2025版高考物理考點題型歸納總結(jié)（含答案）考點74　實驗十九　測量玻璃的折射率

考點74實驗十九測量玻璃的折射率強基固本對點練1.同學們用“插針法”測玻璃的折射率，如圖甲所示．(1)下列說法正確的是______．A．實驗中，可以將玻璃磚界面當尺子畫界線B．為了減小作圖誤差，大頭針P1、P2和P3、P4之間的距離應(yīng)適當大些C．測梯形玻璃磚、三角形玻璃磚和半圓形玻璃磚的折射率均可用“插針法”D．若光線的入射角θ1較大，有可能在bb′面發(fā)生全反射，所以在bb′一側(cè)就看不到P1、P2的像(2)一位同學為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的bb′比實際向外側(cè)平移了一些(如圖乙所示)，其他操作均正確無誤，并仍以aa′和bb′為折射面畫出了光路圖，這樣測出的折射率將______(填“偏大”“偏小”或“不變”).(3)一位同學手頭有圓規(guī)和刻度尺但沒有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點為圓心，OA為半徑畫圓，交OO′延長線于C點，過A點和C點作垂直法線的直線，與法線的交點分別為B點和D點，如圖丙所示．用刻度尺測得AB的長度為x1，CD的長度為x2，則玻璃磚的折射率n＝________________________(用測量的字母表示).2．在“測玻璃的折射率”實驗中：(1)如圖1，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗中，下列說法中正確的是______．A.若不小心用手觸摸了光學表面，不會影響測量B．為減少測量誤差，P1、P2的連線與法線NN′的夾角應(yīng)盡量小些C．為了減小作圖誤差，P3和P4的距離應(yīng)適當取大些D．bb′界面一定要與aa′平行，否則會有誤差(2)如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度______(填“大”或“小”)的玻璃磚來測量．(3)在該實驗中，光線是由空氣射入玻璃磚，根據(jù)測得的入射角和折射角的正弦值畫出的圖像如圖2所示，從圖像可知玻璃磚的折射率等于__________．(4)如圖3所示，在實驗過程中畫出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導致界面a′畫到圖中虛線位置，而在作光路圖時界面a仍為開始所畫的，則所測得的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”).3．如圖甲所示，在測量玻璃折射率的實驗中，兩位同學先在白紙上放好截面是正三角形ABC的三棱鏡，并確定AB和AC界面的位置．然后在棱鏡的左側(cè)畫出一條直線，并在線上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再從鏡的右側(cè)觀察P1和P2的像．(1)此后正確的操作步驟是________．A．插上大頭針P3，使P3擋住P2的像B．插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像C．插上大頭針P4，使P4擋住P3的像D．插上大頭針P4，使P4擋住P1、P2的像和P3(2)正確完成上述操作后，在紙上標出大頭針P3、P4的位置(圖中已標出).為測量該種玻璃的折射率，兩位同學分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線，如圖乙、丙所示．能夠僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率的是圖____選填(“乙”或“丙”)，所測玻璃折射率的表達式n＝____(用代表線段長度的字母ED、FG表示).培優(yōu)提能模擬練4.[2024·湖北省武漢市六校聯(lián)考]如圖所示的陰影部分ABC為一透明光學元件的橫截面，AC為圓心在O的eq\f(1,4)圓弧面，ABCO構(gòu)成正方形．現(xiàn)要測定該元件的折射率，可供選用的器材還有：大頭針、筆、刻度尺、圓規(guī)、平整的木板、圖釘、白紙．Ⅰ.某小組進行了如下的實驗操作，請將步驟補充完整．(1)將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫出光學元件的橫截面圖，標好對應(yīng)關(guān)系，把光學元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫線對齊；(2)在O點豎直插大頭針P1.(3)選擇合適的點豎直插大頭針P2，在BC外側(cè)調(diào)整視線觀察到大頭針P1和P2的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針P3、P4，使P3擋住__________，P4擋住__________；(4)移去大頭針和光學元件，記錄好P2、P3和P4的孔洞位置，在固定好的白紙上作出直角坐標系xOy，Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合，用刻度尺測出P2、P3和P4在直角坐標系xOy中的坐標P2(2，1.5)，P3(7，7)，P4(10，11).則此光學元件折射率測量值為n＝__________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)；Ⅱ.根據(jù)小組的實驗過程，下列哪些措施能夠提高實驗精確度__________．A．應(yīng)選用較粗的大頭針完成實驗B．應(yīng)選用較細的大頭針完成實驗C．插在光學元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當小些D．插在光學元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當大些5．[2023·廣東卷]某同學用激光筆和透明長方體玻璃磚測量玻璃的折射率，實驗過程如下：(1)將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標記玻璃磚的邊界(2)①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點水平入射，到達ef面上的O點后反射到N點射出．用大頭針在白紙上標記O點、M點和激光筆出光孔Q的位置②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作QM連線的延長線與ef面的邊界交于P點，如圖(a)所示③用刻度尺測量PM和OM的長度d1和d2.PM的示數(shù)如圖(b)所示，則d1為________cm．測得d2為3.40cm(3)利用所測量的物理量，寫出玻璃磚折射率的表達式n＝________；由測得的數(shù)據(jù)可得折射率n為________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(4)相對誤差的計算式為δ＝eq\f(測量值－真實值,真實值)×100%.為了減小d1、d2測量的相對誤差，實驗中激光在M點入射時應(yīng)盡量使入射角________．

考點74實驗十九測量玻璃的折射率1．答案：(1)BC(2)偏小(3)eq\f(x1,x2)解析：(1)實驗中，不能將玻璃磚界面當尺子畫界線，A錯誤；大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當大些時，引起的角度誤差會減小，B正確；只要操作正確，任何形狀的玻璃磚均可用“插針法”測量折射率，C正確；由幾何知識可知，光線在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根據(jù)光路可逆原理可知，光線一定會從下表面射出，折射光線不會在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射，D錯誤．(2)如圖所示作圖得到的光路圖和實際光路圖相比，入射角沒有變化，折射角的測量值偏大，由n＝eq\f(sini,sinr)知折射率偏?。?3)由幾何關(guān)系可知sini＝eq\f(AB,OA)＝eq\f(x1,R)，sinr＝eq\f(CD,OC)＝eq\f(x2,R)，則玻璃磚的折射率為n＝eq\f(sini,sinr)＝eq\f(x1,x2).2．答案：(1)C(2)大(3)1.5(4)偏大解析：(1)手拿光學元器件時切忌用手觸摸“工作面”，以防臟污甚至腐蝕光學面造成永久的損壞，A錯誤；為減少測量誤差，入射角應(yīng)適當大一些，即P1、P2的連線與法線NN′的夾角應(yīng)盡量大些，B錯誤；為了減小作圖誤差，將出射光線確定得更準確些，P3和P4的距離應(yīng)適當取大些，C正確；測折射率時，只要操作正確，與玻璃磚形狀無關(guān)，故玻璃的兩個光學面aa′、bb′不平行，對玻璃折射率的測定結(jié)果沒有影響，D錯誤．(2)如果有幾塊寬度不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量，寬度越大，出射光線的側(cè)位移越大，折射角的測量越準確，故為了減小誤差應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來測量．(3)根據(jù)折射率定義公式有n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，代入數(shù)據(jù)可得玻璃磚的折射率為n＝eq\f(0.6,0.4)＝1.5.(4)在實驗過程中，畫出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導致界面a畫到圖中虛線位置，而在作光路圖時界面a仍為開始所畫的，實際光線如圖中的O′Q所示，而作圖光線如圖中OQ所示，導致折射角偏小，所測得的折射率偏大．3．答案：(1)BD(2)丙eq\f(DE,FG)解析：(1)根據(jù)題意可知，然后應(yīng)插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上大頭針P4，使P4擋住P3和P1、P2的像，從而確定出射光線，故正確的操作步驟為BD.(2)根據(jù)題意，過P3、P4做一條直線與AC邊相交于H，并以入射點O為圓心做一個圓，與入射光線相交于D，與OH連線的延長線相交于G，過O點做法線，過D點做法線的垂線交于E，過G點做法線的垂線交于F,由圖可知sinα＝eq\f(DE,DO)，sinβ＝eq\f(FG,OG)，DO＝OG，可得僅通過測量ED、FG的長度便可正確計算出折射率，題圖丙所示正確．根據(jù)幾何關(guān)系可得，折射率為n＝eq\f(sinα,sinβ)＝eq\f(DE,FG).4．答案：Ⅰ.(3)P1、P2的像P3和P1、P2的像(4)1.33Ⅱ.BD解析：Ⅰ.(3)選擇合適的點豎直插大頭針，在BC外側(cè)調(diào)整視線觀察到大頭針P1和P2的像在一條直線上，再豎直插上兩枚大頭針，使P3擋住P1和P2的像，P4擋住和P1、P2和P3的像；(4)設(shè)入射角為i，折射角為r，P2(x2，y2)，P3(x3，y3)，P4(x4，y4)，則有n＝eq\f(sinr,sini)，而sinr＝eq\f(y4－y3,\r(（x4－x3）2＋（y4－y3）))，sini＝eq\f(y2,\r(xeq\o\al(2,2)＋yeq\o\al(2,2)))，代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得n≈1.33.Ⅱ.應(yīng)選用較細的大頭針完成實驗，這樣可準確確定光線的傳播方向，故A錯誤，B正確；插在光學元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當大些，這樣可減小確定光線方向時產(chǎn)生的誤差，C錯誤，D正確．5．答案：(2)③2.25(2.24～2.26均可)(3)eq\f(d2,d1)1.51(1.50～1.52均可)(4)小一些解析：(2)③毫米刻度尺的分度值為eq\f(1cm,10)＝0.1cm，