高中物理第2节 科学测量:玻璃的折射率课后测评

4.2科学测量：玻璃的折射率同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

一、选择题（共15题）

1．“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好玻璃砖，和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和，用“+”表示大头针的位置， 然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针和，在插和时，应使（        ）

A．只挡住的像 B．只挡住的像 C．同时挡住、的像

2．小戈老师在实验室做“测定玻璃的折射率”实验，他发现实验桌上有一块呈长方体的透明厚玻璃砖，他还找来了一支激光笔、一块泡沫板、一张白纸、几颗大头针，就开始做了。他操作时发现当大头针遮挡住细激光束时，大头针上会有耀眼光斑（如图甲所示），此时按下大头针，就可在白纸上记下激光束经过的一个位置。请问小戈老师要完成图乙所示光路至少需要几根大头针（　　）

A．1根 B．2根 C．3根 D．4根

3．在“测定玻璃的折射率”实验中，下列做法正确的是（　　）

A．入射角应适当小些

B．为了测量的准确性，必须选用平行玻璃砖来测量

C．在白纸上放好玻璃砖后，可以用铅笔贴着光学面画出界面

D．应选用细的大头针完成实验

4．在“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（　　）

A．P3只挡住P1的像

B．P4只挡住P2的像

C．P3同时挡住P1、P2的像

D．P3插在P1、P2的延长线上

5．物理学是一门以实验为基础的科学，实验是物理的灵魂。对于下列各实验及现象，说法正确的是（　　）

A．甲图中，两根通电方向相反的长直导线相互排斥，是因为同种电荷之间存在相互排斥的库仑力

B．乙图中，若在ab的两端接上恒定的直流电源，开关闭合后接在cd端的表头示数始终不为0

C．丙图中，使M摆偏离平衡位置后释放，在振动稳定后，与M球质量最接近的小球将获得最大的振幅

D．丁图中，若玻璃砖的a、两面不平行，按照丁图中的实验方法，同样可以测定玻璃砖的折射率

6．如图所示，在做“测量玻璃的折射率”实验时，先在白纸上放好一块两面平行的玻璃砖，描出玻璃砖的两个边MN和PQ，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，再插上大头针P3、P4，然后做出光路图，根据光路图计算得出玻璃的折射率。关于此实验，下列说法中正确的是（　　）

A．大头针P4 须挡住P3及P1、P2的像

B．入射角越大，折射率的测量越准确

C．利用量角器量出i1、i2，可求出玻璃砖的折射率

D．如果误将玻璃砖的边PQ画到P′Q′，折射率的测量值将偏大

7．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，某同学在画玻璃砖下界面bb′时，上界面与aa′直线离开了一段距离，但aa′与bb′仍然平行，如图所示．如果其他操作不变，他测得玻璃砖的折射率比真实值将：（        ）

A．偏大 B．偏小

C．仍然准确 D．以上均有可能

8．某同学测定玻璃砖的折射率。如图所示，半圆形玻璃砖的直径边界为EF、半圆弧边界为ECF，CD垂直EF并过圆心O。某次实验中，他沿OA画一条直线，并在OA线上适当位置竖直插上两枚大头针P1、P2；放上玻璃砖后，在另一侧依次寻找合适位置竖直插上大头针P3、P4，移走玻璃砖和大头针后，过P3、P4针孔作出直线OB，OB可看成沿OA入射的光透过玻璃砖后的折射光线。下列选项正确的是（　　）

A．测定折射率的表达式为

B．作图时必需在纸上画出EF边界和ECF边界

C．沿AO方向看去，P1会挡住P2、P3、P4

D．实验中∠AOC可以取0~90°之间的任意值

9．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙、丙三位同学在纸上画出的界面aa′，bb′与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，其中甲、丙两同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以aa′，bb′为界面画光路图。下列说法正确的是（　　）

A．甲同学测得的折射率与真实值相比偏大 B．甲同学测得的折射率与真实值相同

C．乙同学测得的折射率与真实值相比偏小 D．乙同学测得的折射率与真实值相同

10．如图，用插针法测定玻璃折射率的实验中，以下说法正确的是（       ）

(1)及之间的距离适当大些，可以提高准确度

(2)及之间的距离取得小些，可以提高准确度

(3)入射角尽量大些，可以提高准确度

(4)入射角太大，折射光线会在玻璃砖的内表面发生全反射，使实验无法进行

(5)的间距、入射角的大小均与实验的准确度无关

A．(1)(3)

B．(2)(4)

C．(3)(5)

D．(1)(4)

11．某同学做测定玻璃的折射率实验，如图所示，按正确的方法在白纸上插大头针a、b、c、d，下列说法正确的是（　　）

A．为使实验效果明显，实验中入射角只可取45°

B．插大头针d时，应使其挡住大头针a、b的像和c

C．若入射角太大，光会在玻璃砖下表面PQ内侧发生全反射

D．该实验方法只能测量上下两面平行的玻璃砖的折射率

12．在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，某同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系如图所示。光从以夹角射入玻璃砖，从射出，该同学其他实验操作均正确，且均以、为界面画光路图，下列说法正确的是（　　）

A．若增大，在另一侧可能观察不到出射光线

B．用不同颜色的光照射大头针，测得该玻璃砖的折射率相同

C．该同学测得的折射率与真实值相比偏大

D．该同学测得的折射率与真实值相比偏小

13．在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中：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。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（　　）

A．甲测得折射率偏大，乙测得折射率偏小

B．甲测得折射率偏小，乙测得折射率不变

C．甲测得折射率不变，乙测得折射率偏小

D．甲测得折射率不变，乙测得折射率不变

14．某同学利用平行玻璃砖测量玻璃的折射率，按插针法步骤正确操作，借助刻度尺完成了光路图。该同学有圆规，却没有量角器，他就以O点为圆心，15.00cm为半径画圆，分别交入射光线于A点，交直线OOʹ的延长线于C点。分别过A、C点作法线NNʹ的垂线交NNʹ于B、D点，如图所示。用刻度尺测得AB=9.00cm，CD=6.00cm，则说法正确的是（　　）

①玻璃的折射率n＝     ②玻璃的折射率n＝

③若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率会受到影响

④若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率不会受到影响

A．①③ B．②③ C．①④ D．②④

15．小张用“插针法”测定玻璃的折射率。玻璃砖有4个光学面、、、，如图所示，其中、两面相互平行，实验中该同学对入射面和出射面的认识正确的是(     )

A．只能选用、两面

B．可以选用、两面

C．不能选用、两面

二、填空题（共4题）

16．在做“插针法测量玻璃砖的折射率”的实验中，对于如图所示的梯形玻璃砖（两个光学面不平行），实验结果可能是下列图中的___________。（请选择一个正确答案）

17．如图1所示，是利用插针法测定玻璃砖折射率的实验得到的光路图，玻璃砖的入射面AB和出射面CD并不平行，则：

（1）以入射点O为圆心，以R=5cm长度为半径画圆，与入射线PO交于M点，与折射线的延长线OQ交于F点，过M、F点分别向法线作垂线，量得MN=1.68cm，FE=1.12cm，则该玻璃砖的折射率n=________；

（2）若玻璃砖AB面与CD平行，但某同学操作时将界线aa'、bb'画好后误用另一块宽度稍窄的玻璃砖如图2所示，实验中除用原界线外，其他操作都正确，则测得玻璃的折射率将________

A．偏大 　　　　　　　B．偏小          C．不影响结果 　　　　D．不能确定

18．李明为了测出玻璃的折射率，他在平整的白纸上放一半径为R的半圆形玻璃砖，让一束白光乙30°的入射角自圆心O射入玻璃砖，圆弧上分别有红光和紫光射出，在白纸上标记截面MN、圆心O、两光束的出射点A和B，移走玻璃砖，测得A．B两点到法线的距离分别为，由此可得紫光在玻璃中的折射率为________；光在真空中的传播速度为c，红光在该玻璃砖中传播时间为_________

19．某同学利用“插针法”测定平行玻璃砖的折射率。

(1)将坐标纸用图钉钉在平木板上，画出界面和入射光线，并在入射光线上竖直插上两枚大头针P1、P2，再在另一侧竖直插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住_____的像，P4挡住_____。

(2)移去大头针和玻璃砖，过P3、P4所在处作出射光线，在坐标纸上记录的情况如图所示。虚线为以入射点O为圆心作出的圆，由此计算出玻璃砖的折射率为_____，光在玻璃中的传播速度为______m/s。（光在真空中的传播速度为c＝3.0×108 m/s，结果均保留两位有效数字）

三、综合题（共4题）

20．某同学做“测量玻璃的折射率”实验，操作时将玻璃砖的界线aa′、bb′画好后误用了另一块宽度稍窄的玻璃砖，如图所示。实验中除用原界线外，其他操作都正确，这样测得的玻璃折射率与真实值相比是偏大还是偏小?为什么?

21．如图所示，AOB为扇形玻璃砖，一细光束照射到AO面上的C点，入射光线与AO面的夹角为30°，折射光线平行于BO边，圆弧的半径为R，C点到BO面的距离为，AD⊥BO，∠DAO=30°，光在空气中的传播速度为c，求：

(1)玻璃砖的折射率；

(2)光在玻璃砖中传播的时间。

22．利用激光可测量玻璃的折射率。在如图所示的光路中，A为激光的出射点，O为半圆形玻璃砖横截面的圆心，AO过半圆顶点。从点A发出的光束与AO成α角，以入射角i入射到半圆弧上，出射光平行于AO，求此玻璃的折射率。

23．某同学做“测玻璃砖的折射率”的实验时，绘制的光路图如图所示，请通过尺规作图、刻度尺测量，求出该玻璃砖的折射率。（结果保留两位有效数字。）

参考答案：

1．C

2．A

3．D

4．C

5．D

6．A

7．B

8．C

9．D

10．A

11．B

12．D

13．C

14．D

15．B

16．B

17．     1.5     B

18．         

19．     P1、P2     P3及P1、P2的像     1.5     2.0×108

20．偏小

21．(1)；(2)

22．

23．1.7