第14章　光学　电磁波　相对论 第3讲　实验 测量玻璃的折射率-【人教版】2025新教材高考物理一轮基础练习

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1.(2023江苏南京二模)如图所示,某同学用“插针法”测量两面平行玻璃砖的折射率,他先在纸上紧贴玻璃砖画出参考线aa'bb',钉上大头针P1、P2,然后继续实验。并画出光路图,则下列说法正确的是( )

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.在“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好平行玻璃砖,a和a'分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图甲所示。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,并插上大头针P3,使其挡住P2、P1的像;接着插上大头针P4,使其挡住P3、P2和P1的像,用“·”表示大头针的位置,这样大头针P1、P2就确定了射入玻璃砖的光线。
(1)根据以上信息,请在图甲中画出光路图。
(2)正确作出光路图后,测量a分界面上的入射角i和折射角r。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= (保留两位有效数字)。
(3)如图丙所示,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,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,则所测得的折射率将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
3.(2024湖北校联考模拟)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,其实验光路图如图甲所示,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,P3和P4的距离应适当小一些
B.为减小测量误差,P1和P2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aa'和bb'后,不小心碰了玻璃砖使它向aa'一侧平移了少许,如图乙所示,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aa'、bb'间距画得比玻璃宽度大些(bb'仍然与aa'平行),如图丙所示,他随后实验测得的折射率 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
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 (1)见解析图 (2)1.5 (3)偏大
解析 (1)画出的光路图如图所示。
(2)根据折射定律n=sinisinr
所以sin r=1n·sin i
根据图像得1n=0.40.6
解得n=1.5。
(3)如图丙所示,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,而在作光路图时界面a仍为开始所画的,入射角i不变,导致折射角r偏小,则所测得的折射率将偏大。
3.答案 (1)BC (2)不变 (3)偏小
解析 (1)为减小作图误差,P3和P4的距离应适当大一些,A错误;P1和P2连线与玻璃砖界面法线的夹角适当大一些,折射现象更明显,误差较小,B正确;宽度较大的玻璃砖,光在玻璃砖中的路程长,入射点与出射点距离较大,确定角度越准确,误差越小,C正确;不可用玻璃砖代替尺子,应沿玻璃砖描点后,用尺子画出玻璃砖界面,D错误。
(2)根据题意,如图所示,入射角与折射角没有误差,测量的折射率不变。
(3)根据题意,如图所示,入射角不受影响,当折射角的测量值大于真实值,根据n=sinisinr,因此测得折射率偏小。