2019-2020学年高中物理 第四章 光的折射 第2节 学生实验:测定玻璃的折射率随堂演练巩固提升

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资源描述

1.(多选)测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应该注意的是()A.玻璃砖的宽度宜大些B.入射角应尽量小些C.大头针应垂直的插在纸面上D.大头针G1、G2及G3、G4之间的距离应适当大些解析:选ACD.玻璃砖的宽度大些,在某一入射角时,折射光线出射时其侧移明显,便于插针和测量,减小误差,A对;而入射角若尽量小,则光在玻璃中的折射角更小,增大了测量的相对误差,B错;大头针之间距离适当远些,且垂直的插在纸面上,可使出射光线和折射光线定位准确,从而减小实验误差,C、D对.2.(多选)“测定玻璃的折射率”的实验中,在白纸上放好玻璃砖,aa′和bb′分别是玻璃砖与空气的两个界面,如图所示.在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2,用“×”表示大头针的位置,然后在另一侧透过玻璃砖观察,并依次插上大头针P3和P4.在插P3和P4时,应使()A.P3只挡住P1的像B.P4只挡住P2的像C.P3同时挡住P1、P2的像D.P4同时挡住P3和P1、P2的像解析:选CD.实验中,在插P3时,应同时挡住P1、P2的像;在插P4时,应同时挡住P3和P1、P2的像.选项C、D正确.3.(多选)某同学用“插针法”做测定玻璃折射率实验时,他的方法和操作步骤都正确无误,但他处理实验记录时,发现玻璃砖的两个光学面aa′和bb′不平行,如图所示,则()A.G1G2与G3G4两条直线平行B.G1G2与G3G4两条直线不平行C.他测出的折射率偏大D.他测出的折射率不受影响解析:选BD.光线由aa′进入玻璃砖时,由折射定律得n=sinαsinβ,光线由bb′射出玻璃砖时,由折射定律得n=sinrsini.若aa′∥bb′,则有i=β,进而有α=r,出射光线O′B与入射光线AO平行.若aa′和bb′不平行,则有i≠β,进而有α≠r,出射光线O′B与入射光线AO不平行,故选项B正确,A错误,在用“插针法”测玻璃的折射率时,只要实验方法正确,光路准确无误,结论必定是正确的,它不会受玻璃砖形状的影响,选项D正确,C错误.4.“测定玻璃的折射率”实验中,在玻璃砖的一侧竖直插两个大头针A、B,在另一侧再竖直插两个大头针C、D.在插入第四个大头针D时,要使它________.图是在白纸上留下的实验痕迹,其中直线a、a′是描在纸上的玻璃砖的两个边.根据该图可算得玻璃的折射率n=_______.(计算结果保留两位有效数字)解析:确定出射光线时应使D挡住C和A、B的像,作图如图所示,以O为圆心,OO′为半径作圆交AB于E点,根据n=sinisinγ得n=EFO′P,测量EF和O′P长度得n=1.8.(1.6~1.9均正确,方法亦有很多种)答案:挡住C和A、B的像1.85.图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖,它的________面不能用手直接接触.在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同,且插在c位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像,但最后一个针孔的位置不同,分别为d、e两点,如图乙所示.计算折射率时,用________(选填“d”或“e”)点得到的值较小,用________(选填“d”或“e”)点得到的值误差较小.甲乙解析:实验用的光学玻璃砖的光学面不能用手接触,以防止损坏其光学面.如图所示,连接cd、ce并延长分别交玻璃砖于O1、O2点,并连接OO1、OO2,入射角i相同,折射角∠O′OO2∠O′OO1,由n=sinisinr得,折射角越大的,求得的折射率越小.由图可得,ce与ab近似平行,故用e点得到的误差小.答案:光学de6.一块玻璃砖有两个相互平行的表面,其中一个表面是镀银的,光线不能通过此表面.现要测定此玻璃的折射率.给定的器材还有:白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器.实验时,先将玻璃砖放到白纸上,使上述两个相互平行的表面与纸面垂直.在纸上画出直线aa′和bb′,aa′表示镀银的玻璃表面,bb′表示另一表面,如图所示,然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图所示).用P1、P2的连线表示入射光线.(1)为了测量折射率,应如何正确使用大头针P3、P4?试在题图中标出P3、P4的位置.(2)然后,移去玻璃砖与大头针.试在题图中通过作图的方法标出光线从空气到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2.简要写出作图步骤.解析:(1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射,aa′反射,再经bb′折射后)的像,在适当的位置插上P3,使得P3与P1、P2的像在一条直线上,即P3挡住P1、P2的像;再插上P4,让它挡住P3和P2(或P1)的像,位置如图所示.(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O;②过P3、P4作直线与bb′交于O′;③利用刻度尺找到OO′的中点M;④过O点作bb′的垂线CD,过M点作bb′的垂线与aa′相交于N,如图所示,连接ON;⑤∠P1OD=θ1,∠CON=θ2.⑥代入公式n=sinθ1sinθ2求得折射率.答案:见解析7.如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上G1、G2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上G3、G4大头针.(1)其中他确定G3大头针位置的方法应当是_________________.(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示.该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示).请您帮这位同学算出玻璃砖的折射率,写出必要的计算过程.解析:(1)透过玻璃砖看,G3大头针挡住G1、G2两枚大头针的像.(2)由折射定律可得n=sin∠EODsin∠BOC=DECB=64=1.5.答案:见解析8.用三棱镜做测定玻璃折射率的实验,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插上两枚大头针G1和G2,然后在棱镜的另一侧观察.调整视线使G1的像被G2挡住,接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针G3、G4,使G3挡住G1、G2的像,G4挡住G3和G1、G2的像,大头针的位置和三棱镜的轮廓如图所示.(1)在图上画出所需的光路.(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是__________、_____________,在图上标出它们.(3)计算折射率的公式是__________________.解析:(1)如图所示,画出通过G1、G2的入射光线交AC面于O点,画出通过G3、G4的出射光线交AB于O′,则光线OO′就是入射光线G1、G2在三棱镜中的折射光线.(2)在所画的图上,标明入射角θ1和折射角θ2,并画出虚线部分.用量角器测出θ1和θ2或用刻度尺测出线段EF、OE、GH、OG的长度.(3)n=sinθ1sinθ2,因为sinθ1=EFOE,sinθ2=GHOG,则n=EFOE/GHOG=EFOE·OGGH.答案:(1)见解析(2)入射角θ1折射角θ2(或EF和OE、GH和OG)(3)n=sinθ1sinθ2或n=EFOE·OGGH

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