题目内容

18．在做“测定玻璃砖的折射率”的实验时，某同学操作步骤如下：
①将记录光路的白纸铺放在平木板上；
②手拿玻璃砖的毛面或棱，将其轻放在白纸上；
③用铅笔环绕玻璃砖画出边界aa′和bb′；
④在aa′上选择一点O，作为不同入射角的入射光线的共同入射点，画出入射角i分别为0°、30°、45°的入射光线；
⑤用“插针法”分别得到各条入射光线的折射光线，观察时着重看大头针针帽是否在一条直线上，取下玻璃砖、大头针，连接各针孔，发现所画折射光线中有两条相交，量出各个折射角r；
⑥按公式分别计算$\frac{sini}{sinr}$，取三个值的算术平均值．
Ⅰ．以上步骤中有错误或不妥的几处是③、④、⑤．（填选项前的序号）
Ⅱ．为了减小实验误差，应该注意的是ACD
A．玻璃砖的宽度应大些
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G1、G2及G3、G4之间的距离应适当大些
Ⅲ．在“测定玻璃砖的折射率”的实验中，某人在画玻璃砖下界面bb′时，上界面与aa′直线离开了一段距离，但aa′与bb′仍然平行，如图2所示，如果其他操作不变，他测得玻璃砖的折射率比真实值将B
A．偏大 B．偏小 C．仍然准确 D．以上均有可能．

分析 I、根据实验原理，确定实验步骤．在白纸上应先画出两个边界、法线和入射光线，再用实验确定出射光线，从而可用作图法确定玻璃砖中的折射光线．
Ⅱ、玻璃砖的宽度宜大些、P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，这样引起的角度的误差较小，可提高精度．入射角θ1尽量大些，折射角也会大些，角度的相对误差会减小；
Ⅲ、该同学操作时，同学在画玻璃砖下界面bb′时，上界面与aa′直线离开了一段距离，作出光路图，分析测得的入射角和折射角受到的影响，通过折射定律就能分析误差．

解答 解：I、其中有错误或者不妥之处的是：③、④、⑤；
在③中应使直尺与玻璃砖的界面对齐，移开玻璃砖后再画边界线；
在④中入射角要取00以外的五组数据；
在⑤中大头针要竖直插牢，观察时看针脚是否在同一条直线上．
Ⅱ、A、玻璃砖的宽度宜大些，相同的入射角，光线偏折较大，测量角度引起的误差较小，可减小实验误差，故A正确．
B、入射角θ1尽量大些，折射角也会大些，角度的相对误差会减小；故B错误．
C、为了准确确定入射光线和折射光线，减小实验误差，大头针应垂直地插在纸面上．故C正确．
D、折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以提高准确度．故D正确．
Ⅲ、
如图所示，实线是实际光线，虚线是该同学所作的光线，可见，该同学利用插针法确定入射光线、折射光线后，按虚线光路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，根据折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$，测得的折射率偏小，故B正确，ACD错误．
故答案为：I、③、④、⑤；
Ⅱ、ACD；
Ⅲ、B．

点评 本题在理解实验原理的基础上，进一步合理安排实验步骤，关键在于如何确定出射光线；
用插针法测定玻璃砖折射率时，玻璃砖的宽度和入射角都应较大，可减小角度引起的相对误差，提高精度；
解决本题的关键掌握实验的原理，区分哪个是实际光路，哪个是作图所用的光路，根据实验原理分析误差．

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