2019-2020年高中物理 第四章 光 第二節(jié) 測(cè)定介質(zhì)的折射率自我小測(cè) 粵教版選修3-4.doc
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2019-2020年高中物理 第四章 光 第二節(jié) 測(cè)定介質(zhì)的折射率自我小測(cè) 粵教版選修3-4 1光線透過(guò)空氣中的平行平面厚玻璃板,圖4-2-8所示的四種情況中正確的是( ) 圖4-2-8 2在用兩面平行的玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的實(shí)驗(yàn)中,其實(shí)驗(yàn)光路如圖4-2-9所示,對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些具體問(wèn)題,下列意見(jiàn)正確的是( ) 圖4-2-9 A.為了減少作圖誤差,P3和P4的距離應(yīng)適當(dāng)取大些 B.為了減少測(cè)量誤差,P1、P2的玻璃磚界面的夾角應(yīng)取大一些 C.若P1、P2的距離較大時(shí),通過(guò)玻璃磚會(huì)看不到P1、P2的像 D.若P1、P2連線與法線NN′交角較大時(shí),有可能在bb′面就發(fā)生全反射,所以在bb′一側(cè)就看不到P1、P2的像 3某同學(xué)做測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn),操作時(shí)將玻璃磚的界線aa′、bb′畫(huà)好后誤用另一塊寬度稍窄的玻璃磚,如圖4-2-10所示虛線,實(shí)驗(yàn)中除仍用原界線外,其他操作都正確,則測(cè)玻璃的折射率將( ) 圖4-2-10 A.偏大 B.偏小 C.不影響結(jié)果 D.不能確定 4某同學(xué)做“測(cè)定玻璃的折射率”實(shí)驗(yàn)時(shí),已得到對(duì)一塊平行玻璃磚(圖中MNQP)的實(shí)驗(yàn)光路圖,因未及時(shí)處理數(shù)據(jù),過(guò)一段時(shí)間后拿出原圖一看,不知被誰(shuí)在MN一側(cè)多畫(huà)了幾道“光線”,如圖4-2-11所示,則a、b、c、d中,________線才是他實(shí)驗(yàn)中得到的光線. 圖4-2-11 5在測(cè)定玻璃的折射率的實(shí)驗(yàn)中,若所用的玻璃磚的兩個(gè)表面aa′和bb′嚴(yán)重不平行,如圖4-2-12所示,則 ( ) 圖4-2-12 A.和bb′平行于aa′時(shí)一樣能順利地完成測(cè)定n的目的 B.當(dāng)入射角大于某一數(shù)值時(shí),光線將在bb′界面發(fā)生全反射,使玻璃磚內(nèi)的光路無(wú)法確定 C.即使在發(fā)生上述全反射時(shí),仍可以用插針?lè)ù_定玻璃磚內(nèi)的光路 D.用兩面平行的玻璃磚,當(dāng)入射角足夠大時(shí)也會(huì)在bb′界面發(fā)生全反射,使玻璃磚內(nèi)的光路無(wú)法確定 6與其他實(shí)驗(yàn)類(lèi)似,本實(shí)驗(yàn)為了消除偶然誤差,應(yīng)換用不同的多個(gè)入射角做實(shí)驗(yàn),最后求出折射率的平均值.在處理數(shù)據(jù)時(shí),可以sinr為橫軸,sini為縱軸,畫(huà)實(shí)驗(yàn)圖象,所畫(huà)的圖象應(yīng)是________線,該圖象的________是玻璃的折射率的平均值. 7測(cè)定玻璃磚折射率的實(shí)驗(yàn)如圖4-2-13所示,把玻璃磚放在白紙上之前應(yīng)先在紙上畫(huà)好圖上的三條直線,它們分別是________、________、________,最后按正確的要求插上大頭針P3、P4,P3、P4的位置決定了光線________的方位,從而確定了折射光線________的方向. 圖4-2-13 8如圖4-2-14所示,用某種透光物質(zhì)制成的三棱鏡ABC;在垂直于AC面的直線MN上插兩枚大頭針P1、P2,在AB面的左側(cè)透過(guò)棱鏡觀察大頭針P1、P2的像,調(diào)整視線方向,直線P1的像________,再在觀察的這一側(cè)先后插上兩枚大頭針P3、P4,使P3________,P4________.記下P3、P4的位置,移去大頭針和三棱鏡,過(guò)P3、P4的位置作直線與AB面相交于D,量出該直線與AB面的夾角為45;則該透光物質(zhì)的折射率n=________,請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出正確完整的光路圖. 圖4-2-14 9一位同學(xué)模仿用玻璃磚測(cè)定玻璃折射率的方法,改用玻璃三棱鏡測(cè)定如圖4-2-15所示玻璃的折射率,主要步驟如下: 圖4-2-15 A.在白紙上放一玻璃三棱鏡并畫(huà)出它的三邊AB、BC、CA; B.以AB為界面畫(huà)一條線段DO作為入射光線,并在DO上豎直地插上兩枚大頭針P1和P2; C.在AC的一側(cè)豎直地插大頭針P3時(shí),用眼睛觀察并調(diào)整視線,要使P3能同時(shí)擋住P1和P2的像; D.同樣在AC的一側(cè)再豎直地插上大頭針P4時(shí),用眼睛觀察并調(diào)整視線,要使P4同時(shí)能擋住P3和P1、P2的像; E.記下P3、P4的位置,移去玻璃三棱鏡,過(guò)P3、P4引直線O′E與AC交于O′,過(guò)O點(diǎn)畫(huà)界面AB的法線NN′. 你能否根據(jù)他的實(shí)驗(yàn)記錄求出玻璃的折射率呢?如果能,請(qǐng)你在圖上標(biāo)出入射角和折射角,并用三角函數(shù)值表示玻璃的折射率. 10某同學(xué)由于沒(méi)有量角器,他在完成了光路圖以后,以O(shè)點(diǎn)為圓心,10.00 cm為半徑畫(huà)圓,分別交線段OA于A點(diǎn),交OO′連線的延長(zhǎng)線于C點(diǎn),過(guò)A點(diǎn)作法線NN′的垂線AB交NN′于B點(diǎn),過(guò)C點(diǎn)作NN′的垂線CD交NN′于D點(diǎn),如圖4-2-16所示.用刻度尺量得OB=8.00 cm,CD=4.00 cm,由此可得出玻璃的折射率n=________. 圖4-2-16 11為了測(cè)定光在透明的有機(jī)玻璃中的傳播速度,實(shí)驗(yàn)室中可提供的器材有:矩形有機(jī)玻璃磚(長(zhǎng)約40 cm)、秒表、平行光光源、刻度尺、三角板、白紙、大頭針若干等.已知真空中的光速是c=3.00108 m/s. (1)請(qǐng)從上述器材中選出必需的器材來(lái)測(cè)量光速. (2)說(shuō)明測(cè)量光速的方法和要測(cè)量的量,并給出計(jì)算光速的公式. 12半徑為R的玻璃半圓柱體,橫截面積如圖4-2-17所示,圓心為O,兩條平行單色紅光沿截面射向圓柱面,方向與底面垂直,光線1的入射點(diǎn)A為圓柱面的頂點(diǎn),光線2的入射點(diǎn)為B,∠AOB=60,已知該玻璃對(duì)紅光的折射率n=. 圖4-2-17 (1)求兩條光線經(jīng)柱面和底面折射后的交點(diǎn)與O點(diǎn)的距離d; (2)若入射的是單色藍(lán)光,則距離d將比上面求得的結(jié)果大還是??? 參考答案 1解析:光線從空氣中射入玻璃時(shí),是由光疏介質(zhì)至光密介質(zhì),入射角i應(yīng)大于折射角,即i>r,透過(guò)玻璃板后,出射光線應(yīng)該與入射光線平行,即i′=i,光線發(fā)生了側(cè)移. 根據(jù)以上的分析,可知B是正確的,其余各圖都不符合分析得出的結(jié)論. 答案:B 2解析:實(shí)驗(yàn)時(shí),盡可能將大頭針豎直插在紙上,且P1和P2之間,P2與O點(diǎn)之間,P3與P4之間,P3與O′之間距離要稍大一些,入射角θ1應(yīng)適當(dāng)大一些,以減小測(cè)量角度的誤差,但入射角不宜太大,也不宜太小. 答案:AB 3解析:對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響,會(huì)使測(cè)定的折射率比真實(shí)的折射率偏小.由于所畫(huà)玻璃的寬度比實(shí)際寬度大,使入射點(diǎn)O向左移,折射點(diǎn)向右移.使得所畫(huà)的折射角r′比實(shí)際折射角r偏大,如右上圖所示,因?yàn)閚=,所以測(cè)得折射率偏?。? 答案:B 4解析:出射光線和入射光線應(yīng)平行,因此入射光線不會(huì)是d,如圖所示,根據(jù)光路圖,出射光線O′B相對(duì)入射光線AO向左下方側(cè)移,因此,題中符合條件的入射光線是C. 答案:C 5解析:aa′與bb′不平行,仍可用插針?lè)y(cè)玻璃磚的折射率.因?yàn)槟芊裾_地測(cè)出n值,取決于第一次折射的入射角i1和折射角r1的測(cè)量是否準(zhǔn)確,而i1和r1的測(cè)量是否準(zhǔn)確取決于兩點(diǎn):一是玻璃中的光路是否準(zhǔn)確;二是作兩次折射的法線時(shí),是否保證了法線和玻璃的兩平面垂直.如果玻璃中的光路是準(zhǔn)確的,每條法線都與發(fā)生折射的平面垂直,就可以準(zhǔn)確地測(cè)出折射率.但從bb′界面出射的光線不再與從aa′界面入射的光線平行了. 當(dāng)入射角大于某一數(shù)值時(shí),光線將在bb′界面上發(fā)生全反射,使光線不能從bb′界面射出,故此時(shí)不能用插針?lè)ù_定玻璃磚內(nèi)的光路.如果要完成測(cè)量任務(wù),必須使第一次入射的入射角較?。? 當(dāng)用兩面平行的玻璃磚時(shí),無(wú)論入射角為多大,也不會(huì)在bb′界面上發(fā)生全反射,因?yàn)楣饽軓目諝庵姓凵淙氩Aе校鶕?jù)光路可逆,光也可折射出去,故A、C、D錯(cuò),選B. 答案:B 6解析:所畫(huà)的圖象應(yīng)是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的傾斜直線,因?yàn)閷?duì)于確定的玻璃磚,當(dāng)sini增大,sinr也隨之增大,但比值為一恒量,其比值為此直線的斜率(tanα=n=),也為玻璃的折射率的平均值. 答案:直線 直線的斜率 7解析:理解光的折射原理,能夠分清入射光線、法線、折射光線所在的位置,結(jié)合圖中的幾何圖形,對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析. 答案:aa′ NN′ AO OO′ BO′ 8解析:通過(guò)作圖找出BC面上的反射點(diǎn)、AB面上的出射點(diǎn),則由幾何知識(shí)可得各角的大小如下圖所示,則n==,其實(shí)驗(yàn)原理與用兩面平行的玻璃磚相同,故P1的像讓P2的像擋住,P3擋住P1、P2的像,P4應(yīng)擋住P3以及P1、P2的像. 根據(jù)題意以及光的反射定律和折射定律正確作出光路圖,由幾何關(guān)系找出入射角和反射角,并利用光路的可逆性即可算出物體的折射率. 答案:讓P2的像擋住 擋住P1、P2的像 擋住P3以及P1、P2的像 9解析:該同學(xué)采用的方法是插針?lè)?,?shí)驗(yàn)方法及步驟正確,光路圖也準(zhǔn)確無(wú)誤,故可測(cè)出折射率. 利用插針?lè)ù_定光的入射點(diǎn)及出射點(diǎn),進(jìn)而就確定了入射光線和折射光線,這種方法不僅適用于玻璃磚,同時(shí)對(duì)三棱鏡、圓柱體等也是適用的. 答案:能 θ1=∠DON為入射角,θ2=∠O′ON′為折射角 n= 10解析:由折射定律得n== 因?yàn)镺A=OC, 所以n====1.5. 答案:1.5 11解析:所需器材有:矩形有機(jī)玻璃條、刻度尺、木板、白紙和大頭針.用插針?lè)ǖ贸龉馔ㄟ^(guò)有機(jī)玻璃條的光路,如下圖所示,在空氣和有機(jī)玻璃的界面上,AO是入射光線,OB是折射光線,作出法線ON.取OA′=OB′,作A′E⊥ON,B′F⊥ON,測(cè)出A′E和B′F.折射率n===,則有機(jī)玻璃中的光速v=c. 答案:(1)矩形有機(jī)玻璃條、刻度尺、木板、白紙和大頭針 (2)略 v=c 12解析:(1)如下圖所示,i1=60,r1=30,i2=30,r2=60,光線1不發(fā)生偏折. OC==, d==. (2)玻璃對(duì)藍(lán)光折射比紅光大,藍(lán)光偏折更明顯,故d變?。? 答案:(1) (2)小- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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