高考物理总复习 第13章实验十四知能优化演练 沪科版

1．如图13－3－8所示，
图13－3－8
某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角θ1和折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图线如图所示．下列判断中正确的是( )
A．他做实验时，光线是由空气射入玻璃的
B．他做实验时，光线是由玻璃射入空气的
C．玻璃的折射率为0.67
D．玻璃的折射率为1.5
解析：选AD.由图像可知入射角θ1大于折射角θ2，说明光线是由空气射入玻璃，A正确，B 错误．玻璃的折射率n＝sinθ1/sinθ2＝1/0.67＝1.5，C错，D正确．
2．如图13－3－9所示，在实验中，
图13－3－9
需要插四枚大头针P1、P2、P3和P4，为了提高实验的精确程度，减小实验误差，可以采用的做法是( )
A．大头针P1与P2、P3与P4之间的距离适当大一些
B．大头针P1与P2、P3与P4之间的距离适当小一些
C．入射角θ1适当选大一些
D．入射角θ1越小越好
解析：选AC.为了提高实验的精确程度，大头针P1与P2、P3与P4之间的距离适当大一些可以减小测量误差，入射角θ1适当选大一些，但不能太大，也不能太小，AC正确．
3．用三棱镜做测定玻璃的折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在三棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在三棱镜的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2挡住．接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像．在纸上标出大头针的位置和三棱镜轮廓如图13－3－10所示．
图13－3－10
(1)在本题的图上画出所需要的光路图．
(2)为了测出三棱镜玻璃的折射率，需要测量的量是________、________，在图上标出它们．
(3)计算折射率的公式是n＝________.
解析：(1)如图所示，画出通过P 1、P 2、P 3、P 4的光线，包括在棱镜内
的那部分路径．
(2)在所画的图上，标明入射角i 和折射角r ，并画出虚线部分．测
量出线段EF 、OE 、GH 、OG 的长度，得出sin i ＝EF OE ，sin r ＝GH OG
.
(3)n ＝sin i sin r ＝EF OE /GH OG ，n ＝EF GH ·OG OE
. 答案：(1)见解析图 (2)入射角i 折射角r
(3)Sin i Sin r (或EF GH ·OG OE
) 4．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，如图13－3－11所示：
图13－3－11
(1)张明同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa ′和bb ′后，不自觉地碰了玻璃砖使它向
aa ′方向平移了少许，如图13－3－11所示，则他测出的折射率值将________(选填“偏
大”“偏小”或“不变”)．
(2)李杨同学在画界面时，不自觉地将两界面aa ′、bb ′间距画得比玻璃砖宽度大些，如图
13－3－12所示，则他测得的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．
图13－3－12
解析：(1)如图甲所示，张明同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角、折
射角没有受到影响，因此折射率不变．
甲 乙
(2)如图乙所示，李扬同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，测得的入射角不受影响，
但测得的折射角比真实的折射角偏大，因此测得的折射率偏小．
答案：不变 偏小
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13－3－13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P 1、P 2并保持P 1、P 2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P 1、P 2的像，并在圆周上插上大头针P 3，使P 3正好挡住P 1、P 2，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P 3所插的位置，就可直接读出液体
折射率的值，则：
图13－3－13
(1)若∠AOF ＝30°，OP 3与OC 的夹角为30°，则P 3处所对应的折射率的值为______．
(2)图中P 3、P 4两位置哪一处所对应的折射率值大？
答：________________________________________________________________________.
(3)作AO 的延长线交圆周于K ，求K 处所对应的折射率值．
解析：(1)根据折射定律n ＝sin θ1sin θ2
， 题中θ1＝60°，θ2＝∠AOF ＝30°，
所以n ＝sin60°sin30°
＝1.73. (2)图中P 4对应的入射角大于P 3所对应的入射角，所以P 4处对应的折射率大．
(3)因A 、O 、K 在一条直线上，入射角等于折射角，所以K 处对应的折射率为1.
答案：(1)1.73 (2)P 4 (3)1
6．(实验创新)小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验(如图13－3－14
所示)，他进行的主要步骤是：
图13－3－14
A ．用刻度尺测玻璃砖的直径A
B 的大小d
B ．先把白纸固定在木板上，将玻璃砖水平放置在白纸上，用笔描出玻璃砖的边界，将玻璃砖
移走，标出玻璃砖的圆心O 、直径AB 、AB 的法线OC
C ．将玻璃砖放回白纸的原处，长直尺MN 紧靠A 点并与直径AB 垂直放置
D ．调节激光器，使PO 光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O ，并使长直尺MN 的左右两
端均出现亮点，记下左侧亮点到A 点距离x 1，右侧亮点到A 点的距离x 2.则：
(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n ＝________.
(2)关于上述实验以下说法正确的是________．
A ．在∠BOC 的范围内，改变入射光PO 的入射角，直尺MN 上可能只出现一个亮点
B ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定小于右侧亮点到A 点的距离x 2
C ．左侧亮点到A 点的距离x 1一定大于右侧亮点到A 点的距离x 2
D ．要使左侧亮点到A 点的距离x 1增大，应减小入射角
解析：(1)作出光路图如图所示，折射光线交于MN 上的E 点，反射光线
交于MN 上的F 点．折射率等于折射角的正弦与入(反)射角的正弦的比，
即
n ＝sin θsin α＝d /2
x 21＋d 2d /2
x 22＋d 2＝ 4x 22＋d 2
4x 21＋d 2. (2)当入射角大于等于临界角时，发生全反射，则只有反射光线照射到MN 上，所以MN 上可能
只出现一个亮点，故A 项正确；由图知，θ角大于α角，所以左侧亮点到A 的距离总是比右
侧亮点到A 点的距离小，故B 正确，C 项错误；要想左侧亮点到A
点的距离增大，必须减小折射角，由折射率公式可知，要减小折射角，必须减小入射角，故D 项正确．
答案：(1) d 2＋4x 2
2d 2＋4x 2
1
(2)ABD。