2)为了减小测量的偶然误差,必须采用多次测量取平均值的方法,由于每次测量时,入射角不同,折射角不同,每次测量入射角与折射角之间没有直接关系,入射角和折射角取平均值没有意义,而介质的折射率仅由介质的性质决定,是不变的,所以应求出每一个入射角及对应的折射角,运用折射定律求出折射率,再求出折射率的平均值,可有效减小测量的误差,这样做有意义。故甲同学做得正确。
(3)图乙中测得的入射角和折射角都偏大,而且增大相同的角度,玻璃砖的折射率n=,运用特殊值法分析:若法线与界面垂直时,入射角为i=45°,折射角为r=30°,则折射率n=≈1.41;若法线与界面不垂直时,入射角与折射角都增大15°,则折射率n'=≈1.22,则甲的测量值将偏小。出现如图丙所示的偏差时测量的入射角和折射角都增大,而且增大相同的角度,故测量值将偏小,故A正确。次数
入射角θ1
sinθ1
折射角θ2
sinθ2
n
1
30°
0.500
20.9°
0.357
1.40
1.40
2
45°
0.707
30.5°
0.508
1.39
3
60°
0.866
38.0°
0.616
1.41
次数
1
2
3
角平均值
正弦值
n
入射角θ1
30°
45°
60°
45°
0.707
1.42
折射角θ2
20.9°
30.5°
38.0°
28.8°
0.497