《備考指南一輪 物理 》課件-實驗16

第十四章實驗十六知識鞏固練習1．(2020屆紹興期末)某同學用直角三角形玻璃磚做“測量玻璃磚折射率”實驗．四枚大頭針插入位置如圖所示．(1)為了取得更好的實驗效果，下列操作正確的是________．A．選擇的入射角應盡量小些B．大頭針應垂直插在紙面上C．大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離盡量小些D．畫三角形玻璃磚的輪廓線時，用筆緊貼玻璃磚表面畫線(2)請在圖中完成光在玻璃磚中的光路圖，要求保留作圖過程的痕跡；并在入射點E處標出入射角i和折射角r.【答案】(1)B(2)如圖【解析】(1)為了減小測量的相對誤差，入射角盡量大些，折射角也會大些，折射現(xiàn)象較明顯，角度的相對誤差會減小，但要注意并不是入射角越大越好，應適度，故A錯誤；為了準確確定入射光線和折射光線，大頭針應垂直插在紙面上，故B正確；大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離盡量大些，相同的距離誤差引起的角度誤差會減小，角度的測量誤差會小，故C錯誤；為了防止弄臟玻璃磚，不能鉛筆貼著光學面畫出界面，故D錯誤．(2)光路圖如上圖所示．2．(2020屆河北藁城月考)在“測定玻璃折射率”的實驗中：(1)操作步驟如下：①先在白紙上畫出一條直線aa′代表兩種介質(zhì)的界面，在過aa′上的O點畫出界面的法線NN′，并畫一條線段AO作為入射光線．②把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊．③在線段AO上豎直地插上兩枚大頭針P1、P2，透過玻璃磚觀察大頭針P1、P2的像．調(diào)整視線方向直到P1的像被P2擋?。僭谟^察的這一側(cè)插兩枚大頭針P3、P4使P3擋住P1、P2的像、P4擋住P3和P1、P2的像，記下P3、P4的位置．④移去大頭針和玻璃磚，連接P3、P4作為折射光線，測量出入射角θ1與折射角θ2，填入表格中．上述操作步驟中存在嚴重的缺漏，應作的補充是___________________________________________.(2)實驗中測出了多組入射角θ1與折射角θ2，并作出如圖的sinθ1－sinθ2圖像．則下列說法正確的是()A．實驗時，光線是由空氣射入玻璃B．實驗時，光線是由玻璃射入空氣C．玻璃的折射率為0.67D．玻璃的折射率為1.5【答案】(1)步驟②中應在白紙上畫出玻璃磚的另一邊bb′；步驟④中應通過P3、P4的連線與bb′的交點，作出玻璃磚中的折射光線(2)BD【解析】(1)本實驗用插針法測量玻璃磚的折射率，實驗原理是折射定律，操作步驟中存在嚴重的缺漏，應做補充的是：第2步中，把長方形玻璃磚放在白紙上，使它的長邊跟aa′對齊，應在白紙上畫出玻璃磚的另一邊bb′，作為玻璃磚與空氣的下邊界．第4步中，接P3、P4作為出射光線，還應作出玻璃磚中的折射光線．故應通過P3P4的連線與bb′的交點，作出玻璃磚中的折射光線．(2)因入射角的正弦值小于折射角的正弦值，則光線是由玻璃射向空氣，選項A錯誤，B正確；圖像斜率的倒數(shù)表示折射率，為n＝eq\f(sinθ2,sinθ1)＝eq\f(0.45,0.3)＝1.5，選項C錯誤，D正確．綜合提升練習6．(2020屆武漢名校期中)在利用半圓形玻璃磚測量玻璃折射率的實驗中，有兩位同學分別采用了下列方法：(1)甲將半圓形玻璃磚放在鋪有白紙的水平面上，固定圓心轉(zhuǎn)軸，如圖1所示，用一束光線垂直于玻璃磚直徑平面，正對圓心入射，然后以圓心為轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動半圓形玻璃磚，當觀察者在玻璃磚平面一側(cè)恰好看不到出射光線時，記錄玻璃磚轉(zhuǎn)過的角度為θ.則該玻璃磚的折射率n＝__________.(2)乙將半圓形玻璃磚放在鋪有白紙的水平面上，固定圓心轉(zhuǎn)軸，將直徑界面記錄在紙上，然后在弧面一側(cè)沿半徑方向插上兩顆大頭針，如圖2所示．為了完成實驗，還需要在直徑平面一側(cè)至少插上1顆大頭針，插大頭針時的要求是______________________．若在直徑一側(cè)插大頭針時，不小心碰動玻璃磚，使玻璃磚在圖中所示的位置上繞轉(zhuǎn)動軸逆時針轉(zhuǎn)過了一個小角度，實驗者沒有察覺，則實驗結(jié)果會使測得的折射率______(填“偏大”“偏小”或“無影響”)【答案】(1)eq\f(1,sinθ)(2)讓此大頭針恰好擋住入射光線上那兩顆大頭針的像偏小【解析】(1)當剛轉(zhuǎn)過θ角時，觀察者在玻璃磚平面一側(cè)恰看不到出射光線，則光線從玻璃磚射向空氣時，發(fā)生了全反射，根據(jù)全反射公式可得n＝eq\f(1,sinθ).(2)確定大頭針的位置的方法是確定那兩顆大頭針的像，這個大頭針必定在出射光線方向上．所以確定大頭針的位置的方法是讓此大頭針恰好擋住入射光線上那兩顆大頭針的像．若在直徑一側(cè)插大頭針時，不小心碰動玻璃磚，使玻璃磚在圖中所示的位置上繞轉(zhuǎn)動軸逆時針轉(zhuǎn)過了一個小角度，導致光在直徑界面上的入射角偏大，折射角偏小，根據(jù)光的可逆原理，由折射率公式律n＝eq\f(sini,sinr)可知，測得玻璃磚的折射率將偏小．4．(2020屆北京名校模擬)小花在做“測定玻璃的折射率”的實驗中，先在白紙上放好玻璃磚，在玻璃磚的一側(cè)插上兩枚大頭針P1和P2，然后在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，插上大頭針P3、P4，如圖所示．a(chǎn)a′和bb′分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，用“＋”表示大頭針的位置．圖中AO表示經(jīng)過大頭針P1和P2的光線，該光線與界面aa′交于O點，MN表示法線．(1)請將光路圖畫完整，并在圖中標出光線進入玻璃磚發(fā)生折射現(xiàn)象的入射角θ1和折射角θ2.(2)該玻璃磚的折射率可表示為n＝________.(用θ1和θ2表示)(3)確定P3位置的方法是_________________________________．(4)對實驗中的現(xiàn)象，下面說法正確的是________．A．大頭針應垂直于紙面插上B．此實驗可以不用量角器C．如果玻璃磚aa′和bb′不平行，則無法用此方法測量折射率D．如果入射角太大，則折射光線會在玻璃磚內(nèi)表面發(fā)生全反射而使實驗無法進行【答案】(1)如圖(2)eq\f(sinθ1,sinθ2)(3)擋住P1和P2的像(4)AB【解析】(1)由于P3擋住P1、P2的像，P4擋住P3和P1、P2的像，故通過P1、P2的光線折射后通過P3、P4，作出光路圖，如圖所示．(2)根據(jù)折射定律，玻璃磚的折射率為n＝eq\f(sinθ1,sinθ2).(3)在另一側(cè)透過玻璃磚觀察，插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像．(4)大頭針應垂直地插在紙面上，這樣便于觀察，故A正確；沒有量角器，可以用下列方法求出折射率：完成了光路圖以后，以O點為圓心、適當長度為半徑畫圓，分別交線段OA于A點，交O、O′連線延長線于C點．過A點作法線NN′的垂線AB交NN′于B點，過C點作法線NN′的垂線CD交NN′于D點，如圖所示．則由幾何知識得到sini＝eq\f(AB,AO)，sinr＝eq\f(CD,OC)，又AO＝OC，則得折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(AB,CD)，故B正確；在測定玻璃的折射率的實驗中，所用玻璃的兩表面aa和bb′不平行，只要操作正確，則畫出的光路圖正確，則能正確得出入射角與折射角，由n＝e