高考物理一輪總復(fù)習(xí) 高考熱點(diǎn)專題 液體折射率的測(cè)量課件 新人教版

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1、高考熱點(diǎn)專題(十二)液體折射率的測(cè)量【熱點(diǎn)概述【熱點(diǎn)概述】高考對(duì)本考點(diǎn)的考查一般以選擇題的形式出現(xiàn)，重點(diǎn)放在考查高考對(duì)本考點(diǎn)的考查一般以選擇題的形式出現(xiàn)，重點(diǎn)放在考查光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上，幾何光學(xué)側(cè)重于光學(xué)一些重要的規(guī)律和概念上，幾何光學(xué)側(cè)重于“光路光路”的考的考查（折射、全反射、棱鏡等），一般是考查光線的去向的定性查（折射、全反射、棱鏡等），一般是考查光線的去向的定性分析和定量計(jì)算問題，折射率是聯(lián)系幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)的重分析和定量計(jì)算問題，折射率是聯(lián)系幾何光學(xué)與波動(dòng)光學(xué)的重要物理量。要物理量。【熱點(diǎn)透析【熱點(diǎn)透析】折射率、折射率的測(cè)量是幾何光學(xué)中的重點(diǎn)，折折射率、折射率的測(cè)量是幾何光學(xué)

2、中的重點(diǎn)，折射率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是一個(gè)可以充分發(fā)揮學(xué)生想象力的實(shí)驗(yàn)。透明射率的測(cè)量實(shí)驗(yàn)是一個(gè)可以充分發(fā)揮學(xué)生想象力的實(shí)驗(yàn)。透明液體折射率的測(cè)量方法，能拓寬學(xué)生的視野，加深對(duì)折射率、液體折射率的測(cè)量方法，能拓寬學(xué)生的視野，加深對(duì)折射率、折射率的測(cè)量等知識(shí)的理解和掌握。折射率的測(cè)量等知識(shí)的理解和掌握。一、成像法一、成像法如圖，在水槽底面上平放一把刻度如圖，在水槽底面上平放一把刻度尺，在水槽中裝滿透明液體，沿尺，在水槽中裝滿透明液體，沿DBDB方向能看到刻度尺上的方向能看到刻度尺上的E E點(diǎn)，能點(diǎn)，能夠讀出夠讀出BEBE的長(zhǎng)度，再測(cè)量出水槽的長(zhǎng)度，再測(cè)量出水槽高度高度h h和和BCBC長(zhǎng)度。據(jù)折射定律有長(zhǎng)

3、度。據(jù)折射定律有2222BCsiniBChnECsinrECh?！纠C【例證 1 1】如圖所示，巡查員如圖所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢站立于一空的貯液池邊，檢查池角處出液口的安全情況。查池角處出液口的安全情況。已知池寬為已知池寬為L(zhǎng) L，照明燈到池底，照明燈到池底的距離為的距離為H H，若保持照明光束，若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某方向不變，向貯液池中注入某種液體，當(dāng)液面高為種液體，當(dāng)液面高為 時(shí)，池底的光斑距離出液口時(shí)，池底的光斑距離出液口 。試。試求此種液體的折射率求此種液體的折射率n n。H2L4【解析【解析】依題意作出光路圖依題意作出光路圖, ,如圖所示，如圖所示，有

4、有 ， 。答案：答案：122LsinHL222LL24sinHLL()()224221222sinL4HnnsinLH由 可得： 2222L4HLH二、影像法二、影像法水槽中裝入一定量的透明液體，水槽中裝入一定量的透明液體，在液面上放一個(gè)不透明薄片，在液面上放一個(gè)不透明薄片，在薄片中央正上方懸掛一個(gè)在薄片中央正上方懸掛一個(gè)點(diǎn)光源，水槽底面會(huì)形成薄點(diǎn)光源，水槽底面會(huì)形成薄片的影，如圖所示，測(cè)量出薄片的直徑片的影，如圖所示，測(cè)量出薄片的直徑d d1 1，水槽底面薄片影的，水槽底面薄片影的直徑直徑d d2 2，測(cè)量出點(diǎn)光源到液面的高度，測(cè)量出點(diǎn)光源到液面的高度h h1 1以及液面的高度以及液面的高度

5、h h2 2。1122221111dd2sinidd4hh2()21212222212122dddd2sinrdddd4hh2（）（）122221121212221211122212dd4hdd4hdsininddsinrddd4hdd4h（）（）【例證【例證 2 2】如圖所示，裝有某如圖所示，裝有某液體的池深為液體的池深為h h，一根長(zhǎng)直木棍，一根長(zhǎng)直木棍豎直地插入水底，棍露出水面部豎直地插入水底，棍露出水面部分的長(zhǎng)度為分的長(zhǎng)度為 ，當(dāng)太陽(yáng)光與水，當(dāng)太陽(yáng)光與水平面夾角為平面夾角為6060斜射到水面時(shí)，斜射到水面時(shí)，棍在水底的影子的長(zhǎng)度為棍在水底的影子的長(zhǎng)度為h h，該液體的折射率，該液體的折

6、射率n n為多少為多少? ? 3h2【解析】【解析】依題意畫出如圖所示依題意畫出如圖所示的示意圖，且的示意圖，且AOAO長(zhǎng)為長(zhǎng)為 ，因因AOO=60AOO=60，所以，所以 ，則則據(jù)折射定律有據(jù)折射定律有答案：答案：3h23hBCOOhtan3022 hCDhBC2sin305nsinr252三、全反射法三、全反射法有一裝滿水的臉盆，量出圓木有一裝滿水的臉盆，量出圓木塞的半徑塞的半徑r r，在圓木塞的圓心處，在圓木塞的圓心處垂直于圓木塞插一枚大頭針，垂直于圓木塞插一枚大頭針，讓木塞浮于水面上，調(diào)整大頭讓木塞浮于水面上，調(diào)整大頭針插入的深度，直至從液面上方各個(gè)方向觀察，恰好看不到大針插入的深度，

7、直至從液面上方各個(gè)方向觀察，恰好看不到大頭針，如圖所示，量出大頭針的高度頭針，如圖所示，量出大頭針的高度h h，算出，算出OAOA，臨界角，臨界角C C的正的正弦弦 可求得水的折射率。可求得水的折射率。r1sinC,nOAsinC由【例證【例證 3 3】如圖所示，一個(gè)半徑為如圖所示，一個(gè)半徑為r r的圓木板靜止在液面上，在圓木板的圓木板靜止在液面上，在圓木板圓心圓心O O的正下方的正下方H=rH=r處有一點(diǎn)光源處有一點(diǎn)光源S S，在液面上方恰好觀察不到點(diǎn)光源在液面上方恰好觀察不到點(diǎn)光源S S所發(fā)出的光，求該液體的折射率。所發(fā)出的光，求該液體的折射率?！窘馕觥俊窘馕觥咳粼谒嫔戏接^察不到點(diǎn)光源所

8、發(fā)出的光，則入射到若在水面上方觀察不到點(diǎn)光源所發(fā)出的光，則入射到圓木板邊緣的光線將發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為圓木板邊緣的光線將發(fā)生全反射，設(shè)臨界角為C C，則，則tanC=1,C=45tanC=1,C=45，據(jù)，據(jù)sinC= ,sinC= ,得得n= n= 。答案：答案：1n22四、插針法四、插針法把測(cè)量液體折射率轉(zhuǎn)換成測(cè)量固體折射率。用薄玻璃制成一定把測(cè)量液體折射率轉(zhuǎn)換成測(cè)量固體折射率。用薄玻璃制成一定高度的水槽，在其中裝滿透明液體，我們利用插針法就可以找高度的水槽，在其中裝滿透明液體，我們利用插針法就可以找到入射角和折射角，用量角器測(cè)量出入射角到入射角和折射角，用量角器測(cè)量出入射角i i和折射

9、角和折射角r r，從而，從而測(cè)量液體的折射率。測(cè)量液體的折射率?！纠C【例證 4 4】學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某學(xué)校開展研究性學(xué)習(xí)，某研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，研究小組的同學(xué)根據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量液體折射率的儀器，如圖所示。在一圓盤上，過其圓心如圖所示。在一圓盤上，過其圓心O O作兩條互相垂直的直徑作兩條互相垂直的直徑BCBC、EFEF，在半，在半徑徑OAOA上，垂直盤面插下兩枚大頭針上，垂直盤面插下兩枚大頭針P P1 1、P P2 2并保持并保持P P1 1、P P2 2位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部分豎直位置不變，每次測(cè)量時(shí)讓圓盤的下半部

10、分豎直浸入液體中，而且總使得液面與直徑浸入液體中，而且總使得液面與直徑BCBC相平，相平，EFEF作為界面的法作為界面的法線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察線，而后在圖中右上方區(qū)域觀察P P1 1、P P2 2的像，并在圓周上插上的像，并在圓周上插上大頭針大頭針P P3 3，使，使P P3 3正好擋住正好擋住P P1 1、P P2 2，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓，同學(xué)們通過計(jì)算，預(yù)先在圓周周ECEC部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)部分刻好了折射率的值，這樣只要根據(jù)P P3 3所插的位置，就所插的位置，就可直接讀出液體折射率的值，則：可直接讀出液體折射率的值，則：（1 1）若）若AOF=30AOF=3

11、0，OPOP3 3與與OCOC的夾角為的夾角為3030，則，則P P3 3處所對(duì)應(yīng)的處所對(duì)應(yīng)的折射率的值為折射率的值為_。（2 2）圖中）圖中P P3 3、P P4 4兩位置哪一處所對(duì)應(yīng)的折射率值大？?jī)晌恢媚囊惶幩鶎?duì)應(yīng)的折射率值大？答：答：_。（3 3）作）作AOAO的延長(zhǎng)線交圓周于的延長(zhǎng)線交圓周于K K，K K處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)處所對(duì)應(yīng)的折射率值應(yīng)為為_。 【解析】【解析】(1)(1)根據(jù)折射定律根據(jù)折射定律 ，題中，題中i=60i=60，r=AOF=30r=AOF=30，所以，所以 。(2)(2)圖中圖中P P4 4對(duì)應(yīng)的入射角大于對(duì)應(yīng)的入射角大于P P3 3所對(duì)應(yīng)的入射角，所以所對(duì)應(yīng)的

12、入射角，所以P P4 4位置位置處對(duì)應(yīng)的折射率大。處對(duì)應(yīng)的折射率大。(3)(3)因因A A、O O、K K在一條直線上，入射角等于折射角，所以在一條直線上，入射角等于折射角，所以K K處對(duì)處對(duì)應(yīng)的折射率應(yīng)為應(yīng)的折射率應(yīng)為1 1。答案：答案：（1 1）1.73 1.73 （2 2）P P4 4處處 （3 3）1 1sininsinrsin60n1.73sin30【熱點(diǎn)集訓(xùn)】【熱點(diǎn)集訓(xùn)】1.1.某學(xué)習(xí)小組利用塑料食用油圓桶（去某學(xué)習(xí)小組利用塑料食用油圓桶（去掉上半部）、小石子掉上半部）、小石子A A來測(cè)定水的折射來測(cè)定水的折射率，如圖所示，當(dāng)桶內(nèi)沒有水時(shí)，從某率，如圖所示，當(dāng)桶內(nèi)沒有水時(shí)，從某點(diǎn)點(diǎn)

13、B B恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)恰能看到桶底邊緣的某點(diǎn)C C；當(dāng)桶內(nèi)；當(dāng)桶內(nèi)水的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿水的深度等于桶高的一半時(shí)，仍沿BCBC方方向看去，恰好看到桶底上的小石子向看去，恰好看到桶底上的小石子A A，A A在圓桶的底面直徑在圓桶的底面直徑CDCD上。用毫米刻度尺測(cè)得直徑上。用毫米刻度尺測(cè)得直徑CD=16.00 cmCD=16.00 cm，桶高桶高DE=12.00 cmDE=12.00 cm，距離，距離AC=3.50 cmAC=3.50 cm。求水的折射率。求水的折射率n n?！窘馕觥俊窘馕觥孔鞒龉饴穲D如圖所示，根據(jù)折射作出光路圖如圖所示，根據(jù)折射定律有定律有 , ,解得解得n=n=

14、答案：答案：211121sinO AO Cn,sin,sinsinOAOC 43432.2.如圖所示，置于空氣中的一個(gè)不透明容器內(nèi)盛滿某種透明如圖所示，置于空氣中的一個(gè)不透明容器內(nèi)盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0 cm6.0 cm長(zhǎng)的線光源。長(zhǎng)的線光源。靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡，用來觀察線光源。開始時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡，用來觀察線光源。開始時(shí)通過望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一不能看到線光源

15、的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端，再將側(cè)平移至某處時(shí)，通過望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端，再將線光源沿同一方向移動(dòng)線光源沿同一方向移動(dòng)8.0 cm8.0 cm，剛好可以看到其頂端。求此液，剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率體的折射率n n。 【解析】【解析】若線光源底端在若線光源底端在A A點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到線光源的底端，則有線光源的底端，則有: :AOO=AOO=其中其中為此液體到空氣的為此液體到空氣的全反射臨界角，由折射定律得全反射臨界角，由折射定律得: :1sinn 同理，線光源頂端在同理，線光源頂端在

16、B B1 1點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到線光源的頂點(diǎn)時(shí)，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可看到線光源的頂端，則端，則:B:B1 1OO=OO=由圖中幾何關(guān)系得由圖中幾何關(guān)系得: :解得解得: :答案：答案：1.251.251ABsinAB 221ABBBn1.25AB3.3.某同學(xué)用刻度尺測(cè)定如圖所示的容器內(nèi)某種液體的折射率，某同學(xué)用刻度尺測(cè)定如圖所示的容器內(nèi)某種液體的折射率，實(shí)驗(yàn)步驟如下：實(shí)驗(yàn)步驟如下：a.a.用刻度尺測(cè)出容器瓶口內(nèi)徑為用刻度尺測(cè)出容器瓶口內(nèi)徑為12 cm12 cm；b.b.在瓶?jī)?nèi)裝滿液體；在瓶?jī)?nèi)裝滿液體；c.c.將刻度尺沿容器邊緣豎直插入液體中；將刻度尺沿容器邊緣豎直插入液體中；d.d.沿容器內(nèi)側(cè)

17、邊緣沿容器內(nèi)側(cè)邊緣D D點(diǎn)向液體中刻度尺正點(diǎn)向液體中刻度尺正面看去，恰能看到刻度尺的面看去，恰能看到刻度尺的0 0刻度（即圖刻度（即圖中中A A點(diǎn)）的像與點(diǎn)）的像與B B點(diǎn)刻度的像點(diǎn)刻度的像BB重合。重合。e.e.液面恰與刻度尺的液面恰與刻度尺的C C點(diǎn)相平，讀出點(diǎn)相平，讀出C C點(diǎn)的刻度為點(diǎn)的刻度為16 cm16 cm，B B點(diǎn)的點(diǎn)的刻度為刻度為25 cm25 cm。（1 1）試?yán)靡陨蠑?shù)據(jù)求出該液體的折射率；）試?yán)靡陨蠑?shù)據(jù)求出該液體的折射率；（2 2）若仍在容器邊緣）若仍在容器邊緣D D點(diǎn)觀察刻度尺，通過計(jì)算判斷能否看到點(diǎn)觀察刻度尺，通過計(jì)算判斷能否看到刻度尺的刻度尺的7 cm7 cm刻

18、度線的像?？潭染€的像?！窘馕觥俊窘馕觥浚? 1）設(shè)折射角為）設(shè)折射角為1 1，入射角為，入射角為2 2，則有，則有 , ,由折射定律可得該液體的折射率由折射定律可得該液體的折射率 。1222221212sin0.8,sin0.61291216 12sin4nsin3（2 2）如圖所示，設(shè)光線的入射角為）如圖所示，設(shè)光線的入射角為3 3，則有則有 , ,該液體臨界角該液體臨界角 ，由由sinsin3 3sinCsinC，即，即3 3CC，可知無(wú)法從原來方向看到刻度尺的可知無(wú)法從原來方向看到刻度尺的7 cm7 cm刻度線的像?？潭染€的像。答案：答案：（1 1） （2 2）見解析）見解析32212sin0.812167 （）13sinCn443