某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验 (1)为测…——2024 高考物理第 11 题答案解析

2024_省自主命题(安徽)

2024 安徽 第 11 题 解答题 区分题
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11. 某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验

(1)为测量玻璃的折射率,按如图所示进行实验,以下表述正确的一项是 。(填正确答案标号)

A. 用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线 $a$ 和 $a ^ { \prime }$

B. 在玻璃砖一侧插上大头针 $P _ { 1 } , \ P _ { 2 }$ ,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使 $P _ { 2 }$ 把 $P _ { 1 }$ 挡住,这样就可以确定入射光线和入射点 $O _ { 1 }$ 。在眼睛这一侧,插上大头针 $P _ { 3 }$ ,使它把 $P _ { 1 }$ 、 $P _ { 2 }$ 都挡住,再插上大头针 $P _ { 4 }$ ,使它把 $P _ { 1 } , \ P _ { 2 } , \ P _ { 3 }$ 都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点 $O _ { 2 }$ C. 实验时入射角 $\theta _ { 1 }$ 应尽量小一些,以减小实验误差

(2)为探究介质折射率与光的频率的关系,分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面.保持相同的入射角,根据实验结果作出光路图,并标记红光和绿光,如图乙所示.此实验初步表明:对于同一种介质,折射率与光的频率有关.频率大,折射率 (填“大”或“小”)


图乙


图丙


图丁

(3)为探究折射率与介质材料的关系,用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质,如图丙、丁所示。保持相同的入射角 $\alpha _ { 1 }$ ,测得折射角分别为 $\alpha _ { 2 } \mathrm { ~ , ~ } \alpha _ { 3 } \big ( \alpha _ { 2 } < \alpha _ { 3 } \big )$ ,则玻璃和该介质的折射率大小关系为 $n _ { ☉ }$ $n _ { \mathrm { ~ \it ~ \ / ~ \ / ~ } }$ (填 $^ { 6 6 } > ^ { \prime \prime }$ 或 $^ { 6 6 } < ^ { , 9 } )$ )。此实验初步表明:对于一定频率的光,折射率与介质材料有关。

参考答案

(1) B; (2) 大; (3) >

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【答案】①B (2)大

(3) >

【解析】

【小问1详解】

A.在白纸上画出一条直线 $a$ 作为界面,把长方体玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与a 对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动,将玻璃砖取下,画出直线 $a ^ { \prime }$ 代表玻璃砖的另一边,而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线 $a$ 和 $a ^ { \prime }$ ,故A 错误;

B.在玻璃砖一侧插上大头针 $P _ { 1 } , \ P _ { 2 }$ ,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针,使 $P _ { 2 }$ 把 $P _ { 1 }$ 挡住,这样就可以确定入射光线和入射点 $O _ { 1 }$ 。在眼睛这一侧,插上大头针 $P _ { 3 }$ ,使它把 $P _ { 1 }$ 、 $P _ { 2 }$ 都挡住,再插上大头针 $P _ { 4 }$ ,使它把 $P _ { 1 }$ 、 $P _ { 2 }$ $P _ { 3 }$ 都挡住,这样就可以确定出射光线和出射点 $O _ { 2 }$ ,故B正确;

C.实验时入射角 $\theta _ { \imath }$ 应尽量大一些,但也不能太大(接近 $9 0 ^ { \circ }$ ),以减小实验误差,故C错误;故选 B。

【小问 2 详解】

由图乙可知,入射角相同,绿光的折射角小于红光的折射角,根据光的折射定律

$$ n = \frac {\sin \alpha}{\sin \beta} $$

可知绿光的折射率大于红光的折射率,又因为绿光的频率大于红光的频率,所以频率大,折射率大。

【小问 3 详解】

根据折射定律可知,玻璃 折射率为的

$$ n _ {\text {玻璃}} = \frac {\sin \alpha_ {1}}{\sin \alpha_ {2}} $$

该介质的折射率为

$$ n _ {\text {介质}} = \frac {\sin \alpha_ {1}}{\sin \alpha_ {3}} $$

其中

$$ \alpha_ {2} < \alpha_ {3} $$

所以

$$ n _ {2} > n _ {3} $$

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