4.2科学测量：玻璃的折射率基础巩固-2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册(word含答案)

4.2科学测量：玻璃的折射率基础巩固2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．在“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．P3插在P1、P2的延长线上
2．小张用“插针法”测定玻璃的折射率。玻璃砖有4个光学面、、、，如图所示，其中、两面相互平行，实验中该同学对入射面和出射面的认识正确的是( )
A．只能选用、两面
B．可以选用、两面
C．不能选用、两面
3．如图所示，在“测量玻璃的折射率”的实验中，以下说法正确的是（　　）
A．为了提高实验精度，必须选用两光学表面平行的玻璃砖
B．在白纸上放好玻璃砖后，首先要用铅笔贴着玻璃砖的光学面画出边界
C．判断像与针是否在同一直线时，应该观察大头针的头部
D．大头针P1与P2、P3与P4的间距适当远一些，可以减小实验误差
4．如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，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，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是（　　）
A．大头针P4 须挡住P3及P1、P2的像
B．入射角越大，折射率的测量越准确
C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率
D．如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射率的测量值将偏大
5．如图所示，光从A点射入圆形玻璃，从点射出，若出射光线相对于入射光线的偏向角为，劣弧所对的圆心角为，下列说法正确的是（　　）
A．玻璃的折射率是
B．玻璃的折射率是
C．光线在点的入射角为
D．玻璃的折射率是
6．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′，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，测得的折射率将（　　）
A．偏大 B．偏小 C．不变 D．无法确定
7．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x2
C．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x2
D．要使左侧亮点到A点的距离x1增大，应减小入射角
8．小明同学利用插针法测量半圆柱形玻璃砖的折射率。如图所示，他在白纸上作一直线MN以及它的垂线AB，玻璃砖的圆心为O，其底边与直线MN对齐，在垂线AB上插两枚大头针P1和P2。小明在半圆柱形玻璃砖右侧区域内无法观察到P1、P2沿AB方向射出的光线，若要观察到，应将玻璃砖的位置作适当调整，下列说法正确的是（　　）
A．沿MN向M端平移适当距离
B．沿MN向N端平移适当距离
C．向左平移适当距离
D．向右平移适当距离
9．某同学在测玻璃折射率时，把玻璃砖一边与aa′对齐，但另一条边bb′画得明显过宽，其它操作符合要求，由此引起的误差及测量结果正确表述是（　　）
A．折射角偏大，折射率比真实值小
B．折射角偏小，折射率比真实值大
C．折射角偏大，折射率比真实值大
D．折射角偏小，折射率比真实值小
10．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验中的一些具体问题，下列说法正确的是（　　）
A．为了减少作图误差，和的距离应适当取大些
B．为了减少测量误差，连线与玻璃砖界面的夹角应尽量取大一些
C．若的距离较大时，通过玻璃砖会看不到的像
D．若连线与法线间夹角较大时，有可能在玻璃砖一侧就看不到的像
11．如图所示，甲、乙两同学用插针法测量梯形玻璃砖的折射率，、、和是实验中甲同学插的大头针，、是乙同学插的大头针。下列说法正确的是（　　）
A．甲同学利用大头针、及、作图，测出入射角和折射角，用角度比值即可求出折射率
B．甲同学插好大头针、并画好两平行边界后，不小心将玻璃砖向上平推了一下，则实验测得的折射率变大
C．沿、方向的入射光线，经AB面折射到达CD面时，在CD面可能发生全反射
D．乙同学在界面BD观察到大头针、的像，也可以测量玻璃砖的折射率
12．某同学通过实验测定半圆形玻璃砖的折射率n．如图甲所示，O是圆心，MN是法线，AO、BO分别表示某次测量时光线在空气和玻璃砖中的传播路径．该同学测得多组入射角i和折射角r，做出sin i-sin r图像如图乙所示．则
A．光由A经O到B，n=1．5
B．光由B经O到A，n=1．5
C．光由A经O到B，n=0．67
D．光由B经O到A，n=0．67
13．某组同学用插针法测平行玻璃砖的折射率，记录下入射光线、折射光线、出射光线后，以入射点O为圆心画单位圆，用直尺测得有关线段的长度，如图所示，下面四个表达式中，正确地表达了折射率的关系式是（　　）
A． B．
C． D．
14．某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF，CD垂直EF并过圆心O。某次实验中，他沿OA画一条直线，并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2；放上玻璃砖后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、P4针孔作出直线OB，OB可看成沿OA入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是（　　）
A．测定折射率的表达式为
B．作图时必需在纸上画出EF边界和ECF边界
C．沿AO方向看去，P1会挡住P2、P3、P4
D．实验中∠AOC可以取0~90°之间的任意值
15．小戈老师在实验室做“测定玻璃的折射率”实验，他发现实验桌上有一块呈长方体的透明厚玻璃砖，他还找来了一支激光笔、一块泡沫板、一张白纸、几颗大头针，就开始做了。他操作时发现当大头针遮挡住细激光束时，大头针上会有耀眼光斑（如图甲所示），此时按下大头针，就可在白纸上记下激光束经过的一个位置。请问小戈老师要完成图乙所示光路至少需要几根大头针（　　）
A．1根 B．2根 C．3根 D．4根
二、填空题（共4题）
16．某同学实验中作出光路图如图所示，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）。
17．物理是一门自然科学，掌握实验的分析方法是学习物理基本要求之一，分析以下两个问题，归纳解决实验问题的关键环节：
（1）在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图所示，对实验中的一些具体问题，下列意见正确的是______
A．为了减少作图误差，P3和P4的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，P1、P2的连线与玻璃砖界面的夹角应取大些
C．若P1、P2的距离较大时，通过玻璃砖会看不到P1、P2的像
D．若P1、P2连线与法线NN'夹角较大时，有可能在bb'面发生全反射，所以在bb'一侧就看不到P1、P2的像
（2）某同学根据所学的光学知识，设计了一个测透明液体折射率的仪器，如图所示．在圆盘上作直径BC⊥EF，在半径OA上垂直盘面插上两枚大头针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，使直径BC与液面重合，然后在EC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．该同学在圆周KC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：
①若∠AOF=∠COP3=30°，则P3处所对应的折射率的值为________；
②若保持∠AOF=30°不变，则用该装置能测量的最大折射率不超过_______．
18．在做“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，对于如图所示的梯形玻璃砖（两个光学面不平行），实验结果可能是下列图中的___________。（请选择一个正确答案）
19．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（P1、P2、P3、P4）、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P1、P2，如图甲所示。再插大头针P3、P4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）作出光路如图乙所示，以O点为圆心，与入射光线相交于A点，与折射光线相交于B点；过O点做的垂线，与圆相交于M、N；过A点做的垂线交于，过B点做的垂线交于。使用刻度尺测量出线段过___________、___________的长度，就可以求出玻璃的折射率___________。
三、综合题（共4题）
20．如图所示，等边三角形为透明柱状介质的横截面，一束平行于角平分线的单色光由面射入介质，经面折射的光线恰平行于。
(1)求介质对此单色光的折射率；
(2)若光在真空中的传播速度为，求光在此介质中的传播速度。
21．如图甲所示，某同学在“测玻璃砖折射率实验”时将入射光线改由从AC面入射，然后在CD界面外侧观察的像，但他始终无法在CD界面外侧找到的像，却意外地在BD界面外侧看到了的像，于是按原方法钉了两枚大头针，用以标记出射光线。根据你所学知识在图乙中补全光路图。
22．某同学为了测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、一面镀有反射膜的平行玻璃砖。如图所示，直尺与玻璃砖平行放置，激光笔发出的一束激光从直尺上O点射向玻璃砖表面，在直尺上观察到A、B两个光点，读出O、A间的距离为，A、B间的距离为，测得图中直尺到玻璃砖上表面的距离，玻璃砖厚度。光在真空中的传播速度为c。求：
（ⅰ）光线在玻璃砖上表面的入射角的正弦值；
（ⅱ）光线在玻璃砖中的传播速度。
23．某同学做“测玻璃砖的折射率”的实验时，绘制的光路图如图所示，请通过尺规作图、刻度尺测量，求出该玻璃砖的折射率。（结果保留两位有效数字。）
参考答案
1．C
2．B
3．D
4．A
5．A
6．C
7．B
8．A
9．A
10．A
11．D
12．B
13．B
14．C
15．A
16．
17．A 1.73 2
18．B
19．BD
20．(1)；(2)
21．
22．（ⅰ）；（ⅱ）
23．1.7