第四章 实验：测量玻璃的折射率同步检测
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| 名称 | 第四章 实验：测量玻璃的折射率同步检测 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 394.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-02-24 10:30:23 | ||
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文档简介
人教版选择性必修第一册 第四章 实验：测量玻璃的折射率 同步检测
一、实验题
1．“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。
(1)在插入第四个大头针D时，要使它__________；
(2)在图上画出光传播的光路_____；
(3)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）。
2．在“测玻璃的折射率”实验中。
（1）为了取得较好的实验效果，下列操作不正确的是___________；
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．大头针应垂直地插在纸面上
C．选择的入射角应尽量小些
D．大头针和及和之间的距离适当大些
（2）从和一侧观察时，、、、应满足的关系为__________；
（3）甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率_____________；
（4）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，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①、②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，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比___________；乙同学测得的折射率与真实值相比_________。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）
3．几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，直线aa′与bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：
A．甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行，其它操作正确；
B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′与bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其它操作正确；
C．丙同学在白纸上画aa′与bb′两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，其它操作正确；
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是______（填写字母代号）。
4．如图所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其它测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率．则
（1）玻璃砖所在位置为图中的_____（填“上半圆”或“下半圆”），由此计算出玻璃砖的折射率为_______．
（2）自t=0时刻起，质点A做简谐运动，其振动图象如图所示．t=10s时，距A质点10m处的B质点开始振动．求：
①该波的波速大小v_____；
②该波的波长λ______．
5．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：
(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、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？
答：____________________________________________________________________。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________。
6．（1）甲乙两同学用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验中，分别得到如图所示甲乙两种实验记录。在甲中，已画好玻璃砖两界面直线aa′和bb′后，不小心将玻璃砖稍稍向上平移了，如甲图中虚线所示。若之后的其他操作无误，则测得的折射率n_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。在乙中，玻璃砖上界面直线aa′正确，而画的表示下界面的bb′稍稍向上平移了，如乙图中虚线所示。若之后的其他操作无误，则测得的折射率n将_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（2）某同学做测定玻璃折射率的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2图象，如图所示，下列判断正确的是_______。
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．玻璃的折射率约为1.5
D．玻璃临界角的正弦值为0.67
7．某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、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OA间的距离为20. 00cm，AB间的距离为6. 00cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离为d1=10. 00crn，玻璃砖厚度d2=4. 00cm.
（1）请作出到达B点光线的光路图__________；
（2）玻璃的折射率n=__________，光在玻璃中传播速度v=__________m/s（光在真空中传播速度，结果均保留两位有效数字）．
8．某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率半_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
9．(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示．
①转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm．
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了白炽灯换成激光发射器以外，其他不必要的器材元件有________．
(2)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的三棱镜ABC，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．
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2甲、乙所示．在图2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）．
10．如图甲所示，为测定一块三棱镜的折射率， 将三棱镜固定在一张白纸上，并确定好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___________
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，如图乙所示，过P1、P2做一条直线与AB边相交于O点，过P3、P4做一条直线与AC变相交于H，并以入射点O为圆心做一个圆，与入射光线相交D，与OH连线的延长线相交于G，过O点做法线，过D点做法线的垂线交于E，过G点做法线的垂线交于F，则所测玻璃折射率的表达式n=___________。（用代表线段长度的字母表示）。
11．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，做出的光路图及测出的相关角度如图所示．
（1）此玻璃的折射率计算式为n=__________（用图中的表示）；
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量．
（3）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′ 和bb′ 后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′ 方向平移了少许,如图甲所示．则他测出的折射率将____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
（4）乙同学在画界面时,不小心将两界面aa′、bb′ 间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
12．如图所示，在测定玻璃折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出入射光线对应的出射光线。现有A、B、C、D四位同学分别作出如图的四组插针结果。
（1）从图上看，肯定把针插错了的同学是 ________。
（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是_______。
13．观察下列三幅图，在横线上完成相应内容。
（1）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图1所示。双缝到毛玻璃屏之间的距离为l，双缝间的距离为d，且满足。测得n条亮条纹中心之间的距离为a，则入射光波的波长为λ=____________。
（2）在“利用插针法测定玻璃折射率”的实验中，某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不慎误将玻璃砖向上平移至图中虚线位置（如图2所示），而其他操作均正确，则他测得的折射率将________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，实验装置如图3所示。用停表测出单摆偏角小于5°时完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球的直径为d，则重力加速度的表达式为g＝________________。
14．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．
①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
②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______．
③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）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1． 挡住C及A、B的像 入射角∠AOM，折射角∠CON（其他合理答案同样得分）
【解析】
【详解】
(1)[1]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，使C挡住A、B的像，使D挡住C和A、B的像，说明CD在AB的出射光线上，CD连线即为AB的出射光线。
(2)[2]根据折射现象作出光图如图
(3)[3]由折射定律可得， 为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量入射角∠AOM，折射角∠CON。
2． BD P2挡住P1；P3挡住P1、P2的像；P4挡住P3和P1、P2的像； 1.6 偏小 不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]玻璃上下表面不平行也能测出折射率，A错误；大头针应垂直地插在纸面上，防止产生误差，选项B正确；选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，C错误；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，选项D正确。
故选BD。
（2）[2]从P3和P4一侧观察时，P1、P2、P3、 P4应满足的关系是P2挡住P1；P3挡住P1、P2的像；P4挡住P3和P1、P2的像；
（3）[3]折射率
（4）[4][5]如图为在①图中分别作出的实际光路图（图中实线）和以 ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图（图中虚线）
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小； ②图中对折射率的测量无影响，即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
3．AB
【解析】
【详解】
[1]A．测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面aa′、bb′不平行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故A正确；
B．如图甲所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律，得知，测得的折射率将不变，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故B正确；
C．如下图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由，得知，折射率测量值将偏小，故C错误。
故选AB。
4． 上半圆 1.5 1m/s 4m
【解析】
【详解】
（1）光从介质进入空气，折射角大于入射角，从空气进入介质，折射角小于入射角，可知玻璃砖所在的位置为图中的上半圆．
根据折射定律知，．
（2）①由题，该波在t=10s内波传播的距离为s=10m，则波速v==1m/s
②波长λ=Tv=4m
5． P4处对应的折射率的值大 1
【解析】
【详解】
(1)[1]根据折射定律，题中θ1=60°，θ2=∠AOF=30°，所以折射率为
(2)[2]题图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率的值大；
(3)[3]因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率的值应为1。
6． 不变 偏大 ACD
【解析】
【详解】
（1）[1]如图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律可得
可知测得的折射率将不变；
[2]如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，即将移到图中虚线位置，而在做光路图时不变，作出光路图，如图所示
红线表示作图时所用的光路，黑线表示实际的光路，由图可知测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，则由折射定律可得
可知所测得的折射率将偏大；
（2）[3]A．由图象可知：，则入射角大于折射角，所以光线从空气射入玻璃，故A正确；
BC．图象的斜率k即是玻璃折射率，由图可得
故B错误，C正确；
D．玻璃临界角的正弦值
故D正确。
故选ACD。
7． 1.2
【解析】
【详解】
(1) 作出光路图如图所示
(2) 根据几何知识可知：，所以
且有：，则得：
所以玻璃的折射率
光在玻璃中传播速度．
8．偏小
【解析】
【分析】
根据实验原理作出光路图，分析入射角与折射角的误差，来确定折射率的误差情况．
【详解】
如图所示，
黑线表示作图得到的光路图，而红线是实际光路图可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由，知折射率偏小．
【点睛】
对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分析折射率的误差．
9． 1.610 滤光片和单缝 乙
【解析】
【详解】
(1)[1][2]．第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm；第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm，故相邻亮条纹之间的距离为
由于激光是单色的相干光源，所以不需要单缝和滤光片．
(2)[3][4]．设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于甲图
对于乙图
可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率
.
【点睛】
知道双缝干涉实验的原理及操作步骤，以及掌握螺旋测微器的读数方法；几何光学的实验要理解实验原理，正确作出光路图，结合折射定律进行求解．
10． BD
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]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，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线．故选：BD．
②[2]设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于乙图
折射率
11． 或 大 不变 偏小
【解析】
【详解】
（1）根据折射率的定义：；
（2）选用宽度较宽的玻璃砖，做折射光线时误差小，所以应选用宽度大的玻璃砖．
（3）如甲图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律n=sini/sinr得知，测得的折射率将不变．
（4）如乙图所示．红线表示实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由n=sini/sinr得，折射率测量值偏小．
12． A D
【解析】
【详解】
（1）[1]作出光路图如图所示，可知A同学所作的图中出射光线与入射光线不平行，肯定把针插错了。
（2）[2]B图中入射光线和出射光线近似在一条直线上，所测折射率接近于1，显然误差较大。对于CD两图，当入射角和折射角较大时，角度测量的相对误差较小，计算出的折射率准确度较高，因此测量结果准确度最高的同学是D。
13． 不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]双缝干涉的条纹间距为
由题意有
则联立可得，入射光波的波长为
（2）[2]如下图所示，光线1表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，光线2是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有发生变化，则由折射定律可知，他测得的折射率将不变。
（3）[3]单摆的周期为
摆长为
根据单摆周期公式，有
联立可得，重力加速度为
14． AD D
【解析】
【详解】
采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误．
根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误
由折射定律可知折射率，，，联立解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页
一、实验题
1．“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。
(1)在插入第四个大头针D时，要使它__________；
(2)在图上画出光传播的光路_____；
(3)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）。
2．在“测玻璃的折射率”实验中。
（1）为了取得较好的实验效果，下列操作不正确的是___________；
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．大头针应垂直地插在纸面上
C．选择的入射角应尽量小些
D．大头针和及和之间的距离适当大些
（2）从和一侧观察时，、、、应满足的关系为__________；
（3）甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率_____________；
（4）在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，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①、②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，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比___________；乙同学测得的折射率与真实值相比_________。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）
3．几位同学做“用插针法测定玻璃折射率”实验，直线aa′与bb′表示在白纸上画出的玻璃砖的两个界面。几位同学进行了如下操作：
A．甲同学选定的玻璃砖两个光学面aa′与bb′不平行，其它操作正确；
B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界面aa′与bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其它操作正确；
C．丙同学在白纸上画aa′与bb′两界面时，其间距比平行玻璃砖两光学面的间距稍微大些，其它操作正确；
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是______（填写字母代号）。
4．如图所示为某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖折射率实验的记录情况，虚线为半径与玻璃砖相同的圆，在没有其它测量工具的情况下，只需由坐标纸即可测出玻璃砖的折射率．则
（1）玻璃砖所在位置为图中的_____（填“上半圆”或“下半圆”），由此计算出玻璃砖的折射率为_______．
（2）自t=0时刻起，质点A做简谐运动，其振动图象如图所示．t=10s时，距A质点10m处的B质点开始振动．求：
①该波的波速大小v_____；
②该波的波长λ______．
5．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：
(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、P4两位置哪一处所对应的折射率的值大？
答：____________________________________________________________________。
(3)作AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率的值应为________。
6．（1）甲乙两同学用插针法做“测定玻璃的折射率”的实验中，分别得到如图所示甲乙两种实验记录。在甲中，已画好玻璃砖两界面直线aa′和bb′后，不小心将玻璃砖稍稍向上平移了，如甲图中虚线所示。若之后的其他操作无误，则测得的折射率n_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。在乙中，玻璃砖上界面直线aa′正确，而画的表示下界面的bb′稍稍向上平移了，如乙图中虚线所示。若之后的其他操作无误，则测得的折射率n将_______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
（2）某同学做测定玻璃折射率的实验时，用他测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sinθ1-sinθ2图象，如图所示，下列判断正确的是_______。
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．玻璃的折射率约为1.5
D．玻璃临界角的正弦值为0.67
7．某同学测量玻璃砖的折射率，准备了下列器材：激光笔、直尺、刻度尺、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OA间的距离为20. 00cm，AB间的距离为6. 00cm，测得图中直尺到玻璃砖上表面距离为d1=10. 00crn，玻璃砖厚度d2=4. 00cm.
（1）请作出到达B点光线的光路图__________；
（2）玻璃的折射率n=__________，光在玻璃中传播速度v=__________m/s（光在真空中传播速度，结果均保留两位有效数字）．
8．某同学在画界面时，不小心将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图所示，则他测得的折射率半_____（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
9．(1)在用双缝干涉测光的波长的实验中，所用实验装置如图甲所示．
①转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，读下手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，读下手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm．
②如果用上述装置测量氦氖激光器发出激光的波长，则图中除了白炽灯换成激光发射器以外，其他不必要的器材元件有________．
(2)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的三棱镜ABC，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．
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2甲、乙所示．在图2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）．
10．如图甲所示，为测定一块三棱镜的折射率， 将三棱镜固定在一张白纸上，并确定好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___________
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，如图乙所示，过P1、P2做一条直线与AB边相交于O点，过P3、P4做一条直线与AC变相交于H，并以入射点O为圆心做一个圆，与入射光线相交D，与OH连线的延长线相交于G，过O点做法线，过D点做法线的垂线交于E，过G点做法线的垂线交于F，则所测玻璃折射率的表达式n=___________。（用代表线段长度的字母表示）。
11．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，做出的光路图及测出的相关角度如图所示．
（1）此玻璃的折射率计算式为n=__________（用图中的表示）；
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量．
（3）甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′ 和bb′ 后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′ 方向平移了少许,如图甲所示．则他测出的折射率将____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
（4）乙同学在画界面时,不小心将两界面aa′、bb′ 间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
12．如图所示，在测定玻璃折射率的实验中，对一块两面平行的玻璃砖，用“插针法”找出入射光线对应的出射光线。现有A、B、C、D四位同学分别作出如图的四组插针结果。
（1）从图上看，肯定把针插错了的同学是 ________。
（2）从图上看，测量结果准确度最高的同学是_______。
13．观察下列三幅图，在横线上完成相应内容。
（1）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图1所示。双缝到毛玻璃屏之间的距离为l，双缝间的距离为d，且满足。测得n条亮条纹中心之间的距离为a，则入射光波的波长为λ=____________。
（2）在“利用插针法测定玻璃折射率”的实验中，某同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后，不慎误将玻璃砖向上平移至图中虚线位置（如图2所示），而其他操作均正确，则他测得的折射率将________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
（3）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，实验装置如图3所示。用停表测出单摆偏角小于5°时完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为l，用螺旋测微器测得摆球的直径为d，则重力加速度的表达式为g＝________________。
14．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．
①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
②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______．
③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）
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1． 挡住C及A、B的像 入射角∠AOM，折射角∠CON（其他合理答案同样得分）
【解析】
【详解】
(1)[1]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，使C挡住A、B的像，使D挡住C和A、B的像，说明CD在AB的出射光线上，CD连线即为AB的出射光线。
(2)[2]根据折射现象作出光图如图
(3)[3]由折射定律可得， 为了测出棱镜玻璃的折射率，需要测量入射角∠AOM，折射角∠CON。
2． BD P2挡住P1；P3挡住P1、P2的像；P4挡住P3和P1、P2的像； 1.6 偏小 不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]玻璃上下表面不平行也能测出折射率，A错误；大头针应垂直地插在纸面上，防止产生误差，选项B正确；选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，C错误；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，选项D正确。
故选BD。
（2）[2]从P3和P4一侧观察时，P1、P2、P3、 P4应满足的关系是P2挡住P1；P3挡住P1、P2的像；P4挡住P3和P1、P2的像；
（3）[3]折射率
（4）[4][5]如图为在①图中分别作出的实际光路图（图中实线）和以 ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图（图中虚线）
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则折射率偏小； ②图中对折射率的测量无影响，即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
3．AB
【解析】
【详解】
[1]A．测折射率时，只要操作正确，与玻璃砖形状无关，故玻璃的两个光学面aa′、bb′不平行，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故A正确；
B．如图甲所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律，得知，测得的折射率将不变，对玻璃折射率的测定结果没有影响，故B正确；
C．如下图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由，得知，折射率测量值将偏小，故C错误。
故选AB。
4． 上半圆 1.5 1m/s 4m
【解析】
【详解】
（1）光从介质进入空气，折射角大于入射角，从空气进入介质，折射角小于入射角，可知玻璃砖所在的位置为图中的上半圆．
根据折射定律知，．
（2）①由题，该波在t=10s内波传播的距离为s=10m，则波速v==1m/s
②波长λ=Tv=4m
5． P4处对应的折射率的值大 1
【解析】
【详解】
(1)[1]根据折射定律，题中θ1=60°，θ2=∠AOF=30°，所以折射率为
(2)[2]题图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角，所以P4对应的折射率的值大；
(3)[3]因A、O、K在一条直线上，入射角等于折射角，所以K处对应的折射率的值应为1。
6． 不变 偏大 ACD
【解析】
【详解】
（1）[1]如图所示
实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律可得
可知测得的折射率将不变；
[2]如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些，即将移到图中虚线位置，而在做光路图时不变，作出光路图，如图所示
红线表示作图时所用的光路，黑线表示实际的光路，由图可知测量得到的入射角没有变化，而折射角偏小，则由折射定律可得
可知所测得的折射率将偏大；
（2）[3]A．由图象可知：，则入射角大于折射角，所以光线从空气射入玻璃，故A正确；
BC．图象的斜率k即是玻璃折射率，由图可得
故B错误，C正确；
D．玻璃临界角的正弦值
故D正确。
故选ACD。
7． 1.2
【解析】
【详解】
(1) 作出光路图如图所示
(2) 根据几何知识可知：，所以
且有：，则得：
所以玻璃的折射率
光在玻璃中传播速度．
8．偏小
【解析】
【分析】
根据实验原理作出光路图，分析入射角与折射角的误差，来确定折射率的误差情况．
【详解】
如图所示，
黑线表示作图得到的光路图，而红线是实际光路图可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由，知折射率偏小．
【点睛】
对于实验误差，要紧扣实验原理，用作图法，确定出入射角与折射角的误差，即可分析折射率的误差．
9． 1.610 滤光片和单缝 乙
【解析】
【详解】
(1)[1][2]．第1亮条纹对应的螺旋测微器读数为0.1mm+0.01×4.5mm=0.045mm；第10亮条纹对应的螺旋测微器读数为14.5mm+0.01×3.5mm=14.535mm，故相邻亮条纹之间的距离为
由于激光是单色的相干光源，所以不需要单缝和滤光片．
(2)[3][4]．设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于甲图
对于乙图
可知仅通过测量ED、FG的长度便可正确计算出折射率的是图乙，折射率
.
【点睛】
知道双缝干涉实验的原理及操作步骤，以及掌握螺旋测微器的读数方法；几何光学的实验要理解实验原理，正确作出光路图，结合折射定律进行求解．
10． BD
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]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，确定入射光线，然后插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上大头针P4，使P4挡住P3和P1、P2的像，从而确定出射光线．故选：BD．
②[2]设入射角为α，折射角为β，根据折射定律得，根据几何关系有：对于乙图
折射率
11． 或 大 不变 偏小
【解析】
【详解】
（1）根据折射率的定义：；
（2）选用宽度较宽的玻璃砖，做折射光线时误差小，所以应选用宽度大的玻璃砖．
（3）如甲图所示，红线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律n=sini/sinr得知，测得的折射率将不变．
（4）如乙图所示．红线表示实际的光路图，而黑线是作图时所采用的光路图，可见，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，则由n=sini/sinr得，折射率测量值偏小．
12． A D
【解析】
【详解】
（1）[1]作出光路图如图所示，可知A同学所作的图中出射光线与入射光线不平行，肯定把针插错了。
（2）[2]B图中入射光线和出射光线近似在一条直线上，所测折射率接近于1，显然误差较大。对于CD两图，当入射角和折射角较大时，角度测量的相对误差较小，计算出的折射率准确度较高，因此测量结果准确度最高的同学是D。
13． 不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]双缝干涉的条纹间距为
由题意有
则联立可得，入射光波的波长为
（2）[2]如下图所示，光线1表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，光线2是作图时所采用的光路图，通过比较发现，入射角和折射角没有发生变化，则由折射定律可知，他测得的折射率将不变。
（3）[3]单摆的周期为
摆长为
根据单摆周期公式，有
联立可得，重力加速度为
14． AD D
【解析】
【详解】
采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误．
根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误
由折射定律可知折射率，，，联立解得
答案第1页，共2页
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