【高考突破方案】第十二章 实验十七　测定电源的电动势和内阻 -强化训练（解析版）高考物理一轮复习

第十二章 机械振动和机械波 光学
实验十七　测定电源的电动势和内阻
1.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aa′的夹角为α，插了两枚大头针P1和P2，1、2、3、4分别是四条直线.
(1)在bb′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”).
(2)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aa′的夹角为β，则玻璃的折射率n＝________.
(3)若描出玻璃砖两边界线aa′、bb′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”).
【答案】 (1)2　(2)　(3)不变
【解析】 (1)由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后光线向一侧发生侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小于入射角，则出射光线向左侧偏移且与入射光线AO平行，即可能在2上.
(2)由题可知，折射率为n＝＝.
(3)不小心将玻璃砖沿OA方向平移了，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由n＝可知，测得的折射率将不变.
　2.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”).
【答案】 (1)l1和l3　　(2)偏大
【解析】 (1)sin θ1＝，sin θ2＝，因此玻璃砖的折射率n＝＝＝，因此只需测量l1和l3即可.
(2)玻璃砖顺时针转过一个小角度，在处理数据时，认为l1是不变的，即入射角不变，而l3减小，所以测量值n＝将偏大.
　3.如图所示，是某同学在做插针法测定玻璃折射率的实验中记录的数据，其中P1、P2、P3、P4为实验中记录的四枚大头针的位置：
(1)下列说法正确的是______.
A.在观察一侧插大头针P3、P4时，通过玻璃砖看到大头针P2、P1下半部分像和从玻璃砖上方看到的大头针P2、P1上半部分还是连在一起
B.在观察一侧插大头针P3、P4时，通过玻璃砖看到大头针P2、P1下半部分像和从玻璃砖上方看到的大头针P2、P1上半部分像错开一段距离
C.在观察一侧插大头针P3、P4时，应使P3、P4和P1、P2在一条直线上
D.在观察一侧插针时应使P3挡住P2、P1的像，P4挡住P3和P2、P1的像
(2)如图所示，P1、P2的直线与玻璃砖的交点为A，P3、P4的直线与玻璃砖的交点为C.取AC＝CE，从C、E分别作玻璃砖界面的垂线CB和ED，B、D分别为垂足，用刻度尺量得AB＝25.0 mm、CD＝40.0 mm、ED＝30.0 mm，玻璃砖的折射率为______(结果保留三位有效数字).
【答案】 (1)D　(2)1.60
【解析】 (1)实验时在直线上竖直插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P2挡住P1的像，再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置，故A、B、C错误，D正确.
(2)根据图可知，光线透过玻璃砖时，入射角为θ1，折射角为θ2，则有sin θ1＝，sin θ2＝，根据折射定律可知玻璃砖的折射率为n＝＝·＝1.60.
　4.小明有一个圆形量角器，指针可绕圆心O转动，如图所示.小明用它测量透明液体的折射率，在量角器刻度盘下方300°处固定一个标记物P，然后将量角器竖直放入液体中，使液面与0～180° 刻度线相平，保持量角器不动，顺时针缓慢转动指针，逆着指针方向观察，当观察到指针与标记物P在一条直线上时停止转动，此时指针对应的刻度为135°.
(1)该液体的折射率为________.
(2)不断改变标记物P在量角器圆周上的位置，让指针在0～180°范围内转动，逆着指针方向能看到标记物P，标记物P在液体中对应的刻度范围为________度到________度.
【答案】 (1)　(2)225　315
【解析】 (1)根据题意，光从标记物P发出或反射，经液体折射沿指针出射，入射角为θ1＝300°－270°＝30°，在空气中的折射角为θ2＝135°－90°＝45°，根据折射定律有nsin θ1＝sin θ2，解得n＝.
(2)根据全反射的条件为光从光密介质进入光疏介质和入射角大于等于临界角，有sin C＝＝，可得C＝45°，则要看到标记物P的像需要入射角0≤θ1≤45°，故法线右侧的最远位置为270°－45°＝225°，法线左侧的最远位置为270°＋45°＝315°，即标记物P在液体中对应的刻度范围为225°到315°.
　5.做测量玻璃折射率的实验时，同学们被分成若干实验小组，以下是其中两个实验小组的实验情况：
(1)甲组同学在实验时，用他们测得的多组入射角θ1与折射角θ2作出sin θ1sin θ2图像，如图甲所示，则下列说法正确的是______.
A.光线是从空气射入玻璃的
B.该玻璃的折射率约为0.67
C.该玻璃的折射率约为1.5
D.该玻璃置于空气中时临界角约为45°
　　
(2)乙组同学先画出图乙所示的坐标系，再在y＜0的区域放入某介质(以x轴为界面)，并通过实验分别标记了折射光线、入射光线、反射光线通过的一个点，它们的坐标分别为A(8，3)、B(1，－4)、C(7，－4)，则：
①入射点O′(图中未标出)的坐标为______；
②通过图中数据可以求得该介质的折射率n＝______.
【答案】 (1)AC　(2)①(4，0)　②
【解析】 (1)由题图甲可知，入射角大于折射角，故可知光线是从空气射入玻璃的，故A正确；由n＝可知，玻璃的折射率n＝＝1.5，故B错误，C正确；由sin C＝可知，临界角约为42°，故D错误.
(2)①画出三条光线如图所示.
根据反射光线与入射光线的对称性，可知入射点O′的横坐标为x＝ cm＝4 cm，故入射点O′的坐标为(4，0).
②设入射角为θ1，折射角为θ2.根据数学知识得
sin θ1＝＝0.6，sin θ2＝＝0.8，
所以该介质的折射率n＝＝＝.