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【高考调研】2015高考物理总复习 7实验 测定玻璃的折射率检测试题 新人教版选修3-4

时间:2015-01-26


【高考调研】2015 高考历史总复习 7 实验 测定玻璃的折射率检 测试题 新人教版选修 3-4
1.(单选)如图所示,某同学做“测定玻璃折射率”实验时,用他测得的多组入射角 θ 与折射角 θ 2 作出 sinθ 1?sinθ 2 图线如图所示.下列判断中不正确的是( )
1

A.他做实验时,研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象 B.玻璃的折射率为 0.67 C.玻璃的折射率为 1.5 D.玻璃临界角的正弦值为 0.67 sinθ 1 1 解析 由 sinθ 1?sinθ 2 图象可知, = =1.5>1,故光是从空气射入玻璃的,入 sinθ 2 0.67 射角为 θ 1,A 项正确.由折射率的定义,知 n=1.5,C 项正确,B 项错误.由临界角定义, 1 知临界角的正弦值 sinC= =0.67,D 项正确.

n

答案 B 2.(单选)用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,已画好玻璃砖界面 aa′和

bb′,若不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在如图所示的位置上,而实验中其他操作均正确,
则测得的折射率将( )

A.偏大 C.不变

B.偏小 D.无法确定

解析 经过玻璃砖的光路如图中实线所示,由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线, 而是如图中虚线所示,由几何知识可知,测出的折射角与真实的折射角相同.

答案 C 3.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 P1 和 P2,然后在棱镜的另一侧观察,调整视线使 P1 的像被 P2 挡住.接着在眼睛所在的 一侧插两枚大头针 P3、P4,使 P3 挡住 P1、P2 的像,P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像,在纸上标出大头针

-1-

位置和三棱镜轮廓,如图所示.

(1)在本题的图上画出所需的光路. (2)为了测出棱镜玻璃的折射率,需要测量的量是________,在图上标出它们. (3)计算折射率的公式是 n=________. 解析 (1)光路图如图所示,画出通过 P1、P2 的入射光线交 AC 面于 O,画出通过 P3、P4 的 出射光线交 AB 面于 O′,连接 OO′,则光线 OO′就为入射光线 P1P2 在三棱镜中的折射光线.

(2)在所画的图上注明入射角 θ 1 和折射角 θ 2 并画出虚线部分, 用量角器量出 θ 1 和 θ 2(或 用刻度尺测出线段 EF、OE、GH、OG 的长度). sinθ 1 EF GH (3)n= (或因为 sinθ 1= ,sinθ 2= ,则 sinθ 2 OE OG

EF/OE EF·OG n= = ). GH/OG OE·GH
答案 见解析 4.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,α 是直线 OA 与 y 轴正方向 的夹角,β 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 α 和 β ,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 y<0 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 α 、β 的值,则玻璃的折射率 n=________.

解析 无法看到 P1、P2 的像是因为 OA 光线的入射角过大,发生全反射的缘故.P3 能挡住

-2-

P1、P2 的像说明 OP3 是 OA 的折射光线.
答案 另画一条更靠近 y 轴正方向的直线 OA,把大头针 P1、P2 竖直地插在所画的直线上, 直到在 y<0 区域透过玻璃砖能看到 P1、P2 的像 竖直插上大头针 P3,使 P3 刚好能挡住 P1、P2 的像 sinβ sinα

5.测定玻璃等腰直角三棱镜折射率的实验中,先在白纸上放好三棱镜,在棱镜的一侧插 上两枚大头针 P1 和 P2,然后在棱镜的另一侧观察,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、P4,使 P3 挡住 P1、P2 的像,P4 挡住 P3 和 P1、P2 的像,在纸上 标出的大头针的位置和三棱镜轮廓如图所示.

(1)通过作图,画出通过 P1、P2 的入射光线在棱镜中的折射光线; (2)如果测得该棱镜的折射率为 1.5, 则垂直于 AB 边入射的光线能否从 BC 边或 AC 边射出 ________(选填“能”或“不能”). 解析 (1)如图所示

1 2 (2)设发生全反射的临界角为 C,则 sinC= = <sin45°,故垂直于 AB 边入射的光线在 n 3

AC 边或 BC 边会发生全反射,不能射出.
答案 (1)见解析图 (2)不能 6.学校开展研究性学习,某研究小组的同学根据所学的光学知识,设计了一个测量液体 折射率的仪器,如图所示.在一圆盘上,过其圆心 O 作两条互相垂直的直径 BC、EF,在半径

OA 上,垂直盘面插下两枚大头针 P1、P2,并保持 P1、P2 位置不变,每次测量时让圆盘的下半部
分竖直进入液体中,而且总使得液面与直径 BC 相平,EF 作为界面的法线,而后在图中右上方 区域观察 P1、P2 的像, 并在圆周上插上大头针 P3,使 P3 正好挡住 P1、 P2 的像.同学们通过计算, 预先在圆周 EC 部分刻好了折射率的值,这样只要根据 P3 所插的位置,就可直接读出液体折射 率的值,则:

-3-

(1)若∠AOF=30°,OP3 与 OC 的夹角为 30°,则 P3 处所对应的折射率的值为________. (2)图中 P3、P4 两位置,________处所对应的折射率的值大. (3)作 AO 的延长线交圆周于 K,K 处所对应的折射率值应为________. 解析 (1) 根据折射定律 n = sin θ 1 ,题中 θ 1 =60°, θ 2 =∠ AOF =30°,所以 n = sin θ 2

sin 60° = 3. sin 30° (2)图中 P4 对应的入射角大于 P3 所对应的入射角,所以 P4 对应的折射率大. (3)因 A、O、K 在一条直线上,入射角等于折射角,所以 K 处对应的折射率为 1. 答案 (1) 3 (2)P4 (3)1

7.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 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”). 答案 (1)l1 和 l3

l1 (2)偏大 l3

8.(2010·福建)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.正 确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示.

-4-

(1)此玻璃的折射率计算式为 n=________(用图中的 θ 1、θ 2 表示). (2) 如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度 ________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量. 解析 (1)由折射率公式,可得 n= -θ -θ
1 2



cosθ 1 . cosθ 2

(2)玻璃砖的宽度越大,出射光线的侧移量越大,玻璃砖中折射光线的误差越小,所以应 选用宽度大的玻璃砖来测量. cosθ 1 答案 (1) (或 cosθ 2 -θ -θ
1 2

(2)大

-5-


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