2025版新教材高考物理復(fù)習(xí)特訓(xùn)卷考點(diǎn)92實(shí)驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率

考點(diǎn)92試驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率1.[2024·北京市朝陽區(qū)模擬]在“測(cè)定玻璃的折射率”試驗(yàn)中：（1）為了取得較好的試驗(yàn)效果，下列操作正確的是．A．選擇的入射角應(yīng)盡量小些B．大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上C．大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離盡量小些（2）小紅同學(xué)在測(cè)量入射角和折射角時(shí)，由于沒有量角器，在完成了光路圖以后，她以O(shè)點(diǎn)為圓心，OA為半徑畫圓，交OO′延長(zhǎng)線于C點(diǎn)，過A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直法線的直線分別交法線于B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖甲所示，她測(cè)得AB＝6cm，CD＝4cm，則可求出玻璃的折射率n＝．（3）小明在畫界面時(shí)，不當(dāng)心將兩界面aa′、bb′間距畫得比玻璃磚的寬度稍大些，如圖乙所示，則他測(cè)得的折射率（選填“偏大”“偏小”或“不變”）.（4）小明又設(shè)想用下面的方法測(cè)量液體的折射率：取一個(gè)半徑為r的圓形軟木塞，在它的圓心處垂直插上一枚大頭針，讓軟木塞浮在液面上，如圖丙所示．調(diào)整大頭針插入軟木塞的深度，使它露在外面的長(zhǎng)度為h，這時(shí)從液面上方的各個(gè)方向向液體中看，恰好看不到大頭針．利用測(cè)得的數(shù)據(jù)可求出液體的折射率n′＝．2.某同學(xué)在利用“插針法”測(cè)定一塊紅色直角三角形玻璃磚的折射率時(shí)發(fā)覺，由于玻璃的顏色較深，在另一側(cè)很難觀測(cè)到對(duì)側(cè)所插的針．他想到可以用試驗(yàn)室的紅色激光器來完成試驗(yàn)．如圖所示，他在木板上固定好白紙，放好玻璃磚，正確作出了界面MN、MP、NP，然后讓很細(xì)的激光平行于木板從玻璃磚的上界面MN入射．（1）由于激光很強(qiáng)，不能用眼睛干脆觀測(cè)，該同學(xué)通過在木板上插入被激光照亮的針來確定激光光路，正確的插針依次應(yīng)是．A.P1、P2、P3、P4B．P4、P3、P2、P1C．P1、P2、P4、P3D．P4、P3、P1、P2（2）若P1P2與MN垂直，用量角器量得圖中的θ1＝60°，θ2＝30°，則玻璃的折射率為．A．eq\r(3)B．eq\f(\r(3),3)C．eq\f(2\r(3),3)D．eq\f(\r(3),2)（3）若激光器正常發(fā)光，平行于MN從玻璃磚NP界面垂直射入玻璃磚，如圖中虛線箭頭所示．該同學(xué)發(fā)覺在MP一側(cè)始終找不到出射光線，則緣由是；該同學(xué)在MP一側(cè)沒有找到出射光線，但在MN一側(cè)找到了出射光線，他依舊用被激光照亮的針確定了激光在MN一側(cè)的出射光線和NP一側(cè)的入射光線，則測(cè)量后他計(jì)算出玻璃的折射率．（填“能”或“不能”）3.[2024·上海黃浦區(qū)二模]做測(cè)量玻璃折射率試驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們被分成若干試驗(yàn)小組，以下是其中兩個(gè)試驗(yàn)小組的試驗(yàn)狀況：（1）（多選）甲組同學(xué)在試驗(yàn)時(shí)，用他們測(cè)得的多組入射角i與折射角r作出sini-sinr圖像如圖甲所示，則下列判定正確的是．A．光線是從空氣射入玻璃的B．該玻璃的折射率約為0.67C．該玻璃的折射率約為1.5D．該玻璃置于空氣中時(shí)臨界角約為45°（2）乙組同學(xué)先畫出圖乙所示的坐標(biāo)系，再在y＜0區(qū)域放入某介質(zhì)（以x軸為界面），并通過試驗(yàn)分別標(biāo)記了折射光線、入射光線、反射光線通過的一個(gè)點(diǎn)，它們的坐標(biāo)分別為A（8，3）、B（1，－4）、C（7，－4），則：①入射點(diǎn)O′（圖中未標(biāo)出）的坐標(biāo)為；②通過圖中數(shù)據(jù)可以求得該介質(zhì)的折射率n＝．4.[2024·江蘇高三模擬]某同學(xué)在做“測(cè)定玻璃折射率”的試驗(yàn)時(shí)已經(jīng)畫好了部分圖線，如圖甲所示，并在入射光線AO上插上大頭針P1、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．（1）確定P3位置的方法正確的是；A．透過玻璃磚，P3攔住P2的像B．先插上P4大頭針，在靠近玻璃磚一側(cè)P3攔住P4的位置C．透過玻璃磚視察，使P3攔住P1、P2的像（2）作出光線在玻璃磚中和出射后光線的光路圖，并畫出玻璃磚中光線的折射角θ2；（3）經(jīng)過多次測(cè)量作出sinθ1-sinθ2的圖像如圖乙，玻璃磚的折射率為；（保留三位有效數(shù)字）（4）若該同學(xué)在確定P4位置時(shí)，被旁邊同學(xué)碰了一下，不當(dāng)心把P4位置畫的偏左了一些，則測(cè)出來的折射率；（填“偏大”“偏小”或“不變”）5.[2024·四川德陽二模]學(xué)校開展探討性學(xué)習(xí)，某探討小組的同學(xué)依據(jù)所學(xué)的光學(xué)學(xué)問，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示．在一圓盤上，過其圓心O作兩條相互垂直的直徑BC、EF，在半徑OA上，垂直于盤面插下兩枚大頭針P1、P2，并保持P1、P2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直進(jìn)入液體中，而且總使得液面與直徑BC相平，EF作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域視察P1、P2的像，并在圓周上插上大頭針P3，使P3正好攔住P1、P2的像，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周EC部分刻好了折射率的值，這樣只要依據(jù)P3所插的位置，就可干脆讀出液體折射率的值，則：（1）若∠AOF＝30°，OP3與OC的夾角為30°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為．（2）作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為．（3）你認(rèn)為圓周KC部分折射率刻度有什么特點(diǎn)？________________________________________________________________________________________________________________________________________________6.[2024·北京八十中三模]在“測(cè)定玻璃的折射率”的試驗(yàn)中，試驗(yàn)小組在白紙上放好玻璃磚MNPQ，畫出玻璃磚與空氣的兩個(gè)界面aa′和bb′（如圖）.（1）試驗(yàn)小組內(nèi)的三位學(xué)生在試驗(yàn)中①第一位學(xué)生在紙上正確畫出了玻璃磚的兩個(gè)折射面aa′和bb′.因不慎碰動(dòng)了玻璃磚，使它向aa′方向平移了一點(diǎn)（如圖1所示），以后的操作都正確無誤，并仍以aa′和bb′為折射面畫出了光路圖，這樣測(cè)出的折射率n的值將（選填“偏大”“偏小”或“不變”）；②其次位學(xué)生為了避開筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的aa′和bb′都比實(shí)際的折射面對(duì)外側(cè)平移了一些（如圖2所示）以后的操作都正確無誤，并仍以aa′和bb′為折射面畫出了光路圖，這樣測(cè)出的折射率n的值將（選填“偏大”“偏小”或“不變”）；③第三位學(xué)生的操作和所畫的光路圖都正確無誤，只是所用的玻璃磚的兩個(gè)折射面不平行（如圖3所示）.用這塊玻璃磚測(cè)出的折射率n的值將（選填“偏大”“偏小”或“不變”）；（2）另一試驗(yàn)小組的甲、乙、丙、丁四位同學(xué)試驗(yàn)中得到如圖所示的插針結(jié)果，由圖可知①?gòu)膱D上看，確定把針插錯(cuò)了的同學(xué)是；②從圖上看，測(cè)量結(jié)果精確度最高的同學(xué)是．7.[2024·浙江杭州二模]小明想測(cè)量一塊平行玻璃磚的折射率．（1）如圖所示，該玻璃磚的A、B面光滑，C、D面粗糙，下列說法正確的是（填字母）.A．假如A面被磨損會(huì)干脆影響到折射率的測(cè)量B．B面不宜干脆用手去觸碰C．C面不宜干脆用手去觸碰D．D面邊緣有缺損不會(huì)影響到折射率的測(cè)量（2）經(jīng)過一系列正確的操作（如圖），作圖得到如圖所示的圖樣，并測(cè)得A1A2＝A2A4＝40.0mm，A1A3＝20.0mm，A4A5＝12.8mm，則該玻璃磚的折射率為（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）.8.[2024·浙江溫州二模]在“測(cè)定玻璃的折射率”試驗(yàn)時(shí)：（1）下列做法正確的是；A．入射角越大，誤差越小B．畫出玻璃磚邊界面后，試驗(yàn)過程中玻璃磚就可以隨意移動(dòng)了C．插大頭針時(shí)，要盡量讓針處于豎直狀態(tài)且間距適當(dāng)遠(yuǎn)一些D．所用玻璃磚必需是平行玻璃磚，用其他形態(tài)的玻璃磚無法測(cè)得其折射率（2）某學(xué)生在插第三枚大頭針P3時(shí)，在視線中看到P1、P2兩枚大頭針“斷”成了a、b、c、d四截，如圖所示．正確的做法是讓P3同時(shí)攔?。瓵．a(chǎn)、bB．c、dC．a(chǎn)、cD．b、d9.[2024·江西南昌市八一中學(xué)三模]某小組用“插針法”測(cè)平行玻璃磚的折射率，如圖已確定好入射方向AO與玻璃磚界面aa′的夾角為α，插了兩枚大頭針P1和P2，1、2、3、4分別是四條直線：（1）在bb′側(cè)調(diào)整視察視線，另兩枚大頭針P3和P4可能插在線上（選填“1”“2”“3”或“4”）；（2）試驗(yàn)中畫出入射點(diǎn)與出射點(diǎn)的連線，并測(cè)得連線與玻璃磚界面aa′的夾角為β，則玻璃的折射率n＝；（3）若描出玻璃磚兩邊界線aa′、bb′后，不當(dāng)心將玻璃磚沿OA方向平移了一些再進(jìn)行試驗(yàn)，則折射率的測(cè)量值將（選填“偏大”“不變”或“偏小”）.考點(diǎn)92試驗(yàn)：測(cè)量玻璃的折射率1．答案：(1)B(2)1.5(3)偏小(4)eq\f(\r(r2＋h2),r)解析：(1)為了減小測(cè)量的相對(duì)誤差，選擇的入射角應(yīng)適當(dāng)大些，效果會(huì)更好，A錯(cuò)誤；為了精確確定入射光線和折射光線，大頭針應(yīng)垂直地插在紙面上，B正確；大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些，相同的距離誤差，引起的角度誤差會(huì)減小，角度的測(cè)量誤差會(huì)小些，C錯(cuò)誤．(2)題圖甲中P1P2作為入射光線，OO′是折射光線，設(shè)光線在玻璃磚上表面的入射角為i，折射角為r，則由幾何學(xué)問得到sini＝eq\f(AB,AO)，sinr＝eq\f(CD,OC)，AO＝OC，則折射率n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(AB,CD)＝1.5.(3)小明同學(xué)畫出的aa′和bb′都比實(shí)際側(cè)面對(duì)外側(cè)平移了一些，但在畫光路圖時(shí)，將入射點(diǎn)、出射點(diǎn)分別確定在aa′、bb′上，如圖實(shí)線表示實(shí)際的光路圖，虛線表示小明同學(xué)畫圖時(shí)的光路圖，入射角測(cè)量沒有誤差，而折射角偏大，則依據(jù)折射定律n＝eq\f(sini,sinr)，測(cè)出的折射率n將偏?。?4)由題意可知，大頭針上反射的光線到達(dá)水面恰好發(fā)生全反射時(shí)的光路圖如圖所示則發(fā)生全反射的臨界角C滿意sinC＝eq\f(r,\r(r2＋h2))sinC＝eq\f(1,n′)，則n′＝eq\f(\r(r2＋h2),r).2．答案：(1)B(2)A(3)激光在MP界面上發(fā)生了全反射能解析：(1)應(yīng)當(dāng)先插光路后面的針，否則光被攔住，后面的針無法確定位置，故正確的插針依次應(yīng)是P4、P3、P2、P1.故選B.(2)在MP界面上，由幾何關(guān)系知光的入射角為i＝30°，折射角為r＝60°，則玻璃的折射率為n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3)，故選A.(3)入射光線與MN平行，在MP一側(cè)沒有找到出射光線，說明光線在MP上發(fā)生了全反射，依據(jù)幾何關(guān)系可以求出光線在MN面上的入射角，由插針得出折射角，從而由折射率公式計(jì)算出折射率．3．答案：(1)AC(2)①(4，0)②eq\f(4,3)解析：(1)由圖可知，入射角大于折射角，故可知，光線是從空氣射入玻璃的，故A正確；由n＝eq\f(sini,sinr)可知，玻璃的折射率n＝eq\f(1,0.67)＝1.5，故B錯(cuò)誤，C正確；由sinC＝eq\f(1,n)可知，臨界角的正弦值為0.67，故D錯(cuò)誤．(2)①畫出三條光線如圖所示．依據(jù)折射光線與入射光線的對(duì)稱性，可知，入射點(diǎn)O′的橫坐標(biāo)為x＝eq\f(1＋7,2)cm＝4cm，故入射點(diǎn)O′的坐標(biāo)為(4，0).②設(shè)入射角為i，折射角為r.依據(jù)數(shù)學(xué)學(xué)問得：sini＝eq\f(3,\r(32＋42))＝0.6，sinr＝eq\f(4,\r(42＋32))＝0.8所以該介質(zhì)的折射率：n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(0.8,0.6)＝eq\f(4,3).4．答案：(1)C(2)見解析圖(3)1.50(4)偏小解析：(1)確定P3位置的方法正確的是：透過玻璃磚視察，使P3攔住P1、P2的像，故選C；(2)光路如圖：(3)依據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，圖像sinθ1－sinθ2的斜率等于折射率，由圖像可知玻璃磚的折射率為n＝eq\f(1,0.67)＝1.50(4)若該同學(xué)在確定P4位置時(shí)，被旁邊同學(xué)碰了一下，不當(dāng)心把P4位置畫的偏左了一些，則P4P3的連線與bb′的交點(diǎn)偏右，測(cè)得的折射角θ2偏大，則依據(jù)n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知，測(cè)出來的折射率偏?。?．答案：(1)eq\r(3)(2)1(3)越靠近K，折射率越小；越靠近C，折射率越大；刻度密度不勻稱；靠近C刻度稀疏，靠近K刻度密集；靠近K讀數(shù)誤差大解析：(1)依據(jù)光路可逆性由題圖可看出，折射角為i＝∠AOF＝30°，入射角r＝∠EOP3＝60°，則P3處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為n＝eq\f(sinr,sini)＝eq\f(sin60°,sin30°)＝eq\r(3).(2)作AO的延長(zhǎng)線交圓周于K，這種狀況下折射角與入射角相等，則知K處所對(duì)應(yīng)的折射率的值是1.(3)由圓周KC部分折射率n＝eq\f(sinr,sini)可知，越靠近K，折射率越小；越靠近C，折射率越大；刻度密度不勻稱；靠近C刻度稀疏，靠近K刻度密集；靠近K讀數(shù)誤差大．6．答案：(1)不變偏小不變(2)甲、乙丁解析：(1)同學(xué)1光路圖，如圖由圖可知n＝eq\f(sinα,sinβ)角度保持不變，所以n的值不變．同學(xué)2光路圖，如圖由圖可知n＝eq\f(sinα,sinβ)其中β變大，則n變小，即測(cè)量值偏?。瑢W(xué)3光路圖，如圖由于測(cè)量操作無誤，所以測(cè)量值等于真實(shí)值，即不變．(2)依據(jù)結(jié)果畫出的光路圖如圖所示連線可以發(fā)覺，甲的折射光線與入射光線處于法線的一側(cè)，針插錯(cuò)了．乙同學(xué)的入射光線與折射光線在同始終線上，確定針也插錯(cuò)了．丁同學(xué)插針的位置距離較大，誤差較小，所以測(cè)量結(jié)果精確度更高．7．答案：(1)BD(2)1.56解析：(1)玻璃上下表面不平行也能測(cè)出折射率，所以假如A面被磨損不會(huì)干脆影響到折射率的測(cè)量，故A錯(cuò)誤；手拿玻璃磚時(shí)，手只能接觸玻璃磚的粗糙面或棱，不能觸摸光滑的光學(xué)面，