人教版高中物理选择性必修1《第4章 专题练习》单元测试卷

人教版高中物理选择性必修1《第4章专题练习》单元测试卷
一、多选题（本大题共2小题，共8.0分）
1.a、b两束相互平行的单色光，以一定的入射角照射到平行玻璃砖上表面，经平行玻璃砖折射后
汇聚成一束复色光c，从平行玻璃砖下表面射出，如图所示。

则下列判断正确的是()
A. a光波长比b光波长短
B. a光在玻璃中的传播速度比b光在玻璃中的传播速度大
C. 玻璃砖对a光的折射率大
D. 双缝干涉时，用a光照射得到条纹间距小
E. 增大入射角，a光在下表面可发生全反射
2.某同学用插针法测量平行玻璃砖折射率的实验图景如图所示，他
按正确的方法插了大头针a、b、c、d，则下列说法正确的是()
A. 实验中，入射角应适当大些
B. 该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c
C. 若入射角太大，光会在玻璃砖内表面发生全反射
D. 该实验方法只能测量平行玻璃砖的折射率
二、填空题（本大题共1小题，共4.0分）
3.一位同学用“插针法”测两面平行的玻璃砖的折射率
(1)该同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，
以O点为圆心，OA为半径画圆，交OOˊ延长线于C点，过A点和C点作垂
线分别交于B点和D点，如图所示。

测量有关线段长度，可得玻璃的折射率
n=______。

(用图中线段字母表示)
(2)这种方法能否测量两面不平行的玻璃砖的折射率______(填能或否)。

三、实验题（本大题共7小题，共63.0分）
4.如图甲所示为光学实验用的长方体玻璃砖，它的________面不能用手直接接触。

在用插针法测
定玻璃砖折射率的实验中，两位同学绘出的玻璃砖和三个针孔a、b、c的位置相同，且插在c 位置的针正好挡住插在a、b位置的针的像，但最后一个针孔的位置不同，分别为d、e两点，如图乙所示，计算折射率时，用________(填“d”或“e”)点得到的值较小，用________(填“d”
或“e”)点得到的值误差较小。

5.在“测定玻璃的折射率”实验中
①某同学在画玻璃砖边界时操作如图甲所示，请指出其不当之处：______(写出一点即可)
②实验中，已画好玻璃砖边界ab、cd后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如图乙所示，
其他操作正确，则测得玻璃的折射率将______(选填“变大”、“不变”或“变小”)
6.(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)
7.在“用插针法测玻璃砖折射率”的实验中，玻璃砖的ab边与aˈbˈ边相互平行，aaˈ边与bbˈ边不平
行。

某同学在白纸上仔细画出了玻璃砖的两条边线aaˈ和bbˈ，如图所示。

(1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P 1和P 2以确定入射光线AO。

接着，眼睛在玻璃
砖的____(选填“同一侧”或“另一侧”)观察所插的两枚大头针P 1和P 2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线。

(2)实验中是否要求四枚大头针的针帽在同一视线上⋅____(填“是”或“否”)。

(3)(多选)下列操作可以减小实验误差的是____(填字母代号)。

A.适当增大大头针P1、P2的间距
B.选择玻璃砖相互平行的ab、aˈbˈ边来测量
C.选用尽可能细的笔画线
D.使入射角接近于90°
8.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P 1、P 2，然后在玻璃砖的另一侧观察，调整视线使P 1的像被P 2挡住，接着在眼睛所在的一侧插两枚大头针P 3和P 4，使P 3挡住P 1和P 2的像，P 4挡住P 3以及P 1和P 2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，图中已画出经过P 1、P 2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CD⌢得到出射光线，实验过程中，光线在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
如图乙所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n=________。

9.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
了一个测液体折射率的仪器．如图所示，在一个圆盘上，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P1、P2并保持P1、P2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P1、P2的像，并在圆周上插上大头针P3，使P3正好挡住P1、P2，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 n所插的位置，就可直接读出液体折射率值．则：
(1)若∠AOF=30°，OP3与OC的夹角为30°，则P3处所对应的折射率的值为______ ．
(2)图中P3、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？答：______
(3)做AO的延长线交圆周于K，K处所对应的折射率值应为______ ．
10.某同学利用“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，作出的光路
图及测出的相关角度如图甲所示．
甲
(1)此玻璃的折射率计算式为n=________(用图中的α、β表示)；
(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度________(选
填“大”或“小”)的玻璃砖来测量．
(3)若该同学用他测得的多组入射角θ 1与折射角θ 2作出sinθ 1−sinθ 2的图象如图乙所示，下列
判断不正确的是________．
乙
A.他做实验时，研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象
B.玻璃的折射率为0.67
C.玻璃的折射率为1.5
D.玻璃临界角的正弦值为0.67
-------- 答案与解析 --------
1.答案：ACD
知a光在玻璃中的传播速度解析：解：BC、由光路图可知a光偏折的大，所以n a>n b，关键v=c
n
比b光在玻璃中的传播速度小，故B错误，C正确；
A、折射率大，频率大，由λ=c f知a光波长比b光波长短，故A正确；
λ知，用a光照射得到条纹间距小，故D正确；
D、双缝干涉时，根据△x=L
d
E、根据光路可逆知光线一定能从下表面射出，不会发生全反射，故E错误；
故选：ACD。

根据光路图，根据光线的偏折程度比较两色光的折射率大小，从而比较出频率的大小和波长的大小，通过波长大小，结合双缝干涉条纹间距公式比较条纹间距的大小。

解决本题的突破口在于通过光线的偏折程度比较出光的折射率大小，知道折射率、频率、波长等大小关系。

2.答案：AB
解析：解：A、为了减小角度测量的相对误差，入射角应适当大一些。

但不能太大，否则出射光线太弱，故A正确。

B、该同学在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c，由此确定出射光线的方向，故B正确。

C、由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于下表面的入射角，根据光路可逆性原理可知，光线一定会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的内表面发生全反射。

故C错误。

D、该实验方法的原理是折射定律，也能用来测量其他透明介质的折射率，故D错误。

故选：AB。

为了减小实验的误差，入射角应适当大一些。

在插大头针d时，使d挡住a、b的像和c。

根据光路可逆性分析知道光会在玻璃砖内表面不会发生全反射。

该实验方法也能测量其他透明体的折射率。

解决本题的关键是理解和掌握实验的原理和实验的方法，其中实验原理是实验的核心，要掌握光路可逆性，分析全反射现象能否发生。

3.答案：AB
能
CD
解析：解：(1)图中P1P2作为入射光线，OO′是折射光线，设光线在玻璃砖上表面的入射角为i，折射角为r，则由几何知识得到：
sini=AB
AO
，
sinr=CD
OC
，又AO=OC，
则折射率为：
n=sini
sinr =AB
CD。

(2)用插针法“测定玻璃砖折射率”的实验原理是折射定律为：n=sini
sinr
只要作出光路图，能找出入射角和折射角即可求出折射率，所以本方法可以求出不两边不平行的玻璃砖的折射率；
故答案为：AB
CD
；能。

(1)根据几何知识求出入射角和折射角的正弦值，再求解折射率。

(2)根据折射定律进行分析，明确实验原理，即可确定能否求出折射率。

本题考查了插针法测量玻璃砖折射率的实验，关键是明确明确实验原理，记牢注意事项，明确实验方法的准确应用。

4.答案：光学d e
解析：光学面若被手接触污染，会影响观察效果，增加实验误差，故玻璃砖的光学面不能用手直接触摸；计算玻璃砖折射率时，需分别将c点与d和e点连接，作出出射光线，连接c、d时，入射光ab的折射角更大，计算出的折射率更小；又因长方体玻璃砖两光学面平行，出射光线与入射光线应该平行，根据图中d、e两点的位置，用e点作出的出射光线与入射光线更接近于平行，误差更小。

5.答案：①用手触摸光学面，拿玻璃砖当尺子用；②不变
解析：解：①不当之处有：用手触摸光学面，拿玻璃砖当尺子用。

②如右图所示，
虚实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图，而实线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光
得知，测得的折射率将不变。

路图，通过比较发现，入射角和折射角没有变化，则由折射定律n=sini
sinr
故答案为：
①用手触摸光学面，拿玻璃砖当尺子用。

(答出任意一点即可得分)。

②不变。

①根据操作规程分析知道不当之处有：用手触摸光学面，拿玻璃砖当尺子用。

②“测定玻璃折射率”的实验原理是折射定律n=sini
，通过作光路图，将玻璃砖向上平移的光路图
sinr
与未向上平移的光路图进行比较，分析入射角和折射角是否变化，由折射定律分析折射率的变化。

本题要掌握实验原理：折射定律，采用作图分析实验误差，关键要紧扣实验原理进行分析。

6.答案：1)CD；(2)如图所示，sini。

sinγ
解析：解：(1)根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线。

实验的过程中，要先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在玻璃砖另一侧观察，调整视线使P1的像被P2的像挡住，接着在眼睛所在一侧相继又插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。

故AB错误，CD正确；
(2)光路如图所示，需要测量的量是图中的角i和角γ，
；
故折射率为：n=sini
sinγ。

故答案为：(1)CD；(2)如图所示，sini
sinγ
根据实验的原理，连接P1、P2表示入射光线，连接P3、P4表示出射光线，连接两光线与玻璃砖的交点，即为折射光线，才能作出光路图，求解折射率。

用插针法测定玻璃折射率实验的原理是折射定律n=sini
，根据实验原理可知在插上两枚大头针P3、
sinγ
P4时，要使P3挡住P1、P2的像，使P4挡住P3和P1、P2的像。

用插针法测定玻璃砖折射率时，大头针间的距离和入射角都应适当大些，可减小角度引起的相对误差，提高精度。

7.答案：(1)另一侧
(2)否
(3)AC
解析：
本题是插针法测定玻璃砖的折射率，实验原理是折射定律，采用单位圆法处理数据比较方便，同时掌握实验原理，注意实验操作事项。

(1)明确实验原理，需要确定经过玻璃砖折射后的折射光线，由此可得；
(2)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上；
(3)为了取得较好的实验效果，根据实验原理分析可知：玻璃砖上下表面不一定要平行，选择的入射角应尽量大些；大头针应垂直地插在纸面上；大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，这样可以减小测量的相对误差。

(1)实验时，先在玻璃砖的一侧插两枚大头针P1和P2以确定入射光线AO;接着，眼睛在玻璃砖的另一侧观察所插的两枚大头针P1和P2，同时通过插第三、第四枚大头针来确定从玻璃砖射出的光线;
(2)实验中要求四枚大头针的针尖在同一视线上，而不是针帽;
(3)A.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些时，相同的距离误差，引起的角度误差会减小，故A符合题意;
B.用插针法测定折射率时，玻璃砖两表面不一定要平行，故B不符合题意;
C.为了准确确定入射光线和折射光线，选用尽可能细的笔画线，故C符合题意;
D.为了减小测量的相对误差，选择的入射角应尽量大些，效果会更好，但不是接近90°，故D不符合题意。

8.答案：(1)光路如图所示：；(2)所标角度如图所示：
；；(4)小一些；(5)1.5。

解析：
(1)光在同一种均匀介质中沿直线传播，可做出光路图；
(2)由入射角与折射角定义标出角度；
(3)由折射率定义式可知计算折射率的公式；
(4)由发生全反射条件分析入射角变化情况；
(5)由题中所给图象斜率表示物理意义求解折射率。

掌握实验的原理是正确求解的关键。

(1)连接P3、P4与CD⌢交于一点，此交点即为光线从玻璃砖中射出的位置，由于P1、P2的连线与AB⌢的交点即为光线进入玻璃砖的位置，连接两交点即可作出玻璃砖中的光路，如图所示。

(2)连接O点与光线在AB⌢上的入射点即为法线，作出入射角和折射角如图中i、r所示。

(3)由折射定律可得。

(4)为了保证能在CD⌢上有出射光线，实验过程中，光线在AB⌢上的入射角应适当小一些，才不会使光线在CD⌢上发生全反射。

(5)图像的斜率k=sin i
sin r
=n，由题图乙可知斜率为1.5，即该玻璃的折射率为1.5。

故答案为：(1)光路如图所示：；(2)所标角度如图所示：
；；(4)小一些；(5)1.5。

9.答案：√3；P4；1
解析：解：(1)由图看出，入射角为i=∠AOF=30°，折射角r=∠EOP3=60°，则P3处所对应的折
射率的值为n=sinr
sini =sin60°
sin30°
=√3．
(2)P4处对应的入射角较大，根据折射定律，n=sinr
sini
，可知P4处对应的折射率较大．
(3)作AO的延长线交圆周于K，这种情况下折射角与折射角相等，则知K处所对应的折射率的值是1．
故答案为：(1)√3；(2)P4；(3)1．
(1)确定出折射角与折射角，由折射定律求解折射率．
(2)折射角相同，通过比较入射角的大小，比较哪个位置对应的折射率大．
(3)作AO的延长线交圆周于K，折射角与折射角相等，则知K处所对应的折射率的值是1．
本题是折射定律的应用，确定折射角和折射角是基础，要注意的是折射率不等于sini
sinr
，要紧扣折射率
定义的条件．
10.答案：(1)cosα
cosβ
(2)大(3)D
解析：(1)据题意可知入射角为90°−α，折射角为90°−β，则玻璃的折射率为n=sin(90°−α)
sin(90°−β)=cosα
cosβ
．
(2)玻璃砖越宽，光线在玻璃砖内的传播方向越容易确定，测量结果越准确．故应选用宽度大的玻璃砖来测量．
(3)由sinθ 1−sinθ 2图象可知，sinθ1
sinθ2=1
0.67
≈1.5>1，故光是从空气射入玻璃的，入射角为θ 1，A
正确．由折射率的定义知n=1.5，B错误，C正确．由临界角定义知临界角的正弦值sin C=1
n
=0.67，D正确．。