高三物理-实验十四知能优化演练-新人教版.doc

高三物理 实验十四知能优化演练 新人教版
1. 测定玻璃的折射率时, 为了减小实验误差, 应该注意的是(　　)
A. 玻璃砖的宽度宜大些
B. 入射角应尽量小些
C. 大头针应垂直地插在纸面上
D. 大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
解析: 选ACD.本实验的误差来源主要是对角度的描绘与测量, 因此要求插大头针时两大头针间距应较大, 测量角时, 应使入射角稍大些, 但不宜过大. 故A、C、D正确.
2. 如图13－3－7所示,

图13－3－7
某同学做测定玻璃折射率实验时, 用他测得的多组入射角θ1和折射角θ2作出sinθ1－sinθ2图线如图所示. 下列判断中正确的是(　　)
A. 他做实验时, 光线是由空气射入玻璃的
B. 他做实验时, 光线是由玻璃射入空气的
C. 玻璃的折射率为0.67
D. 玻璃的折射率为1.5
解析: 选AD.由图像可知入射角θ1大于折射角θ2, 说明光线是由空气射入玻璃, A正确, B错误. 玻璃的折射率n＝sinθ1/sinθ2＝1/0.67＝1.5, C错, D正确.
3.一块玻璃砖有两个相互平行的表面, 其中一个表面是镀银的(光线不能通过此表面). 现要测定此玻璃的折射率. 给定的器材还有: 白纸、铅笔、大头针4枚(P1、P2、P3、P4)、带有刻度的直角三角板、量角器.

图13－3－8

实验时, 先将玻璃砖放到白纸上, 使上述两个相互平行的表面与纸面垂直. 在纸上画出直线aa′和bb′, aa′表示镀银的玻璃表面, bb′表示另一表面, 如图13－3－8所示. 然后在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2(位置如图13－3－8). 用P1、P2的连线表示入射光线.
(1)为了测量折射率, 应如何正确使用大头针P3、P4?
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试在题图中标出P3、P4的位置.
(2)然后, 移去玻璃砖与大头针. 试在题图中通过作图的方法标出光线从空气射到玻璃中的入射角i与折射角r.简要写出作图步骤.
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(3)写出用i、r表示的折射率公式为n＝________.
解析: (1)在bb′一侧观察P1、P2(经bb′折射、aa′反射, 再经bb′折射)的像, 在适当的位置插上P3, 使得P3与P1、P2的像在一条直线上, 即让P3挡住P1、P2的像; 再插上P4, 让它挡住P2(或P1)和P3的像, P3、P4的位置如图所示;

(2)①过P1、P2作直线与bb′交于O;
②过P3、P4作直线与bb′交于O′;
③利用刻度尺找到OO′的中点M;
④过O点作bb′的垂线CD, 过M点作bb′的垂线与aa′相交于N, 如图所示, 连接ON;
⑤∠P1OD＝i, ∠CON＝r;
(3)由折射率的定义可得n＝.
答案: 见解析
4. 在利用插针法测定玻璃砖折射率的实验中, 如图13－3－9所示:

图13－3－9

(1)张明同学在纸上正确画出玻璃砖的两个界面aa′和bb′后, 不自觉地碰了玻璃砖使它向aa′方向平移了少许, 如图13－3－9所示, 则他测出的折射率值将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(2)李杨同学在画界面时, 不自觉地将两界面aa′、bb′间距画得比玻璃砖宽度大些, 如图13－3－10所示, 则他测得的折射率将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

图13－3－10

解析: (1)如图甲所示, 张明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, 因此折射率不变.

(2)如图乙所示, 李扬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.
答案: 不变　偏小
5. 如图13－3－11所示, 画有直角坐标系xOy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.

图13－3－11

某学生在用上述方法测量玻璃的折射率时, 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了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, 则玻璃的折射率n＝________.
解析: “在y＜0的区域内, 不管眼睛放在何处, 都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像”的原因是当光线射到O点时发生了全反射, 即入射角太大, 故应减小入射角, 具体做法是: 在白纸上画一条与y轴正方向夹角较小的直线OA, 把大头针P1、P2竖直地插在所画的直线上, 直到在y＜0的区域内透过玻璃砖能够看到P1、P2的像.
按实验的要求, 所插入的大头针应该在同一条光路上, 因此确定P3位置的方法是: 在y＜0的区域移动眼睛的位置, 当看到P1、P2重合时, 在眼睛与O点间任取一点, 即可作为P3.
由折射率的定义得n＝.
答案: 见解析
6. 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13－3－12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, 而且总使得液面与直径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, 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:

图13－3－12

(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、P4两位置哪一处所对应的折射率值大？
答: ________________________________________________________________________.　　　　　　　　
(3)作AO的延长线交圆周于K, 求K处所对应的折射率值.
解析: (1)根据折射定律n＝,
题中θ1＝60°, θ2＝∠AOF＝30°,
所以n＝＝1.73.
(2)图中P4对应的入射角大于P3所对应的入射角, 所以P4处对应的折射率大.
(3)因A、O、K在一条直线上, 入射角等于折射角, 所以K处对应的折射率为1.
答案: (1)1.73　(2)P4　(3)1
7. (实验创新)小明同学设计了一个用刻度尺测半圆形玻璃砖折射率的实验(如图13－3－13所示), 他进行的主要步骤是:

图13－3－13

A. 用刻度尺测玻璃砖的直径AB的大小d
B. 先把白纸固定在木板上, 将玻璃砖水平放置在白纸上, 用笔描出玻璃砖的边界, 将玻璃砖移走, 标出玻璃砖的圆心O、直径AB、AB的法线OC
C. 将玻璃砖放回白纸的原处, 长直尺MN紧靠A点并与直径AB垂直放置
D. 调节激光器, 使PO光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心O, 并使长直尺MN的左右两端均出现亮点, 记下左侧亮点到A点距离x1, 右侧亮点到A点的距离x2.则:
(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式n＝________.
(2)关于上述实验以下说法正确的是________.
A. 在∠BOC的范围内, 改变入射光PO的入射角, 直尺MN上可能只出现一个亮点
B. 左侧亮点到A点的距离x1一定小于右侧亮点到A点的距离x2
C. 左侧亮点到A点的距离x1一定大于右侧亮点到A点的距离x2
D. 要使左侧亮点到A点的距离x1增大, 应减小入射角

解析: (1)作出光路图如图所示, 折射光线交于MN上的E点, 反射光线交于MN上的F点. 折射率等于折射角的正弦与入(反)射角的正弦的比, 即
n＝＝＝ .
(2)当入射角大于等于临界角时, 发生全反射, 则只有反射光线照射到MN上, 所以MN上可能只出现一个亮点, 故A项正确; 由图知, θ角大于α角, 所以左侧亮点到A的距离总是比右侧亮点到A点的距离小, 故B正确, C项错误; 要想左侧亮点到A点的距离增大, 必须减小折射角, 由折射率公式可知, 要减小折射角, 必须减小入射角, 故D项正确.
答案: (1) 　(2)ABD

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用心 爱心 专心