2020年高考回归复习：光学实验之测量玻璃的折射率含答案.docx

高考回归复习光学实验之测量玻璃的折射率1如图a所示，在测量玻璃折射率的实验中，两位同学先在白纸上放好截面是正三角形ABC的三棱镜，并确定AB和AC界面的位置然后在棱镜的左侧画出一条直线，并在线上竖直插上两枚大头针P1和P2，再从棱镜的右侧观察P1和P2的像（1）此后正确的操作步骤是 （选填选项前的字母）A插上大头针P3，使P3挡住P2的像B插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像C插上大头针P4，使P4挡住P3的像D插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像（2）正确完成上述操作后，在纸上标出大头针P3、P4的位置（图中已标出）为测量该种玻璃的折射率，两位同学分别用圆规及刻度尺作出了完整光路和若干辅助线，如图甲、乙所示在甲、乙图中能够仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图 （选填“甲”或“乙”），所测玻璃折射率的表达式n= （用代表线段长度的字母ED、FG表示）2用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线。(1)在图上补画出所需的光路_(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角_(3)用所测物理量计算折射率的公式为n_(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当_(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，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象，由图象可知该玻璃的折射率n_3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，（1）在实验中，如果用量角器分别量出入射角1和折射角2，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应的信息，判断他们论证做得是否正确.甲同学设计的表格是：次数入射角1sin1折射角2sin2n1300.50020.90.3571.401.402450.70730.50.5081.393600.86638.00.6161.41乙同学设计的表格是：次数123角平均值正弦值n入射角1304560450.7071.42折射角220.930.538.028.80.497答：上述两位同学做得正确的是_.（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,出现如下图（a）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，出现如下图（b）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4如右图所示为某同学利用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的实验在一半圆形玻璃砖外面插上P1、P2、P3、P4四枚大头针时，P3、P4恰可挡住P1、P2所成的像，关于该实验：（1）以下说法正确的是_AP1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度BP1、P2及P3、P4之间的距离取得小些，可以提高准确度C入射角适当大些，可以提高准确度DP1、P2的间距，入射角的大小均与实验的准确度无关（2）该玻璃砖的折射率n=_另一同学将大头针插在 和 位置时，沿着P3、P4的方向看不到大头针的像，其原因可能是_5某小组用“插针法”测平行玻璃砖的折射率，如图已确定好入射方向AO与玻璃砖界面的夹角为，插了两枚大头针P1和P2，1、2、3、4分别是四条直线：（i）在侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在_线上（选填“1”、“2”、“3”或“4”）；（ii）实验中画出入射点与出射点的连线，并测得连线与玻璃砖界面的夹角为，则玻璃的折射率n=_；（iii）若描出玻璃砖两边界线、后，不小心将玻璃砖沿OA方向平移了一些再进行实验，则折射率的测量值将_（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。6（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，aa和bb分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图1所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针，P1和P2，用“”表示大头灯的位置，然后在另一侧透过玻璃窗观察，并依次插入大头针P3和P4。在插P3和P4时，应使_。图1 图2（2）某同学实验中作出光路图如图2所示，在入射光线上任取一点A，过A点做法线的垂线，B点是垂线与法线的交点。O点是入射光线与aa界面的交点，C点是出射光线与bb界面的交点，D点为法线与bb界面的交点。则实验所用玻璃的折射率n=_（用图中线段表示）。7小显和小涛同学“用插针法测玻璃棱镜的折射率”（1）小显同学按实验步骤，先在纸上插下二枚大头针P1、P2，然后在玻璃棱镜的另一侧插下另外二枚大头针，如图（1）所示则插针一定错误的是_（填“P3P4或P5P6”）按实验要求完成光路图_，并标出相应的符号，所测出的玻璃棱镜的折射率n_（2）小涛同学突发奇想，用两块同样的玻璃直角三棱镜ABC来做实验，两者的AC面是平行放置的，如图（2）所示插针P1、P2的连线垂直于AB面，若操作正确的话，则在图（2）中右边的插针应该是_（选填P3P4、P3P6、P5P4、P5P6）8某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa和bb.O为直线AO与aa的交点.在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针.(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_A插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像B插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像C插上大头针P4,使P4仅挡住P3的像D插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像(2)过P3、P4作直线交bb于O,过O作垂直于bb的直线NN,连接OO测量图1中角和的大小,则玻璃砖的折射率n=_.(3)该同学在实验中将玻璃砖界面aa和bb的间距画得过宽若其他操作正确,则折射率的测量值_(填“大于”、“小于”或“等于”)准确值.9如图所示，是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图，玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：（1）出射光线与入射光线_（填“平行”或“不平行”）；（2）以入射点O为圆心，以R=5 cm长度为半径画圆，与入射光线PO交于M点，与折射光线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68 cm，FE=1.12 cm，则该玻璃砖的折射率n=_10利用插针法可以测量半圆柱形玻璃砖的折射率。实验方法如下：在白纸上做一直线MN，并做出它的一条垂线AB，将半圆柱形玻璃砖（底面的圆心为O）放在白纸上，它的直边与直线MN对齐，在垂线AB上插两个大头针P1和P2，然后在半圆柱形玻璃砖的右侧插上适量的大头针，可以确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，从而求出玻璃的折射率。实验室中提供的器材除了半圆柱形玻璃砖、木板和大头针外，还有量角器等。（1）某学生用上述方法测量玻璃的折射率，在他画出的垂线AB上竖直插上了P1、P2两枚大头针，但在半圆柱形玻璃砖右侧的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过半圆柱形玻璃砖同时看到P1、P2的像，原因是_措施是_。（2）为了确定光线P1P2通过半圆柱形玻璃砖后的光路，在玻璃砖的右侧，最少应插_枚大头针。11如图所示，某同学用插针法测量楔形玻璃砖的折射率。请完善该同学的实验步骤。A用图钉把白纸固定在木板上；B在白纸上画一条直线aa，取aa上的点O作为入射点；C画出线段MO，在MO上插上P1、P2两根大头针；D把玻璃砖放在白纸上，使玻璃砖的界面AB与直线aa对齐，画出玻璃砖另一界面AC；E在玻璃砖AC侧透过玻璃砖观察，调整视线方向，使P2的像挡住P1的像。插上大头针P3，使P3挡住_的像，插上大头针P4，使P4挡住P3和_的像；F移去玻璃砖，拔掉大头针，作图找出以O点为入射点的一组入射角i和折射角r；G用_测量_的值，代入公式n=_，求得玻璃砖的折射率。12如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率。在平铺的白纸上垂直纸面插大头针Pl、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖（图中实线部分）另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3。图中MN为分界面，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点。（1）设AB的长度为a，AO的长度为b，CD的长度为m，DO的长度为n，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_和_，则玻璃砖的折射率可表示为_。（2）该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。13做“测定玻璃的折射率”的实验，先在白纸上放玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，同学接下来要完成的必要步骤，并在纸上标出的大头针位置和玻璃砖轮廓如图所示。(1)该同学接下来要完成的必要步骤有_；A插上大头针P3，使P3仅挡住P2的像B插上大头针P3，使P3挡住P1的像和P2的像C插上大头针P4，使P4仅挡住P3的像D插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像(2)在本题的图上画出所需的光路；（空气中角用i玻璃中用r表示入射或折射角）_(3)计算折射率的公式是n=_；(4)该同学在实验中将玻璃砖界面AB、CD间距画得过宽。若其他操作正确，则折射率的测量值_（填“大于”、“小于”或“等于”）准确值。14在“测玻璃的折射率”实验中：(1)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是_。A必须选用上下表面平行的玻璃砖B选择的入射角应尽量小些C大头针应垂直地插在纸面上D大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些(2)有甲、乙两位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图、所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖。他们的其它操作均正确，且均以、为界面画光路图。则甲、乙两位同学测得的折射率与真实值相比分别是_和_（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。(3)小明同学在实验室里用插针法测平行玻璃砖折射率的实验中，已确定好入射方向AO，插了两枚大头针P1和P2，如图所示（是三条直线）。在以后的操作说法中你认为正确的一项是_。A在侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在线上B在侧调整观察视线，另两枚大头针P3和P4可能插在线上C若保持O点不动，减少入射角，在侧调整观察视线，另外两枚大头针P3和P4可能插在线上D若保持O点不动，增大入射角，在侧调整观察视线，看不清P1和P2的像，这可能是光在界面发生全反射15如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，当光线AO以一定入射角穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找到跟入射光线AO对应的出射光线OB，从而确定玻璃中的折射光线OO。（1）在图中标记了四个角，分别为1、2、3、4，则玻璃的折射率n =_。（2）下列措施中，不能减小实验误差的是_。A玻璃砖界面aa与bb间的距离适当大些B入射角要尽量小些C大头针应竖直地插在纸面上D针P1与P2、P3与P4的间距要适当远些16小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验，如图所示，他进行的主要步骤是：(1)用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d；(2)先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖移走，标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC； (3)将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置； (4)调节激光器，使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O，并使长直尺MN的左右两侧均出现亮点，记下左侧亮点到A点的距离x1，右侧亮点到A点的距离x2。关于上述实验，以下说法不正确的是（）A在BOC的范围内，改变入射光线PO的入射角，直尺MN上可能只出现一个亮点B左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2C左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2D要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角17在“插针法测定玻璃砖的折射率”的实验中，取一块半圆形玻璃砖，O为圆心，如图所示，点P1、P2、P3、P4依次分别为四个插针位置，其中O、P1、P2三点在同一直线上(1)下列实验操作不正确的是_A大头针应竖直插在纸面上B直线OP2与MN的夹角不宜过小C在插大头针P4时，只需让P4挡住P3D大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些(2)在某次测量中，测得P1OF，P4OE，则该玻璃砖的折射率为_(3)实验时，由于大头针P1、P2离界面MN较近，导致在MN另一侧无论怎样移动视线都无法观察到大头针P1、P2的像(其他操作均正确)，其原因是_.18实验小组要测定玻璃砖的折射率，实验室器材有：玻璃砖、大头针4枚（、）、刻度尺、笔、白纸。(1)实验时，先将玻璃砖放到白纸上，画出玻璃砖的上、下两个表面，和，在白纸上竖直插上两枚大头针、，如图所示，再插大头针、时，要使_。A 要插在、的连线上B 要挡住透过玻璃砖观察到的、C 要插在、的连线上D 要挡住和透过玻璃砖观察到的、(2)作出光路如图所示，过C点作法线交玻璃砖于A点和C点，过O点延长入射光线交AC于B点。设OA的长度为，OB的长度为，OC的长度为，AB的长度为，AC的长度为，为方便地测量出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量的量至少有_（选填、），则计算玻璃砖折射率的表达式为n=_。(3)如图，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（_）、及、之间的距离适当大些，可以提高准确度、及、之间的距离取得小些，可以提高准确度入射角尽量大些，可以提高准确度入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行、的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关A B C D19某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸下列哪些措施能够提高实验准确程度_A选用两光学表面间距大的玻璃砖B选用两光学表面平行的玻璃砖C选用粗的大头针完成实验D插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是_该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于、点，再过、点作法线的垂线，垂足分别为、点，如图所示，则玻璃的折射率_（用图中线段的字母表示）20如图所示，在用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率实验中：测定平行玻璃砖的折射率实验中：(1)下列措施对提高实验精度没有作用的是_。A入射角不宜过小BP1P2间距适当大些C选用d稍微大点的玻璃砖DOP2间距尽可能小些(2)下列因素对y大小没有影响的是_。A入射角B玻璃砖的折射率nCP1P2之间的距离D玻璃砖的厚度d21如图所示，某同学用插针法测定一半圆形玻璃砖的折射率在平铺的白纸上垂直纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O，在玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3，图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点(1)设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量_，则玻璃砖的折射率可表示为_(2)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将_(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)22如图所示，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合，OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，是直线OA与y轴正方向的夹角，是直线OP3与y轴负方向的夹角只要直线OA画得合适，且P3的位置取得正确，测出角和，便可求得玻璃的折射率某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2两枚大头针，但在y0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，他应采取的措施是_若他已透过玻璃砖看到P1、P2的像，确定P3位置的方法是_若他已正确地测得了、的值，则玻璃的折射率n_23某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率（如图所示）验的主要过程如下：A把白纸用图钉钉在木板上，在白纸上作出直角坐标系xOy，在白纸上画一条线段AO表示入射光线B把半圆形玻璃砖M放在白纸上，使其底边aa与Ox轴重合C用一束平行于纸面的激光从y>0区域沿y轴负方向射向玻璃砖，并沿x轴方向调整玻璃砖的位置，使这束激光从玻璃砖底面射出后，仍沿y轴负方向传播D在AO线段上竖直地插上两枚大头针P1、P2E在坐标系y<0的区域内竖直地插上大头针P3，并使得从P3一侧向玻璃砖方向看去，P3能同时挡住P1和P2F移开玻璃砖，连接O、P3，用圆规以O点为圆心画一个圆（如图中虚线所示），此圆与AO线交点为B，与OP3线的交点为C确定出B点到x轴、y轴的距离分别为x1、y1，C点到x轴、y轴的距离分别为x2、y2（1）若实验中该同学没有将玻璃砖的底边aa与Ox轴重合，而是向y>0方向侧移了一些，这将导致所测的玻璃折射率与其真实值相比_（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）（2）若实验中该同学在y<0的区域内，从任何角度都无法透过玻璃砖看到P1、P2，为能透过玻璃砖看到P1、P2，应采取的措施是：_参考答案1.【答案】BD；乙；DE/GF2.【答案】见解析 见解析 小一些 1.5 3.【答案】 （1） （2）甲 （3）A4.【答案】AC 经过的光线在界面MN处发生全反射 5.【答案】2 不变 6.【答案】P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像 7.【答案】 如图所示： 8.【答案】BD 小于 9.【答案】不平行 1.5 10.【答案】发生了全反射 P1P2向O点平行下移（或玻璃砖向上平移） 1 11.【答案】P1、P2 P1、P2 量角器 i、r 12.【答案】a m 偏大 13.【答案】BD 小于 14.【答案】CD 偏小 不变 C 15.【答案】 B 16.【答案】B17.【答案】C 在MN界面发生了全反射 18.【答案】BD 、 A 19.【答案】AD D 20.【答案】D C 21.【答案】l1和l3 偏大 22.答案】（1）因为入射角太大发生了全反射 （2）另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把大头针P1、P2竖直插在所画的直线上，直到在y<0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像 （3）插上大头针P3，使P3刚好能挡住P1、P2的像 （4） 23.【答案】偏大 重新画线段AO；减小AO与y轴间的夹角（或逆时针转动玻璃砖，重新画坐标系）