2018年高考物理一轮复习 专题61 测定玻璃的折射率(测)(含解析)

专题61 测定玻璃的折射率
【满分：110分时间：90分钟】
一、实验题(共10题，每小题11分，共110分。

)
1．如图，画有直角坐标系xOy的白纸位于水平桌面上，M是放在白纸上的半圆形玻璃砖，其底面的圆心在坐标原点，直边与x轴重合。

OA是画在纸上的直线，P1、P2为竖直地插在直线OA上的两枚大头针，P3是竖直地插在纸上的第三枚大头针，α是直线OA与y轴正方向的夹角，β是直线OP3与y轴负方向的夹角。

只要直线OA画得合适，且P3的位置选择正确，测出角α
和β，便可求得玻璃的折射率。

（1）某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时，在他画出的直线OA上竖直地插上了P1、P2
两枚大头针，但在y<0的区域内，不管眼睛放在何处，都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像，其原因是_____________________________________。

（2）他应采取的措施是_____________________________________。

（3）若他已透过玻璃砖看到了P1、P2的像，确定P3位置的方法是________________。

（4）若他已正确地测出了α、β的值，则玻璃的折射率n＝________。

【答案】（1）因为入射角太大发生了全反射（2）另画一条更靠近y轴正方向的直线OA，把大头针P1、P2竖直插在所画的直线上，直到在y<0区域透过玻璃砖能看到P1、P2的像。

（3）
插上大头针P3，使P3刚好能挡住P1、P2的像（4）sin sin
β
α
（3）定P3位置的方法是：插上大头针P3，使P3刚好能挡住P1、P2的像；
（4）根据折射率公式得到
sin
n
sin
β
α=．
点睛：本题考查了全反射及产生的条件，用插针法测定半圆形玻璃砖折射率的原理是折射定
律，根据原理确定确定P3位置的方法．
2．(1)光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ时，若这两种介质的折射率不同，则光线________．
A.若进入介质Ⅱ中，传播速度一定改变
B.若进入介质Ⅱ中，传播方向一定改变
C.一定能进入介质Ⅱ中传播
D.不一定能进入介质Ⅱ中传播
(2)如图所示，平面MN是介质与真空的交界面，介质中有一点A，真空中有一点B，P是A、B 连线与界面的交点，如果A点发出的一束激光，射到界面上的Q点(图中未画出)，进入真空后经过B点．则Q点在P点的________ (填“左侧”或“右侧”)．
(3)放在空气中的玻璃砖，如右图所示，有一束光射到界面ab上，下列说法正确的是________．
A.在界面ab入射角大于临界角的光将不会进入玻璃砖
B.光传播至界面cd后，有可能不从界面cd射出
C.光射到界面ab后，不可能发生全反射
D.光传播至界面cd后，一定会从界面cd射出
【答案】 AD 左侧 CD
（3）产生全反射的必要条件是光必须从光密介质射入光疏介质，可知，光从空气进入玻璃砖时，不会产生光的全反射现象，无论入射角多大，光都能从界面ab进入玻璃砖．故A错误，C正确．由于ab与cd两个表面平行，根据几何知识得知，光线在ab面上的折射角等于在cd
面上的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定从界面cd射出，故B错误，D正确．
故选CD．
3．（1）“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，aa' 和bb' 分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图所示。

在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，用“×”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针P3和P4。

在插P3和P4时，应使______（选填选项前的字母）。

A．P3只挡住P1的像
B．P4只挡住P3
C．P3同时挡住P1、P2的像
D．P4挡住P3及P1、P2的像
（2）按（1）中的做法确定大头针P3和P4的位置如图所示，请你将光路图补充完整，并在图中标出需要测量的量，则玻璃砖的折射率可表示为n=______________。

（用图中标出的测量量表示）
【答案】 CD 光路如图所示，需要测量的量是图中角i和角r
（2）光路图如图所示，根据折射定律可知需要测量入射角和折射角，即测量的量是图中角i 和角r
4．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，做出的光路图及测出的相关角度如图甲所示。

（1）此玻璃的折射率计算式为n=__________（用图中的12θθ、表示）
（2）如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减少误差，应选用宽度_____（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。

（3）乙同学在画界面时,不小心将两界面aa ′、bb ′ 间距画得比玻璃砖宽度大些,如图乙所示,则他测得的折射率____(选填“偏大”、“偏小”或“不变”) 【答案】
大 偏小
【点睛】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．
5．用三棱镜做测定玻璃折射率的实验，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的另一侧观察，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和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像。

在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。

（1）在图上画出所需的光路图_________。

（2）为了测出棱镜玻璃的折射率，在图上标出需要测量的量____________。

（3）计算折射率的公式n=___________(用所标字母表示)。

【答案】如图中所示用所标量
（2）如图中所示
（3）如图，光线在棱镜左侧面上折射时入射角为i，折射角为r，根据折射定律得到折射率
6．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路如图，
（1）在实验中，如果用量角器分别量出入射角θ1和折射角θ2，那么，该玻璃砖的折射率的表达式为n=____
（2）在实验数据的处理中，有两位同学各设计了一个记录表格，而且都已完成了计算，根据他们设计的表格所反应的信息，判断他们论证做得是否正确.
甲同学设计的表格是：
乙同学设计的表格是：
答：上述两位同学做得正确的是____.（填“甲”或“乙”）
（3）若甲在做测定玻璃的折射率的实验时，法线画得与界面不垂直,出现如下图（a ）所示的倾斜；若乙在放置玻璃砖时,玻璃砖的平面没有与aa ′重合，出现如下图（b ）所示的偏差，则他们测得的折射率比真实值____
A. 甲、乙均偏小
B. 甲、乙均偏大
C. 甲偏大、乙偏小
D. 甲偏小，乙偏大 【答案】 （1（2）甲 （3）A
点睛：本题用插针法测量玻璃砖的折射率，数据处理时，每组所测量的折射率是同一介质的，是相关联的，可取平均值．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．
7．在做测定玻璃折射率的实验时：
（1）如图所示，在测定玻璃的折射率的过程中，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使B的像把A的像档住。

如果在眼睛这一侧再插第三个大头针C，应使它把_________挡住，插第四个大头针D，使它把_________________档住，那么后两个大头针就确定了从玻璃砖射出的光线。

（2）某同学为了避免笔尖接触玻璃面，画出的a'b'和c'd'都比实际侧面向外侧平移了一些,如图所示，以后的操作均正确，画光路图时将入射点和折射点都确定在a'b'和c'd'上，则测出的n值将________.（偏大、不变或偏小）
【答案】（1）A、B的像同时 AB的像及C （2）变小
点睛：本题首先要懂得实验的原理：折射定律，其次要会用作图法分析入射角、折射角的误差，再分析折射率的误差．
8．在测定玻璃折射率的实验中，有以下实验步骤：
A．在白纸上放上玻璃砖，使其中一个长边与直线aa′对齐，并画出与另一长边对齐的直线bb′
B．在白纸上画一直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O的垂线MN。

C．画出线段AO为入射光线，并在AO上插上P1、P2两根大头针
D．用量角器测量入射角i和折射角γ，并查表查出其正弦值sini和sinγ
E．通过玻璃砖观察并调整视线方向，使P1的像被P2挡住；然后在观察一侧插上大头针P3，使P3挡住P2、P1的像；再插上大头针P4，挡住P3及P2、P1的像。

F．移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3，P4的针孔位置确定经玻璃砖的出射光线O/P3及出
射点O/；连接O及O/的线段OO/。

G．改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的比值，并取平均值。

（1）将上述实验步骤按合理的操作顺序排列，并将步骤的字母代号依次填写入以下横线上：_______
（2）、几位同学做“用插针法测定玻璃的折射率”实验，图示直线aa′、bb′表示在白纸上画出的玻璃的两个界面．几位同学进行了如下操作：
A．甲同学选定的玻璃两个光学面aa′、bb′不平行，其它操作正确．
B．乙同学在白纸上正确画出平行玻璃砖的两个界aa′、bb′后，将玻璃砖向aa′方向平移了少许，其它操作正确．
C．丙同学在白纸上画aa′、bb′界面时，其间距比平行玻璃砖两光学界面的间距稍微宽些，其它操作正确．
上述几位同学的操作，对玻璃折射率的测定结果没有影响的是___________（填写字母代号）【答案】 BACEFDG AB
故选AB．
点睛：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.
9．如图所示，为插针法测定两面平行的玻璃砖折射率的实验，试完成下列填空：
（1）在平铺的白纸上垂直纸面插大头针A、B，AB连线为入射光线，放上玻璃砖，在玻璃砖的另一侧垂直纸面插大头针C、D，使大头针C_____________，大头针D_________________，连接C、D即为出射光线。

（2）对实验中的一些具体问题，下列说法中正确的是_______（填选项前字母）
A．为了减小作图误差，C和D间的距离应适当取大些
B．为减少测量误差，A和B的连线与玻璃砖界面的夹角应取得越大越好
C．无论A、B连线与法线NN’夹角多大(<90º )，光线OO’都不可能在a ’面上发生全反射D．若A、B连线与法线NN’夹角较大(<90º)，光线OO’有可能在a ’面上发生全反射
【答案】大头针C挡住A、B的像大头针D挡住C以及A、B的像 AC
10．用圆弧状玻璃砖做测定玻璃折射率的实验时，先在白纸上放好圆弧状玻璃砖，在玻璃砖的一侧竖直插上两枚大头针P1、P2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P3和P4，使P3挡住P1和P2的像，P4挡住P3以及P1和P2的像，在纸上标出大头针位置和圆弧状玻璃砖轮廓，如图甲所示，其中O为两圆弧圆心，图中已画出经P1、P2点的入射光线．
(1)在图上补画出所需的光路___________．
(2)为了测出玻璃的折射率，需要测量入射角和折射角，请在图中的AB分界面上画出这两个角_________．
(3)用所测物理量计算折射率的公式为n＝________．
(4)为了保证在弧面CD得到出射光线，实验过程中，光线在弧面AB的入射角应适当
________(填“小一些”“无所谓”或“大一些”)．
(5)多次改变入射角，测得几组入射角和折射角，根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图乙所示的图象，由图象可知该玻璃的折射率n＝________．
【答案】 (1)如图；（2）如图；(3) sini sin
(4)小一些 (5)1.5。