人教版选择性必修一第四章测量玻璃折射率实验专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
某同学做测定玻璃的折射率的实验,操作时将玻璃砖的界线、画好后误用了另一块宽度稍窄的玻璃砖,如图所示实验中除仍用原界线外,其余操作都正确,则测得的玻璃砖的折射率将( )
A. 偏大 B. 偏小 C. 不影响结果 D. 不能确定
如图所示,用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,下列说法中正确的是( )
A. 若、的距离较大时,通过玻璃砖会看不到、的像
B. 为减少测量误差,、的连线与法线的夹角应尽量小些
C. 为了减小作图误差,和的距离应适当取大些
D. 若、的连线与法线夹角较大时,有可能在面发生全反射
在用两面平行的玻璃砖测定玻璃的折射率的实验中,其实验光路如图所示,对实验中的一些具体问题,下列说法错误的是( )
A. 为了减少作图误差,和的距离应适当取大一些
B. 若、的距离较大时,通过玻璃砖会看不到、的像
C. 为了减少测量误差,、连线与法线的夹角应适当大一些
D. 若、连线与法线间夹角过大时,有可能在一侧看不清、的像
测两面平行玻璃砖折射率的实验中,在白纸上描出玻璃砖的两个边和,、和、为正确实验插在白纸上的四枚大头针,为入射角,下列说法不正确的是( )
A. 连线平行于连线
B. 为减小误差,、之间的距离要适当大一些
C. 测量中若将玻璃砖整体向上平移少许,测得的折射率将不变
D. 增大入射角,在侧将看不清、的像,是因为光在玻璃砖下表面发生了全反射
在做“测量玻璃的折射率”实验时,多次实验得出和值,二者的关系图像如图,由此可知当时,折射角的正弦值为( )
A. B. C. D.
在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用插针法找出与入射光线对应的出射光线,现在甲、乙、丙、丁四位同学分别作出了如图所示的四组插针结果,从图上看,测量结果准确度最高的是。( )
A. B. C. D.
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、半圆弧边界为,垂直并过圆心。某次实验中,他沿画一条直线,并在线上适当位置竖直插上两枚大头针、;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、,移走玻璃砖和大头针后,过、针孔作出直线,可看成沿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边界和边界
C. 沿方向看去,会挡住、、 D. 实验中可以取之间的任意值
在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中,已画好玻璃砖的界面和后,不慎将玻璃砖向上平移了一些,放在如图所示的位置上,而实验中的其他操作均正确,则测得的折射率将.( )
A. 偏大 B. 不变 C. 偏小 D. 无法确定
某同学利用图示装置测量玻璃砖对单色光的折射率。将半圆形玻璃砖固定在量角器上,量角器的圆心与半圆形玻璃砖的圆心重合。实验时将含有单色光、光的折射率大于光的折射率的复色光沿半径方向从量角器某刻度线射入半圆形玻璃砖,复色光被分成、两光束,如图甲。逐渐增大入射角,、两光束都向水平方向靠近,如图乙,当复色光沿图丙所示位置射入半圆形玻璃砖时,光束刚好消失。下列判断正确的是( )
A. 丙图中刚好要消失的是单色光,因此测得单色光的折射率为
B. 丙图中刚好要消失的是单色光,因此单色光的折射率为
C. 丙图中刚好要消失的是单色光,因此测得单色光的折射率为
D. 丙图中刚好要消失的是单色光,因此测得单色光的折射率为
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. 根 B. 根 C. 根 D. 根
二、实验题(本大题共4小题,共40.0分)
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:
此玻璃的折射率计算式为___________用图中的、表示;
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___________选填“大”或“小”的玻璃砖来测量;
如果玻璃砖的上下表面不平行,对此玻璃的折射率的测量结果___________选填“有”或“没有”影响。
在“测定玻璃的折射率”实验时:
下列做法正确的是______;
A.入射角越大,误差越小
B.画出玻璃砖边界面后,实验过程中玻璃砖就可以任意移动了
C.插大头针时,要尽量让针处于竖直状态且间距适当远一些
D.所用玻璃砖必须是平行玻璃砖,用其他形状的玻璃砖无法测得其折射率
某学生在插第三枚大头针时,在视线中看到、两枚大头针“断”成了、、、四截,如图所示。正确的做法是让同时挡住______。
A.、 B.、 C.、 D.、
某同学在做“测定玻璃折射率”实验时,其操作步骤如下:
把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟对齐,在白纸上画出玻璃砖的另一个界面;
移去大头针和玻璃砖,连接、,通过、的连线与的交点和上的入射点,作出玻璃砖中的光线,测量出入射角与折射角,填入表格中;
在白纸上画出一条直线代表两种介质的界面,过上的点画出界面的法线,并画一条线段作为入射光线;
在线段上竖直地插上两枚大头针、,透过玻璃砖观察大头针、的像。调整视线方向,直到的像被挡住。再在观察的这一侧插两枚大头针、,使挡住、的像,挡住、的像和,记下、的位置;
上述步骤正确的操作顺序应为________________用步骤前的序号表示;
实验中测出了多组入射角与折射角,并作出了图像如图,则实验时,光线是由_________选填“空气”或“玻璃”射入________选填“空气”或“玻璃”;该玻璃的折射率为_______________。
某同学用“插针法”测一玻璃砖的折射率.
在木板上平铺一张白纸,并把玻璃砖放在白纸上,在纸上描出玻璃砖的两条边界.然后在玻璃砖的一侧竖直插上两根大头针、,透过玻璃砖观察,在玻璃砖另一侧竖直插大头针时,应使____________________________________,用同样的方法插上大头针.
在白纸上画出光线的径迹,以入射点为圆心作一半径为的圆,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.测得,,则玻璃的折射率________.
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
画出光在玻璃砖中传播的实际光路图,由实际光路与在界线、上的入射点与折射点之间的连线相比较,判断二者的连线与边界的夹角与实际的折射角的大小关系,再由折射定律判断得解。
本题主要考查测定玻璃的折射率的实验,熟悉实验过程及误差分析是解题的关键,难度一般。
【解答】
由图可知,画出光在玻璃砖中传播的实际光路,由于所画玻璃的宽度比实际宽度大,使入射点向左移,折射点向右移,使得所画的折射角比实际折射角偏大,如下图所示,因为,所以测得折射率偏小。
故ACD错误,B正确。
故选B。
2.【答案】
【解析】
【分析】
根据实验原理和光路的可逆性逐个分析选项的正误。
本题主要考查了测量玻璃的折射率的实验,根据实验原理掌握正确的实验操作和数据分析,结合光路的可逆性完成分析。
【解答】
A、根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,光线不会在玻璃砖的的内表面发生全反射,即使、的距离较大,通过玻璃砖仍然可以看到、的像,故A错误;
B、为减少测量误差,入射角应适当大一些,则、的连线与法线的夹角应适当大些,故B错误;
C、为了减小作图误差,和的距离应适当取大些,故C正确;
D、由几何知识可知,光线在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据光路可逆性原理可知,光线一定会从下表面射出,折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射,故D错误。
故选:。
3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查测定玻璃的折射率的实验相关问题,比较简单。
【解答】
A.为了减少作图误差,和的距离应适当取大一些,故A正确;
B.根据光路的可逆性,若、的距离较大时,通过玻璃砖仍然会看到、的像,故B错误;
C.为了减少测量误差,、连线与法线的夹角应适当大一些,故C正确;
D.若、连线与法线间夹角过大时,折射进入玻璃砖光线将减弱,从玻璃砖折射出的光线将减弱 ,故有可能在一侧看不清、的像。故D正确;
本题要求选说法错误的,故选B。
4.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查测玻璃的折射率的实验,熟悉实验的注意事项与原理是解题的关键。
根据实验原理、注意事项逐项分析可判断。
【解答】
A、光路如图所示:
由于玻璃砖是平行玻璃砖,则,由折射定律:,,联立知,,可见连线平行于连线,故A正确;
B、为减小误差,、之间的距离要适当大一些,故B正确;
C、测量中若将玻璃砖整体向上平移少许时,作出的光路如图所示:
可见此时入射角不变,折射角也不变,由折射定律知,测得的折射率将不变,故C正确;
D、增大入射角,如果光照射到下表面上,是不可能发生全反射的,因为光在上表面的折射角等于下表面的入射角,根据光路的可逆性,光线一定会平行射出,而之所以在侧将看不清、的像,是因为上表面的入射角变大后,上表面的折射角也会增大,导致光射到了右侧面上,故D错误。
本题选错误的,故选D。
5.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查“测量玻璃的折射率”的实验的数据处理。解决问题的关键是熟知光的折射定律,根据折射率的公式计算折射角的正弦值。
【解答】
由图乙可知,折射率为,将带入上式可得,故C正确,ABD错误。
6.【答案】
【解析】略
7.【答案】
【解析】、由于玻璃砖折射率大于,所以折射率的表达式为,故错误。
、由折射率计算公式可知,作图时只需在纸上画出边界即可,故错误。
、本实验操作时,应挡住、和、的像,由光路可逆,沿方向看去,会挡住、、,故正确。
、当取和时,不存在光的折射,则无法测量折射率,为减小偶然误差,实验时应适当大些。故错误。
故选。
8.【答案】
【解析】
【分析】
测定玻璃的折射率的实验原理是折射定律若已画好玻璃砖界面和后,作光路图时,就以为边界,根据实际的边界与作图的边界不同,作出光路图,比较将玻璃砖向上平移时,入射角和折射角的关系,分析误差情况.
本题关键是作出光路图,分析实际边界与作图边界不同时,测出的折射角与正确操作时折射角的关系相同.
【解答】
经过玻璃砖的光路如图中所示,由于所作的玻璃砖分界线不是实际的分界线,如图中虚线所示,由几何知识可知,测出的折射角与正确操作时相同.根据折射定律得知,测得的折射率将不变,故B 正确,ACD错误.
故选B 。
9.【答案】
【解析】解:根据,可知折射率大的光,发生全反射的临界角较小,因此随着入射角增大,光先发生全反射,即丙图中刚好消失的是后发生全反射的光,丙图显示此时全反射的角度为,代入上式可得折射率较小的单色光的折射率,故B正确,ACD错误;
故选:。
根据发生全反射临界角与折射率之间的关系即,可以判断先发生全反射,再根据公式计算出光的折射率。
该题考查发生全反射时临界角与折射率公式,需要学生熟记公式,并能准确应用。
10.【答案】
【解析】解:测定玻璃的折射率时,关键要确定入射光线和出射光线。由于当大头针遮挡住激光束时,大头针上会有耀眼光斑,所以只要用根大头针在入射光线上两个不同位置的泡沫板上按下,就可以记录入射光线的位置,当激光射过玻璃砖后,出射点的位置能观察到,此时用一根大头针就能记录出射光线的位置。因此,小戈老师要完成图乙所示光路至少需要根大头针,故A正确,BCD错误。
故选:。
测定玻璃的折射率时,关键要确定入射光线和出射光线,根据实验原理分析即可。
本题关键是明确“测定玻璃的折射率”这个实验的实验原理,并了解具体的实验操作。
11.【答案】;大;没有
【解析】
【分析】
本题考查利用“插针法”测定玻璃的折射率的实验;解决本题的关键是理解实验的原理:光的折射定律,并能灵活运用;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。
【解答】
根据折射定律可得;
为了减小角的测量误差,应使折射光线尽量长些,即应选用宽度大的玻璃砖来测量;
玻璃砖的上下表面不平行,对和的测量无影响,所以对此玻璃的折射率的测量结果没有影响。
12.【答案】;。
【解析】
【分析】
本题考查了“测定玻璃的折射率”实验;明确实验原理是解题的关键。
根据测量折射率时操作注意事项,结合光传播特点分析可得结果。
【解答】
入射角不宜太大也不宜太小,入射角过大,会使折射光线亮度变暗,入射角太小则入射角、折射角的相对误差较大,A错误
B.实验过程中,玻璃砖与白纸的相对位置不能改变, B错误
C.插大头针时,让针处于竖直状态且间距适当远一些有助于减小误差, C正确
D.除了平行玻璃砖其他形状的玻璃砖也能测出折射率, D错误
故选C。
在本实验中应挡住透过玻璃砖的像而不是,图中、为,、为透过玻璃砖的像,即应让同时挡住、,故选B。
13.【答案】;玻璃;空气;。
【解析】
【分析】
根据实验原理与操作的合理性,得出正确的操作顺序;
根据入射角和折射角的大小判断光线是从光疏介质入射到光密介质,还是从光密介质入射到光疏介质,根据图象斜率的倒数求出该玻璃的折射率。
本题关键要理解实验原理:折射定律,掌握实验方法:插针法确定入射光线和出射光线,用作图法确定折射光线。
【解答】
根据实验原理与操作的合理性,正确的操作顺序应为;
由图象可知,,说明光线由光密介质射入到光疏介质,即光线由玻璃射入空气,图象斜率的倒数表示折射率,
则该玻璃的折射率为:。
故答案为:;玻璃;空气;。
14.【答案】挡住,的像;
【解析】
【分析】
根据实验原理分析大头针的位置的确定方法;
根据几何知识确定入射角和折射角的正弦值,再根据折射定律求解玻璃的折射率。
解决该题的关键是掌握该实验的实验原理,知道怎么来确定大头针的位置,从而找到入射光线和折射光线,熟记折射定律的表达式。
【解答】
根据该实验的实验原理“挡像法”可知,在确定的位置时,应使挡住,的像;
根据折射定律可知,玻璃的折射率为
。
故答案为:挡住,的像;。
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