2024年高考物理總復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn) 測(cè)量玻璃的折射率

核心素養(yǎng)測(cè)評(píng)?專題強(qiáng)化練?實(shí)驗(yàn)搶分專練

實(shí)驗(yàn)搶分專練（十六）測(cè)量玻璃的折射率（25分鐘32分）

1.［2024?長(zhǎng)郡中學(xué)模擬］（7分）（多選）某同學(xué)做測(cè)玻璃折射率實(shí)驗(yàn)時(shí)，在白紙上放好

上、下表面平行的玻璃磚，玻璃磚厚度為3如圖所示的入射光線與折射光線（CD邊出射光

線未畫出），若入射角i=60。，測(cè)出折射角r=30。，光在真空中的光速為c,則（AB）

A.玻璃成的折射率n=V3

B.光在玻璃中傳播的時(shí)間為必

C

C.光在玻璃中傳播的時(shí)間為學(xué)

3c

D.若實(shí)驗(yàn)時(shí)不小心將玻璃磚向上平移一小段，其他操作無(wú)誤，則測(cè)得的折射率將偏大

［解析］選A、Bo

由折射率的定義公式，可得玻璃磚的折射率為n=酗=叫叱=百，故A正確；光在玻璃中

sinrsin30

傳播的距離為s=」一=」一=23光在玻璃中傳播的速度為I?=￡=福=叵，光在玻璃

cosrcos30°3n<33

2有L

中傳播的時(shí)間為「=2=餐=2，故B正確，C錯(cuò)誤；若畫圖時(shí)誤將玻璃磚向上平移一小段，

Vv3cQ

3

導(dǎo)致描出的上界面ZB比實(shí)際位置高，光路圖如圖所示，由解析圖可知，入射角和折射角均不

變，則測(cè)得的折射率將不變，故D錯(cuò)誤。

2.［2023?海南等級(jí)考］（7分）用激光測(cè)玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，玻璃磚與屏P平行放置，從

另一側(cè)用激光筆以一定角度照射，此時(shí)在屏上的晶處有激光點(diǎn)，移走玻璃磚，光點(diǎn)移到S2

處。

S2Sp

(1)請(qǐng)畫出激光束經(jīng)玻璃折射后完整的光路圖;

［答案］光路圖見解析

［解析］根據(jù)題意結(jié)合光的傳播情況作出光路圖如圖所示:

I]/(i1—i3)2+i2

(2)已經(jīng)測(cè)出力3=h,OA=I2，S1S2=I3,則折射率TI=---------1o

QL/)1片+4

sini

［解析］根據(jù)光的折射定律可得:Tl=——

sinr

根據(jù)幾何關(guān)系可得:

si.n.i=,ABii

>JAB2Q+OA2^1+5

si.nr=—AC=

oc

4B—S1S2

yj(AB-S^Y+OA2

。1一，3)2+詒

l]/(i1—i3)2+i2

聯(lián)立解得：71=^一產(chǎn)二

(3)若改用寬仍更小的玻璃磚做實(shí)驗(yàn)，則&S,間的距離會(huì)變小(選填“變大”“變小”或

“不變”)o

［解析］若玻璃磚寬度變小，相當(dāng)于把a(bǔ)d邊下移，與兩條光線的交點(diǎn)距離變小，即BC變小，那

SA?也會(huì)變小。

【加固訓(xùn)練】

1.某同學(xué)在做“測(cè)定玻璃折射率”的實(shí)驗(yàn)時(shí)已經(jīng)畫好了部分圖線，如圖甲所示，并在入射光

線2。上插上大頭針心、P2,現(xiàn)需在玻璃磚下表面折射出的光線上插上P3和P4大頭針，便能確

定光在玻璃磚中的折射光線。

丙

（1）確定P3位置的方法正確的是（C）

A.透過(guò)玻璃磚，「3擋住「2的像

B.先插上大頭針，在靠近玻璃磚一側(cè)「3擋住的位置

C.透過(guò)玻璃磚觀察，使P3擋住R、「2的像

［解析］確定「3位置的方法正確的是：透過(guò)玻璃磚觀察，使P3擋住匕、的像，故選C；

（2）作出光線在玻璃磚中和出射后的光路圖，并畫出玻璃磚中光線的折射角。2；

［答案］見解析

［解析］光路如圖：

（3）經(jīng)過(guò)多次測(cè)量作出sin%-sin多的圖像如圖乙，玻璃磚的折射率為L(zhǎng)g；（保留三位有

效數(shù)字）

［解析］根據(jù)n=氏今可知，圖像sin%-sin4的斜率等于折射率，由圖像可知玻璃磚的折射率

為n=」一=1,49O

0.67

（4）若該同學(xué)在確定P4位置時(shí)，被旁邊同學(xué)碰了一下，不小心把P4位置畫得偏左了一些，則

測(cè)出來(lái)的折射率偏小（選填“偏大”“偏小”或“不變”）；

［解析］若該同學(xué)在確定「4位置時(shí)，被旁邊同學(xué)碰了一下，不小心把位置畫得偏左了一些，則

P4P3的連線與匕"的交點(diǎn)偏右，測(cè)得的折射角/偏大，則根據(jù)冗=翟可知，測(cè)出來(lái)的折射率

偏小；

（5）該同學(xué)突發(fā)奇想用兩塊同樣的玻璃直角棱鏡4BC來(lái)做實(shí)驗(yàn)，兩者的4C面是平行放置

的，大頭針片、的連線垂直于面，若操作無(wú)誤，則在圖丙中右邊的大頭針應(yīng)該是（C）

A.P3P6B.P3P8CP5P6D.P7P8

［解析］光路圖如圖所示

根據(jù)光路圖可知，經(jīng)過(guò)P1P2的光線經(jīng)兩塊玻璃磚的分界處向下偏轉(zhuǎn)，然后射入右側(cè)玻璃磚后

平行射出，所以在圖丙中右邊的大頭針應(yīng)該是P5P6，故選C。

2.

（1）在測(cè)定玻璃的折射率時(shí)，實(shí)驗(yàn)室提供了多種形狀的玻璃磚供同學(xué)們使用，某實(shí)驗(yàn)小組

使用兩種不同形狀的玻璃磚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們?cè)诩埳袭嫵龅慕缑鎍a'、匕"與玻璃磚位置的關(guān)系

分別如圖①②所示，他們的其他操作均正確，下列說(shuō)法正確的是因

①②

A.學(xué)習(xí)小組沒(méi)有量角器和圓規(guī)，利用刻度尺和三角板也可以測(cè)出玻璃磚的折射率

B.光線從矩形玻璃磚上表面入射后，再?gòu)南卤砻嫔涑觯赡茉谙卤砻姘l(fā)生全反射

C.圖①測(cè)得的折射率比真實(shí)值小

D.圖②測(cè)得的折射率比真實(shí)值大

［解析］在入射光線和折射光線上取兩個(gè)離入射點(diǎn)較遠(yuǎn)的點(diǎn)，分別向法線作垂線，用刻度尺量

出入射角和折射角的對(duì)邊和斜邊的長(zhǎng)度，求出入射角和折射角的正弦值，根據(jù)折射定律求出

折射率，故A正確；由于上下表面平行，光線從上表面射入下表面射出，入射角等于出射角且

小于90°,則不可能在下表面發(fā)生全反射，故B錯(cuò)誤；在圖①中，通過(guò)作圖的方法，根據(jù)幾何

關(guān)系可知，所得到的光在介質(zhì)中的折射角偏大，則所測(cè)得的折射率偏小，故C正確；在圖②

中，只要操作正確，測(cè)量結(jié)果與玻璃磚的形狀無(wú)關(guān)，測(cè)得的折射率等于真實(shí)值，故D錯(cuò)誤。

（2）另一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組使用半圓柱玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率，他們的操作步驟如下：

A.用毫米刻度尺量出半圓柱玻璃磚的直徑d,然后確定圓心的位置，記在玻璃磚上；

B.在白紙上畫一條直線作為入射光線，并在入射光線上插兩枚大頭針片和P2；

C.讓入射光線與玻璃磚的直徑垂直，入射光線經(jīng)過(guò)圓心。；

D.以垂直于紙面過(guò)圓心。的直線為軸，緩慢逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)玻璃磚，同時(shí)調(diào)整視線方向，直到從

玻璃磚下方恰好看不到P2和A的像，然后沿半圓柱玻璃磚的直徑畫一條直線2B,過(guò)。畫的

垂線與半圓交于C點(diǎn)，過(guò)圓上的C點(diǎn)作垂直于。Pi的直線交。Pi于D,如圖所示：

①看不到B和R的像是因?yàn)榘l(fā)生了全反射;

［解析］從玻璃磚下方恰好看不到P2和Pi的像，說(shuō)明沒(méi)有光線射出玻璃磚，則P2和々的像是發(fā)生

了全反射。

②只使用毫米刻度尺，且計(jì)算簡(jiǎn)潔，還需要測(cè)量強(qiáng)（選填“0D”或“CD”）的長(zhǎng)度，記作

I;

［解析］見解析③

③玻璃磚的折射率的表達(dá)式n=

［解析］根據(jù)sinC=工得n=工，可知只需栗知道臨界角的正弦值就可以得到折射率，即只需

nsinC

要測(cè)量出CD的長(zhǎng)度，，可得sinC=』=%,則折射率n=色。

3.（8分）長(zhǎng)方體形狀的玻璃磚有一個(gè)表面鍍銀（光線不能透過(guò)），現(xiàn)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定

此玻璃胸的折射率。如題圖甲所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將玻璃磚平放到水平面內(nèi)的白紙上，鍍銀面

與紙面垂直。貼著玻璃胸前后兩個(gè)面在紙上畫出直線TH］TH2和左1左2，其中瓶1瓶2側(cè)為鍍銀面。

然后在白紙上豎直插上兩枚大頭針Pl、P2o

（1）準(zhǔn)備插第三枚大頭針時(shí)，應(yīng)在立側(cè)觀察（選填“瓶1血2”或“心女2”）；

［解析］確定第三枚大頭針「3位置的作圖方法：由于館1館2表面鍍銀，只能反射，所以光路為:

入射光線、經(jīng)過(guò)七七的折射光線、經(jīng)過(guò)瓶1?712的反射光線、再次經(jīng)過(guò)七七的折射后的出射光

線，作出此光路，即可標(biāo)出P3的位置，則

準(zhǔn)備插第三枚大頭針時(shí)，應(yīng)在心上2側(cè)觀察；

（2）插第三枚大頭針時(shí)，這枚大頭針應(yīng)C；

A.只擋住心的像B.只擋住P2的像C.同時(shí)擋住心和的像

［解析］插第三枚大頭針時(shí)，這枚大頭針應(yīng)同時(shí)擋住Pi和「2的像，故選C。

（3）插完所需大頭針，補(bǔ)全光路。題圖乙為光路的一部分，A1、Bi均為光路上的點(diǎn)，過(guò)

&、Bi作直線燈心的垂線，垂足分別為4、B,已知圖中乙。=BI。，則玻璃磚的折射率可

2

表不為Ao

A羋B羋C.汕D.吧

%。人2。B$24142

A2O

［解析］根據(jù)折射定律可得n=亞=舒=熬，

sinr出上B0

B102

故選A。

4.（10分）一玻璃磚上下底面為相互平行的平面，兩個(gè)側(cè)面中一個(gè)為平面，另一個(gè)為圓柱面

的一部分。現(xiàn)要用插針?lè)y(cè)量該玻璃磚的折射率，可用的器材還有：木板、白紙、鉛筆、四

枚大頭針和帶刻度的三角板（一個(gè)角為直角，兩個(gè)銳角均為45。）。完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填

空并完成光路不意圖：

b

（1）將鋪有白紙的木板平放在桌面上，玻璃磚放在白紙上面（圖中紙面為玻璃磚底面），用

鉛筆描下其輪廓線，如圖所示。

（2）將玻璃磚移開，過(guò)其輪廓直線段的中點(diǎn)。作垂線（圖中虛線）與圓弧交于a點(diǎn)，在輪廓

外過(guò)a點(diǎn)作一條與虛線夾角為45°的直線ab；然后將玻璃磚放回原處。

（3）將第一、二枚大頭針插在直線M上。

［解析］將第一、二枚大頭針插在直線ab上