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简答题

(1)如图1所示,某同学在“测定玻璃的折射率”的实验中,先将白纸平铺在木板上并用图钉固定,玻璃砖平放在白纸上,然后在白纸上确定玻璃砖的界面aa′和bb′.O为直线AO与aa′的交点.在直线OA上竖直地插上P1、P2两枚大头针.

①该同学接下来要完成的必要步骤有______

A.插上大头针P3,使P3仅挡住P2的像

B.插上大头针P3,使P3挡住P1的像和P2的像

C.插上大头针P4,使P4仅挡住P3

D.插上大头针P4,使P4挡住P3和P1、P2的像

②过P3、P4作直线交bb′于O′,过O′作垂直于bb′的直线NN′,连接OO′.测量图1中角α和β的大小.则玻璃砖的折射率n=______.

③如图2所示,该同学在实验中将玻璃砖界面aa′和bb′的间距画得过宽.若其他操作正确,则折射率的测量值______准确值(选填“大于”、“小于”或“等于”).

(2)在“测定金属的电阻率”的实验中,某同学进行了如下操作:

①用毫米刻度尺测量接入电路中的金属丝的有效长度l.再用螺旋测微器测量金属丝的直径D,某次测量结果如图3所示,则这次测量的读数D=______mm.

②为了合理选择实验方案和器材,首先使用欧姆表(×1挡)粗测拟接入电路的金属丝的阻值R.欧姆调零后,将表笔分别与金属丝两端连接,某次测量结果如图4所示,则这次测量的读数R=______Ω.

③使用电流表和电压表准确测量金属丝的阻值.为了安全、准确、方便地完成实验,除电源(电动势为4V,内阻很小)、待测电阻丝、导线、开关外,电压表应选用______,电流表应选用______,滑动变阻器应选用______(选填器材前的字母).

A.电压表V2(量程3V,内阻约3kΩ)

B.电压表V1(量程15V,内阻约15kΩ)

C.电流表A1(量程600mA,内阻约1Ω)

D.电流表A2(量程3A,内阻约0.02Ω)

E.滑动变阻器R1(总阻值10Ω,额定电流2A)       

F.滑动变阻器R2(总阻值100Ω,额定电流2A)

④若采用图5所示的电路测量金属丝的电阻,电压表的左端应与电路中的______点相连(选填“a”或“b”).若某次测量中,电压表和电流表读数分别为U和I,请用上述直接测量的物理量(D、l、U、I)写出电阻率ρ的计算式:ρ=______.

⑤铜        1.710-8Ω•m钨        5.310-8Ω•m康铜      5.010-7Ω•m锰铜      4.410-7Ω•m镍铬合金  1.110-6Ω•m

所列的是一些材料在20°C时的电阻率.实验中使用的金属丝是方框中列出的某一种材料.某次实验中,测得金属丝的长度为52.80cm,直径为0.495mm,阻值为2.9Ω.则金属丝的材料为______(选填金属名称).

正确答案

(1)①确定P3大头针的位置的方法是大头针P3能挡住P1、P2的像,则P3必定在出射光线方向上.所以确定P3大头针的位置的方法是大头针P3能挡住P1、P2的像.确定P4大头针的位置的方法是大头针P4能 挡住P1、P2P3的像,故选BD.

②测定玻璃砖折射率的原理是折射定律n=

③作图时,玻璃砖应与所画的边界相齐.该同学的做法中,出射光线的侧向偏移距离小于理论的侧向偏移距离,所以测量出的折射角要小于真实的折射角,导致测量值偏小.

(2)①螺旋测微器在读数时,要先读主尺刻度,再读可动刻度,即:0.5mm+1.6×0.01=0.516mm

②欧姆表的读数:3×1=3Ω

③电流表和电压表在使用的过程中,要使指针尽量偏转到之间;电源的电动势4v,所以电压表选择量程为3V的电压表A;待测电阻的数值约3Ω,所以流过电流表的最大电流:I==1A,所以要选择0.6A的电流表C;分压式接法中,滑动变阻器要选择小电阻,所以滑动变阻器选择较小的E.

④由于待测电阻的电阻值比较小,所以要使用电流表外接法,即要连在b端;

根据欧姆定律:R=和电阻定律:R=ρ,所以:ρ=

⑤代人数据计算得:ρ==1.056Ω•m所以金属丝的材料为镍铬合金.

故答案为:(1)①B D; ②; ③小于

(2)①0.516 (0.515~0.519);②3Ω;③A C E; ④b  ; ⑤镍铬合金

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简答题

一块玻璃砖用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。

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,如图所示。然后,在白纸上竖直插上两枚大头针P1、P2、(位置如图)。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?________________________________________________________________________。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到玻璃中的入射角θ1与折射角θ2。简要写出作图步骤。________________________________________________________________________

(3)写出θ1、θ2表示的折射率公式为n=__________。

正确答案

(1)在bb'一侧观察P1,P2(经bb'折射aa'反射,再经bb'折射后)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)的像和P3。P3、P4的位置如图

(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利用刻度尺打到OO'的中点M;

④过O点作bb'的垂线CD,过M点作bb'与垂线与aa'相交与N,如图所示,连接ON;

⑤∠P1OD=

(3)

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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(如图所示),他进行的主要步骤是:

A.用刻度尺测玻璃砖的直径的大小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、直径的法线C.将玻璃砖放回白纸的原处,长直尺紧靠点并与直径垂直放置

D.调节激光器,使光线从玻璃砖圆弧面沿半径方向射向圆心,并使长直尺的左右两端均出现亮点,记下左侧亮点到点距离1,右侧亮点到点的距离2。则:

(1)小明利用实验数据计算玻璃折射率的表达式=________。

(2)关于上述实验以下说法正确的是________。

A.在∠的范围内,改变入射光的入射角,直尺上可能只出现一个亮点

B.左侧亮点到点的距离1一定小于右侧亮点到点的距离2C.左侧亮点到点的距离1一定大于右侧亮点到点的距离2

D. 要使左侧亮点到点的距离1增大,应减小入射角

正确答案

(1)

(2)ABD

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简答题

做测定玻璃折射率实验时,同学们被分成若干实验小组,以下是其中某两个实验小组的实验情况:

(1)甲组在实验时,用他们测得的多组入射角i与折射角γ作出sini~sinγ图像如图甲所示,请你判断下列说法哪些是正确的

[     ]

A、做实验时,研究的是光线从空气射入玻璃的折射现象

B、玻璃的折射率为0.67

C、玻璃的折射率为1.5

D、玻璃临界角的正弦值为0.67

(2)乙组同学通过实验在图乙所示的坐标系中标出三个点的位置坐标,其中A(8,3)、B(1,-4)、C(7,-4)分别为折射光线、入射光线、反射光线通过的三点,且坐标系中,y≥0处为真空,y<0处为某介质。

①请在图中画出三条光线;

②入射点O`的坐标为______________;

③通过数据和光路图可以求得该介质的折射率n=______________。

       

正确答案

(1)ACD

(2)①

②(4,0)

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填空题

(1)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行.正确操作后,做出的光路图及测出的相关角度如图所示.①玻璃的折射率计算式为n=______(用图中的θ1、θ2表示);②如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减少误差,应选用宽度______(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量.

(2)在《测定玻璃的折射率》的实验中,已画好玻璃砖界面的两直线aa′和bb′后,不慎误将玻璃砖向上平移,如图中的虚线所示,若其他操作正确,则测得的折射率将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)

正确答案

(1)①由几何知识得:光线在玻璃砖上表面折射时的入射角为i=90°-θ1,折射角为r=90°-θ2,由折射定律得:

   n==.②选用宽度大的玻璃砖来测量,可减小角度产生的误差.

(2)如右图所示,实线表示将玻璃砖向上平移后实际的光路图,而虚线是未将玻璃砖向上平移时作图时所采用的光路图,通过比较发现,入射角和折射角没有变化,则由折射定律n=得知,测得的折射率将不变.

故答案为:

(1)①n=.②大

(2)不变

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如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。

(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当是:______________________;

(2)若该同学实验操作规范准确,其记录情况如图所示。则该同学利用图示的记录情况可测得玻璃砖的折射率n=___________。

正确答案

(1)透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像

(2)1.5

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如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。

(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当是:__________________________。

(2)若该同学实验操作规范准确,其记录的情况如图所示。该同学还用圆规做了一个以O为圆心,半径与玻璃砖相同的半圆(如图中虚线所示),则玻璃砖的折射率值为_____________。

正确答案

(1)透过玻璃砖看,P3大头针应挡住P1、P2两枚大头针的像

(2)1.5

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填空题

如图所示,半圆形玻璃砖按图中实线位置放置,直边与BD重合.一束激光沿着半圆形玻璃砖的半径从圆弧面垂直BD射到圆心O点上.使玻璃砖绕O点逆时针缓慢地转过角度θ(θ<

90°),观察到折射光斑和反射光斑在弧形屏上移动.

①在玻璃砖转动过程中,以下说法正确的是______;

A.折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动

B.折射光斑的亮度逐渐变暗

C.折射角一定小于反射角

D.反射光线转过的角度为θ

②当玻璃砖转至θ=45°时,恰好看不到折射光线.则此玻璃砖的折射率n=______.

正确答案

①A、由于折射光线与入射光线旋转方向相同,则折射光斑在弧形屏上沿C→F→B方向移动.故A正确.

B、随着入射角增大,反射光增强,而折射光减弱,故折射光斑的亮度逐渐变暗.故B正确.

C、根据折射定律可知,折射角一定大于入射角,而反射角等于入射角,则折射角一定大于反射角.故C错误.

D、根据反射定律和几何知识得知,入射光线转过θ角,则反射光线转过2θ.故D错误.

故选AB

②当玻璃砖转至θ=45°时,恰好看不到折射光线,恰好发生了全反射,则得临界角C=45°,由临界角公式sinC=解得折射率n=

故答案为:

①AB;②

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在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,一位同学在纸上画出的界面ab、cd与矩形玻璃砖位置的关系分别如图所示,他的其他操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图.则这位同学测得的折射率与真实值相比______(填“偏大”、“偏小”或“不变”).

正确答案

作出实际的光路图如图红线所示,作出作图时的光路图,如图黑线所示,可知,折射角的测量值将偏大,入射角没有误差,所以根据折射定律n=,可知测得的折射率将偏小.

故答案为:偏小.

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在“测定玻璃折射率”的实验中,根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示.当光线是由空气射入玻璃砖时,则θ1和θ2中为入射角的是______;当光线由玻璃砖射入空气时,临界角的正弦值是______;从图线可知玻璃砖的折射率是______.

正确答案

当光从空气斜射入玻璃时,入射角大于折射角,故入射角的是θ1

折射率为:n===1.5;

当光线由玻璃砖射入空气时,发生全反射的临界角的正弦值是:sinC===0.67;

故答案为:θ1,0.67,1.50.

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简答题

某同学在测定一厚度均匀的圆柱形玻璃砖的折射率时,先在白纸上作一与圆柱形玻璃同半径的圆,圆心为O,将圆柱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的像恰在一条直线上。移去圆柱形玻璃和大头针后,得下图:

(1)在图中画出光线在玻璃内外的传播方向;

(2)在光线的入射点作法线,并标出光由空气射入玻璃的入射角i和折射角r,写出计算玻璃折射率的公式n=____________。

正确答案

(1)图“略”

(2)图“略”,

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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的像恰在同一直线上,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。

正确答案

(1)P1P2光线为入射光线,P3P4为通过圆形玻璃后的折射光线

(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)

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如图所示,某同学利用方格坐标纸测定半圆形玻璃砖的折射率,OA是画在纸上的直线,他在直线OA适当位置先后竖直插上P1、P2两枚大头针,如图放上玻璃砖(如粗黑线所示),然后插上P3、P4大头针。

(1)其中他确定P3大头针位置的方法应当是:_____________________________________;

(2)若该同学实验操作规范准确,其记录情况如图所示。则该同学利用图示的记录情况可测得玻璃砖的折射率n=___________。

正确答案

(1)透过玻璃砖看,P3大头针挡住P1、P2两枚大头针的像

(2)1.5

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某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率,所用的玻璃砖两面平行。正确操作后,作出的光路图及测出的相关角度如图所示。

(1)此玻璃的折射率计算式为n=________(用图中的θ1、θ2表示);

(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择,为了减小误差,应选用宽度________(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量。

正确答案

(1)(或) 

(2)大

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简答题

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,在一个圆盘上,过其圆心O做两条互相垂直的直径BC、EF。在半径OA上,垂直盘面插上两枚大头针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,而且总使夜面与直径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,就可以直接读出液体折射率的值。

(1)大头针P3插在M位置时液体的折射率值_______________插在N位置时液体的折射率值。

(2)若∠AOF=30°,OP3与OC的夹角为30°,则液体的折射率为______________。

正确答案

(1)小于

(2)

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