高二物理选修34同步练习13章实验.docx
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高二物理选修34同步练习13章实验
基础夯实
1.(杭州高二检测)测定玻璃的折射率时,为了减小实验误差,应注意的是( )
A.玻璃砖的宽度宜大些
B.入射角应尽量小些
C.大头针应垂直的插在纸面上
D.大头针P1、P2及P3、P4之间的距离应适当大些
答案:
ACD
解析:
玻璃砖厚度大些,可减小测量误差;大头针垂直插在纸面上以及大头针P1与P2及P3与P4之间的距离适当大些,可减小确定光路方向时的误差。
A、C、D正确。
入射角较小时,测量误差较大,B错误。
2.在测定玻璃的折射率的实验中,对一块两面平行的玻璃砖,用插针法找出与入射光线对应的出射光线,现在甲、乙、丙、丁四位同学分别做出如图所示的四组插针结果。
(1)从图看,肯定把大头针插错了的同学是________。
(2)从图上看,测量结果准确度最高的同学是______。
答案:
(1)甲乙
(2)丁
解析:
光线透过平行玻璃砖时出射光线与入射光线平行,且从空气射入玻璃砖时入射角大于折射角,因而光线透出时相对于射入光线向右下侧发生偏移,另外,插针确定光路时,入射角稍大些好且插针相距稍远些好。
由上图可知,甲乙图中出射线向左上侧侧移不符合事实,肯定插错了,丙与丁相比较,前两者入射角及插针间距都比丁图小些,故丁同学测量最准确。
3.(姜堰市溱潼中学高二检测)在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中:
(1)甲同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后,不小心碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许,如图甲所示。
则他测出的折射率将__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(2)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,则他测得折射率__________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案:
(1)不变
(2)偏小
解析:
(1)如图A所示,甲同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角、折射角没有受到影响,因此测得的折射率将不变。
(2)如图B所示,乙同学利用插针法确定入射光线、折射光线后,测得的入射角不受影响,但测得的折射角比真实的折射角偏大,因此测得的折射率偏小。
4.
(2010·湖北黄冈中学高二检测)如图所示画有直角坐标系Oxy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的位置取得正确,测出角α和β,便可求得玻璃的折射率。
某学生在用上述方法测得玻璃的折射率时,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,不管眼睛放在任何处,都无法透过玻璃砖看到P1,P2的像,他应采取的措施是:
________,若他已透过玻璃砖看到P1,P2的像,确定P3位置的方法是:
________。
若他已正确地测得了α,β的值,则玻璃的折射线n=________。
答案:
再另画一条更接近y轴正方向的直线OA 把大头针P1,P2竖直地插在所画的直线上,直到在y<0区域内透过玻璃砖能看到P1,P2的像,再在适当的位置插上大头针P3,使P3挡住P1、P2的像
提示:
无法看到P1,P2的像是由于OA光线的入射角过大,发生全反射的缘故。
P3能挡住P1,P2的像说明OP3是OA的折射线。
5.某同学在测定一厚度均匀的圆形玻璃的折射率时,先在白纸上作一与圆形玻璃同半径的圆,圆心为O,将圆形玻璃平放在白纸上,使其边界与所画的圆重合。
在玻璃一侧竖直插两枚大头针P1和P2,在另一侧再先后插两枚大头针P3和P4,使从另一侧隔着玻璃观察时,大头针P4、P3和P2、P1的像恰在一直线上,移去圆形玻璃和大头针后,在图中画出:
(1)沿P1、P2连线方向的入射光线,通过圆形玻璃后的传播方向;
(2)光线在玻璃内的传播方向;
(3)过光线的入射点作法线,标出入射角i和折射角r;
(4)写出计算玻璃折射率的公式。
解析:
(1)P1P2光线为入射光线,P3P4为通过玻璃后的折射光线。
(2)O1O2光线为入射光线P1P2在玻璃中的折射光线。
(3)如图所示。
(4)n=
。
能力提升
1.用“插针法”测定透明半圆柱玻璃砖的折射率,O为玻璃截面的圆心,使入射光线跟玻璃砖的平面垂直,如图所示的四个图中P1、P2、P3和P4是四个学生实验插针的结果。
(1)在这四个图中肯定把针插错了的是__________。
(2)在这四个图中可以比较准确地测出折射率的是________。
计算玻璃的折射率的公式是________。
答案:
(1)AC
(2)D n=
解析:
将P1P2看做入射光线,P3P4看做出射光线,由图知,入射光线与界面垂直,进入玻璃砖后,传播方向不变,由作出的光路图可知A、C错误;而B中光路虽然正确,但入射角和折射角均为零度,测不出折射率,只有D能比较准确测出折射率,角度如图所示,其折射率:
n=
。
2.一个学生按照下图所示的小实验用广口瓶和直尺测定水的折射率,填写下述实验步骤中的空白。
①用______测出广口瓶瓶口内径d;
②在瓶内装满水;
③将直尺沿瓶口边缘____________插入水中;
④沿广口瓶边缘向水中直尺正面看去,若恰能看到直尺的0刻度(即图中A点),同时看到水面上B点刻度的像恰与A点的像相重合;
⑤若水面恰与直尺的C点相平,读出______________和______________的长度;
⑥由题中所给条件,可以计算水的折射率为______。
答案:
直尺,竖直,
,
,n=
3.(2010·江西白鹭洲中学高二检测)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,设计了一个测量液体折射率的仪器,如图所示。
在一圆盘上,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的像,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P3所插的位置,就可直接读出液体折射率的值,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、P4两位置中________(填“P3”或“P4”)处所对应的折射率大。
(3)作AO的延长线交圆周于K,K处所对应的折射率值应为________。
(4)若保持∠AOF=30°不变,用该装置能测量的最大折射率的值不超过________。
答案:
(1)
(2)P4 (3)1 (4)2
4.在“测定玻璃折射率”的实验中
(1)操作步骤如下:
①先在白纸上画出一条直线aa′代表两种介质的界面,过aa′上的O点画出界面的法线NN′,并画一条线段AO作为入射光线。
②把长方形玻璃砖放在白纸上,使它的长边跟aa′对齐。
③在线段AO上竖直地插上两枚大头针P1、P2,透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像。
调整视线方向,直到P1的像被P2挡住。
再在观察的这一侧插两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2的像,P4挡住P1、P2的像和P3,记下P3、P4的位置。
④移去大头针和玻璃砖,连接P3、P4作为折射光线,测量出入射角θ1与折射角θ2,填入表格中。
上述操作步骤中存在严重的缺漏,应作的补充是
___________________________________________________
___________________________________________________
(2)实验中测出了多组入射角θ1与折射角θ2,并作出了sinθ1-sinθ2图象如图。
则下列说法正确的是________。
A.实验时,光线是由空气射入玻璃
B.实验时,光线是由玻璃射入空气
C.玻璃的折射率为0.67
D.玻璃的折射率为1.5
答案:
(1)见解析
(2)BD
解析:
(1)步骤②中应在白纸上画出玻璃砖的另一个界面bb′,步骤④中应通过P3、P4的连线与bb′的交点O′和aa′上的入射点O,作出玻璃砖中的光线OO′。
(2)由图可看出入射角θ1小于折射角θ2,因此,光线应该是由玻璃射入空气;则玻璃折射率n=
=
=1.5,所以选项B、D正确。