高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題56 測(cè)定玻璃的折射率測(cè)含解析1

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1、 專題56 測(cè)定玻璃的折射率（測(cè)） 【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】 實(shí)驗(yàn)題（共10小題，每題11分） 1．兩位同學(xué)用兩面平行的玻璃磚做“測(cè)玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)。 （1）甲同學(xué)在量入射角和折射角時(shí)，由于沒(méi)有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，OA為半徑畫(huà)圓，交OOˊ（法線）延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直O(jiān)Oˊ的線段分別交于B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖所示。測(cè)量有關(guān)線段長(zhǎng)度，可得則玻璃的折射率n=。（用圖中線段表示） 甲 O o’ A C B Oˊ D b a d c 乙 （2）乙同學(xué)在畫(huà)界面時(shí)，不小心將兩界面ab和cd間距畫(huà)得比玻璃磚寬度大些，下界面與實(shí)

2、際相同，如圖所示。若操作無(wú)誤，則他測(cè)得的折射率比真實(shí)值（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。 【答案】（1）（2）偏小 【名師點(diǎn)睛】此題考查了用“插針?lè)ā睖y(cè)玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)；解決本題的關(guān)鍵是要掌握實(shí)驗(yàn)的原理，區(qū)分哪個(gè)是實(shí)際光路，哪個(gè)是作圖所用的光路，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理分析誤差；此題是一道常規(guī)題，難度不大． 2．如圖所示為某同學(xué)利用方格坐標(biāo)紙測(cè)定半圓形玻璃磚折射率實(shí)驗(yàn)的記錄情況，虛線為半徑與玻璃磚相同的圓，在沒(méi)有其它測(cè)量工具的情況下，只需由坐標(biāo)紙即可測(cè)出玻璃磚的折射率．則玻璃磚所在位置為圖中的（填“上半圓”或“下半圓”），由此計(jì)算出玻璃磚的折射率為． 【答案】上半圓，1．5 【名

3、師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握折射定律的內(nèi)容，本題運(yùn)用單位圓求解折射率的大小，不需要測(cè)量出入射角和折射角的大?。? 3．某同學(xué)在測(cè)定一厚度均勻的圓形玻璃磚的折射率時(shí)，先在白紙上畫(huà)一與圓形玻璃同半徑的圓，圓心為O，將圓形玻璃平放在白紙上，使其邊界與所畫(huà)的圓重合，在玻璃一側(cè)插兩枚大頭針P1和P2，在另一側(cè)再先后插兩枚大頭針P3、P4，使從另一側(cè)觀察時(shí)，大頭針P3、P4和P1、P2的像恰在一直線上，移去圓形玻璃和大頭針后，得到如圖，根據(jù)如圖可測(cè)出玻璃的折射率． （1）結(jié)合作圖寫(xiě)出此后的實(shí)驗(yàn)步驟； （2）根據(jù)你圖中的標(biāo)注，寫(xiě)出計(jì)算玻璃折射率的公式． 【答案】（1）結(jié)合作圖寫(xiě)出此后的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

4、過(guò)P1、P2作直線和圓相交于A點(diǎn)；過(guò)P3、P4兩點(diǎn)做直線和圓相交于B點(diǎn)；分別過(guò)A點(diǎn)及B點(diǎn)做兩次折射的法線OA及OB；用量角器測(cè)出入射角i和折射角r，根據(jù)折射定律計(jì)算出玻璃的折射率． （2）根據(jù)你圖中的標(biāo)注，寫(xiě)出計(jì)算玻璃折射率的公式n=． 【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率原理的理解和方法的掌握程度，基礎(chǔ)題． 4．如圖所示為一透明玻璃半球，在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏。兩束關(guān)于中心軸OO＇對(duì)稱的激光束從半球上表面垂直射入玻璃半球，恰能從球面射出。當(dāng)光屏距半球上表面h1=40cm時(shí)，球面折射出的兩束光線匯聚于光屏與OO＇軸的交點(diǎn)，當(dāng)光屏距上表面h2=70cm時(shí)，在

5、光屏上形成半徑r=40cm的圓形光斑。求該半球形玻璃的折射率。 【答案】 【解析】 光路如圖所示， 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握折射定律的內(nèi)容． 畫(huà)出光路圖是基礎(chǔ) 5．一塊玻璃磚有兩個(gè)相互平行的表面，其中一個(gè)表面是鍍銀的（光線不能通過(guò)此表面）．現(xiàn)要測(cè)定此玻璃磚的折射率，給定的器材還有：白紙、鉛筆、大頭針4枚（P1、P2、P3、P4）、帶有刻度的直角三角板、量角器．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚放到白紙上，使上述兩個(gè)相互平行的表面與紙面垂直．在紙面上畫(huà)出直線aa′和bb′，aa′表示鍍銀的玻璃表面，bb′表示另一表面，如圖所示．然后，在白紙上豎直插上兩枚大頭針P1、P2．用P1、P

6、2的連線表示入射光線． （1）為了測(cè)量折射率，應(yīng)如何正確使用大頭針P3、P4？試在題圖中標(biāo)出P3、P4的位置． （2）然后，移去玻璃磚與大頭針．試在題圖中通過(guò)作圖的方法標(biāo)出光線從空氣到玻璃中的入射角θ1與折射角θ2．寫(xiě)出用θ1、θ2表示的折射率公式n＝________． 【答案】（1） （2）n＝ 故具體操作為：在bb′一側(cè)觀察、（經(jīng)bb′折射、aa′反射，再經(jīng)bb′折射后）的像，在適當(dāng)?shù)奈恢貌迳?，使得與、的像在一條直線上，即讓擋住、的像：再插上，讓它擋?。ɑ颍┑南窈停?、的位置見(jiàn)上圖． （2）根據(jù)折射定律有：； 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵掌握折射定律的內(nèi)容．畫(huà)出光路圖

7、是基礎(chǔ) 6．用圓弧狀玻璃磚做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在白紙上放好圓弧狀玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)豎直插上兩枚大頭針P1、P2，然后在玻璃磚的另一側(cè)觀察，調(diào)整視線使P1的像被P2擋住，接著在眼睛所在的一側(cè)插兩枚大頭針P3和P4，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，在紙上標(biāo)出大頭針位置和圓弧狀玻璃磚輪廓如下圖所示（O為兩圓弧圓心；圖中已畫(huà)出經(jīng)P1、P2點(diǎn)的入射光線）。 （1）在圖上補(bǔ)畫(huà)出所需的光路圖 （2）為了測(cè)出玻璃磚的折射率， 需要測(cè)量入射角i和折射角r，請(qǐng)?jiān)趫D中標(biāo)出這兩個(gè)角． （3）用所測(cè)物理量計(jì)算折射率的公式是n =__ __________ （4）為了

8、保證在弧面CD得到出射光線，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，光線在弧面AB的入射角應(yīng)盡量_ ___________（小一些，無(wú)所謂，大一些） 【答案】（1）略、（2）略、（3）sini/sinr．（4）偏小些 【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率原理的理解和方法的掌握程度，基礎(chǔ)題． 7．利用“插針?lè)ā币部梢詼y(cè)量不平行玻璃磚的折射率。如圖，就是利用“插針?lè)ā睖y(cè)量玻璃磚ABCD（玻璃磚的入射面AB和出射面CD不平行）折射率的實(shí)驗(yàn)光路圖，請(qǐng)你分析與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的下列問(wèn)題。 （1）出射光線O/Q與入射光線PO 。（填“平行”或“不平行”） （2）對(duì)本題實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理可采用如下方法：以入射點(diǎn)O為

9、圓心，取一合適的長(zhǎng)度為半徑作圓，該圓與入射光線PO交于M點(diǎn)，與折射光線OO/的延長(zhǎng)線交于F點(diǎn)，過(guò)M、F點(diǎn)分別向法線作垂線，其垂足分別為N、E，現(xiàn)測(cè)得MN=1．68cm；EF=1．12cm，則該玻璃磚的折射率n= 。 【答案】（1）不平行，（2）1．5 【解析】本題考查的是插針?lè)y(cè)玻璃的折射率問(wèn)題。由實(shí)驗(yàn)可知出射光線和入射光線是平行的。 【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率原理的理解和方法的掌握程度，基礎(chǔ)題． 8．如圖，標(biāo)有直角坐標(biāo)系Oxy的白紙放在水平桌面上，半圓形玻璃磚放在白紙上，圓心在坐標(biāo)的原點(diǎn)，直徑與x軸重合，OA是畫(huà)在白紙上的直線， P1、P2是豎直插在直線OA上的

10、兩枚大頭針，P3是豎直插在白紙上的第三枚大頭針，α是直線OA與y軸正方向的夾角，β是直線OP3與y軸負(fù)方向的夾角，只要直線OA畫(huà)得合適，且P3的位置取得正確，測(cè)得角α和β，便可求得玻璃的折射率n。某同學(xué)用上述方法測(cè)量玻璃的折射率，在他畫(huà)出的直線OA上豎直插上了P1、 P2兩枚大頭針，但在y<0的區(qū)域內(nèi)，不管眼睛放在何處，都無(wú)法透過(guò)玻璃磚看到P1、P2的像。 （1）他應(yīng)該采取的措施是。 （2）若他己透過(guò)玻璃磚看到了P1、P2的像，確定了P3位置的方法是。 （3）若他已正確地測(cè)得了的α、β的值，則玻璃的折射率n=。 【答案】（1）減小α角（意思正確即可得分） （2） 用P3擋

11、住P1和P2的像 （3） sinβ/sinα 【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率原理的理解和方法的掌握程度，基礎(chǔ)題． 9．在做測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)時(shí)： 甲 a b c d 乙 a b c d （1）甲同學(xué)在紙正確畫(huà)出玻璃的兩個(gè)界面ab和cd時(shí)不慎碰了玻璃磚使它向ab方向平移了一些，如圖甲所示，其后的操作都正確，但畫(huà)光路圖時(shí)，將折射點(diǎn)確定在ab和cd上，則測(cè)出的n值將_______．（填“偏小”、“不變”、“偏大”） （2）乙同學(xué)為了避免筆尖接觸玻璃面，畫(huà)出的ab和cd都比實(shí)際側(cè)面外側(cè)平移了一些，如圖乙所示，以后的操作都是正確的，畫(huà)光路時(shí)將入射點(diǎn)和

12、折射點(diǎn)都確定在ab和cd上，則測(cè)出的n值將________．（填“偏小”、“不變”、“偏大”） 【答案】（1）不變，（2）偏小， 【解析】（1）用實(shí)線表示真實(shí)的折射光線，虛線表示按實(shí)驗(yàn)方法作出的折射光線，如圖所示，根據(jù)幾何知識(shí)可得OO1O1′O′是一個(gè)平行四邊形，即按實(shí)驗(yàn)步驟所得的折射光線與實(shí)際的折射光線相互平行，故折射角的測(cè)量值和真實(shí)值相等，所以該同學(xué)測(cè)得的折射率與真實(shí)值大小相等。 （2）同理可畫(huà)出光路圖分析出偏小。 【名師點(diǎn)睛】本題考查對(duì)用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率原理的理解和方法的掌握程度， 區(qū)分哪個(gè)是實(shí)際光路，哪個(gè)是作圖所用的光路。 10．關(guān)于玻璃折射率測(cè)量方法很多，如

13、插針?lè)ê腿瓷浞ǖ?。?qǐng)完成下列兩題： （1）在用插針?lè)ā皽y(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中，已畫(huà)好玻璃磚界面兩直線aa′與bb′后，不小心誤將玻璃磚向上稍平移了一點(diǎn)，如圖所示，若其他操作正確，則測(cè)得的折射率將___________（選填“變大”、“不變”或“變小”） （2）用如圖所示裝置測(cè)定玻璃的折射率，在光具盤的中央固定一個(gè)半圓形的玻璃磚，使二者的圓心O重合?，F(xiàn)使激光束從玻璃圓弧面一側(cè)入射并垂直直徑平面通過(guò)圓心O射出玻璃磚，記下入射光束在光具盤上所對(duì)應(yīng)的刻度，以圓心O為軸逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)光具盤，同時(shí)觀察直徑平面一側(cè)出射光線的變化：出射光線不斷向下偏轉(zhuǎn)并越來(lái)越暗，直到剛好看不到出射光線為止，并記下這時(shí)入射光線在光具盤上位置的刻度。則光具盤上兩次刻度分別到O連線之間的夾角θ就是光束從玻璃射向空氣的，玻璃的折射率表達(dá)式為n=。 【答案】（1）不變（2）臨界角。 【解析】上移后根據(jù)大頭針的位置得到的入射光線和折射光線平行，即入射角和折射角大小沒(méi)有變化，所以不影響，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)光具盤正好看不到出射光線時(shí)，入射光發(fā)生了全反射，根據(jù)公式，可得折射率， 【名師點(diǎn)睛】解決本題關(guān)鍵要理解全反射現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件，并掌握臨界角公式。 - 9 -