2025版高考物理考點(diǎn)題型歸納總結(jié)（含答案）考點(diǎn)74　實(shí)驗(yàn)十九　測(cè)量玻璃的折射率

考點(diǎn)74實(shí)驗(yàn)十九測(cè)量玻璃的折射率強(qiáng)基固本對(duì)點(diǎn)練1.同學(xué)們用“插針?lè)ā睖y(cè)玻璃的折射率，如圖甲所示．(1)下列說(shuō)法正確的是______．A．實(shí)驗(yàn)中，可以將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線(xiàn)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(dāng)大些C．測(cè)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?lè)ā盌．若光線(xiàn)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(xué)為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫(huà)出的bb′比實(shí)際向外側(cè)平移了一些(如圖乙所示)，其他操作均正確無(wú)誤，并仍以aa′和bb′為折射面畫(huà)出了光路圖，這樣測(cè)出的折射率將______(填“偏大”“偏小”或“不變”).(3)一位同學(xué)手頭有圓規(guī)和刻度尺但沒(méi)有量角器，在完成了光路圖以后，以O(shè)點(diǎn)為圓心，OA為半徑畫(huà)圓，交OO′延長(zhǎng)線(xiàn)于C點(diǎn)，過(guò)A點(diǎn)和C點(diǎn)作垂直法線(xiàn)的直線(xiàn)，與法線(xiàn)的交點(diǎn)分別為B點(diǎn)和D點(diǎn)，如圖丙所示．用刻度尺測(cè)得AB的長(zhǎng)度為x1，CD的長(zhǎng)度為x2，則玻璃磚的折射率n＝________________________(用測(cè)量的字母表示).2．在“測(cè)玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)中：(1)如圖1，用插針?lè)y(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法中正確的是______．A.若不小心用手觸摸了光學(xué)表面，不會(huì)影響測(cè)量B．為減少測(cè)量誤差，P1、P2的連線(xiàn)與法線(xiàn)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(dāng)取大些D．bb′界面一定要與aa′平行，否則會(huì)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(lái)測(cè)量．(3)在該實(shí)驗(yàn)中，光線(xiàn)是由空氣射入玻璃磚，根據(jù)測(cè)得的入射角和折射角的正弦值畫(huà)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中畫(huà)出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導(dǎo)致界面a′畫(huà)到圖中虛線(xiàn)位置，而在作光路圖時(shí)界面a仍為開(kāi)始所畫(huà)的，則所測(cè)得的折射率將________(填“偏大”“偏小”或“不變”).3．如圖甲所示，在測(cè)量玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)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(huà)出一條直線(xiàn)，并在線(xiàn)上豎直插上兩枚大頭針P1和P2，再?gòu)溺R的右側(cè)觀(guān)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(biāo)出大頭針P3、P4的位置(圖中已標(biāo)出).為測(cè)量該種玻璃的折射率，兩位同學(xué)分別用圓規(guī)及刻度尺作出了完整光路和若干條輔助線(xiàn)，如圖乙、丙所示．能夠僅通過(guò)測(cè)量ED、FG的長(zhǎng)度便可正確計(jì)算出折射率的是圖____選填(“乙”或“丙”)，所測(cè)玻璃折射率的表達(dá)式n＝____(用代表線(xiàn)段長(zhǎng)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(xué)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(cè)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(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)將步驟補(bǔ)充完整．(1)將白紙用圖釘固定在平整木板上，在白紙上畫(huà)出光學(xué)元件的橫截面圖，標(biāo)好對(duì)應(yīng)關(guān)系，把光學(xué)元件放在白紙上，使它的橫截面與圖中畫(huà)線(xiàn)對(duì)齊；(2)在O點(diǎn)豎直插大頭針P1.(3)選擇合適的點(diǎn)豎直插大頭針P2，在BC外側(cè)調(diào)整視線(xiàn)觀(guān)察到大頭針P1和P2的像在一條直線(xiàn)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(xué)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(biāo)系xOy，Ox軸與OC重合，Oy軸與OA重合，用刻度尺測(cè)出P2、P3和P4在直角坐標(biāo)系xOy中的坐標(biāo)P2(2，1.5)，P3(7，7)，P4(10，11).則此光學(xué)元件折射率測(cè)量值為n＝__________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)；Ⅱ.根據(jù)小組的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，下列哪些措施能夠提高實(shí)驗(yàn)精確度__________．A．應(yīng)選用較粗的大頭針完成實(shí)驗(yàn)B．應(yīng)選用較細(xì)的大頭針完成實(shí)驗(yàn)C．插在光學(xué)元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當(dāng)小些D．插在光學(xué)元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當(dāng)大些5．[2023·廣東卷]某同學(xué)用激光筆和透明長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率，實(shí)驗(yàn)過(guò)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(biāo)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(diǎn)水平入射，到達(dá)ef面上的O點(diǎn)后反射到N點(diǎn)射出．用大頭針在白紙上標(biāo)記O點(diǎn)、M點(diǎn)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(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)與ef面的邊界交于P點(diǎn)，如圖(a)所示③用刻度尺測(cè)量PM和OM的長(zhǎng)度d1和d2.PM的示數(shù)如圖(b)所示，則d1為_(kāi)_______cm．測(cè)得d2為3.40cm(3)利用所測(cè)量的物理量，寫(xiě)出玻璃磚折射率的表達(dá)式n＝________；由測(cè)得的數(shù)據(jù)可得折射率n為_(kāi)_______(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)(4)相對(duì)誤差的計(jì)算式為δ＝eq\f(測(cè)量值－真實(shí)值,真實(shí)值)×100%.為了減小d1、d2測(cè)量的相對(duì)誤差，實(shí)驗(yàn)中激光在M點(diǎn)入射時(shí)應(yīng)盡量使入射角________．

考點(diǎn)74實(shí)驗(yàn)十九測(cè)量玻璃的折射率1．答案：(1)BC(2)偏小(3)eq\f(x1,x2)解析：(1)實(shí)驗(yàn)中，不能將玻璃磚界面當(dāng)尺子畫(huà)界線(xiàn)，A錯(cuò)誤；大頭針P1和P2及P3和P4之間的距離適當(dāng)大些時(shí)，引起的角度誤差會(huì)減小，B正確；只要操作正確，任何形狀的玻璃磚均可用“插針?lè)ā睖y(cè)量折射率，C正確；由幾何知識(shí)可知，光線(xiàn)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(xiàn)一定會(huì)從下表面射出，折射光線(xiàn)不會(huì)在玻璃磚的下表面發(fā)生全反射，D錯(cuò)誤．(2)如圖所示作圖得到的光路圖和實(shí)際光路圖相比，入射角沒(méi)有變化，折射角的測(cè)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(xué)元器件時(shí)切忌用手觸摸“工作面”，以防臟污甚至腐蝕光學(xué)面造成永久的損壞，A錯(cuò)誤；為減少測(cè)量誤差，入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，即P1、P2的連線(xiàn)與法線(xiàn)NN′的夾角應(yīng)盡量大些，B錯(cuò)誤；為了減小作圖誤差，將出射光線(xiàn)確定得更準(zhǔn)確些，P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)取大些，C正確；測(cè)折射率時(shí)，只要操作正確，與玻璃磚形狀無(wú)關(guān)，故玻璃的兩個(gè)光學(xué)面aa′、bb′不平行，對(duì)玻璃折射率的測(cè)定結(jié)果沒(méi)有影響，D錯(cuò)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(lái)測(cè)量，寬度越大，出射光線(xiàn)的側(cè)位移越大，折射角的測(cè)量越準(zhǔn)確，故為了減小誤差應(yīng)選用寬度大的玻璃磚來(lái)測(cè)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(shí)驗(yàn)過(guò)程中，畫(huà)出界面a后，不小心將玻璃磚向上平移了一些，導(dǎo)致界面a畫(huà)到圖中虛線(xiàn)位置，而在作光路圖時(shí)界面a仍為開(kāi)始所畫(huà)的，實(shí)際光線(xiàn)如圖中的O′Q所示，而作圖光線(xiàn)如圖中OQ所示，導(dǎo)致折射角偏小，所測(cè)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(xiàn)，故正確的操作步驟為BD.(2)根據(jù)題意，過(guò)P3、P4做一條直線(xiàn)與AC邊相交于H，并以入射點(diǎn)O為圓心做一個(gè)圓，與入射光線(xiàn)相交于D，與OH連線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)相交于G，過(guò)O點(diǎn)做法線(xiàn)，過(guò)D點(diǎn)做法線(xiàn)的垂線(xiàn)交于E，過(guò)G點(diǎn)做法線(xiàn)的垂線(xiàn)交于F,由圖可知sinα＝eq\f(DE,DO)，sinβ＝eq\f(FG,OG)，DO＝OG，可得僅通過(guò)測(cè)量ED、FG的長(zhǎng)度便可正確計(jì)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(diǎn)豎直插大頭針，在BC外側(cè)調(diào)整視線(xiàn)觀(guān)察到大頭針P1和P2的像在一條直線(xiàn)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(xì)的大頭針完成實(shí)驗(yàn)，這樣可準(zhǔn)確確定光線(xiàn)的傳播方向，故A錯(cuò)誤，B正確；插在光學(xué)元件同側(cè)的兩枚大頭針間的距離應(yīng)適當(dāng)大些，這樣可減小確定光線(xiàn)方向時(shí)產(chǎn)生的誤差，C錯(cuò)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，