Question

完成下面两个实验：

（ 1 ）小刚同学受教材实验的启发，用电流场模拟“点～板”静电场描绘电场等势线．图示为小刚同学的实验设计图．
①应选用的电源是

B

（用字母表示）．
A．6V的交流电源
B．12V的直流电源
C．110V的直流电源
②在轴线上取a、b、c三个点为基点，当红表笔接a点黑表笔
接b点时，灵敏电流表G的指针向右偏，当黑表笔接d红表笔
接b点时（已知db垂直于轴线），灵敏电流表的指针

向右偏

（填“向右偏”、“向左偏”或“不偏”）
③图中粗黑虚线是靠近B板附近一条平行于B板的直线，是否是等势线？答：

是

（2）图示是测定半圆形玻璃砖折射率的实验，
图中O点为半圆形玻璃砖的圆心．实验中，
在P₁和O两处各钉一颗大头针，观察发现，
在P₂钉一颗大头针恰能遮挡住P₁处大头针
的像和O处的大头针．
①请在图中完成光路图
②若P₁0连线与MN的夹角为α，P₂0连线与MN的夹角为β，则玻璃砖的折射率的表达式为n=

cosβ

cosα

③将光路图作好后，又将玻璃砖放回原位置，顺着P₂0方向看去，可以清楚地看到P₁0的玻璃砖外部分和P₂0，看到的情形应该是

D

A．侧移后的平行线     B．相互垂直     C．延长线相交但不垂直   D．成一直线
④某同学在实验过程中，开始时无法确定恰能遮挡住P₁处大头针的像和O处大头针的P₂位置，后来改变P₁位置，实验成功，请判断该同学改变P₁位置是将P₁0连线与MN的夹角为α增大还是减小？答：

增大

．

Answer 1

分析：（1）①本实验利用恒定电流场模拟静电场，可知需要用的电源是12V直流电源．②根据电场线的方向判断电势高低，结合题中条件确定灵敏电流表的指针偏转方向．③根据等势线与电场线垂直，分析黑虚线上各点电势关系．
（2）①连接P₁和O表示入射光线，O和P₂表示出射光线，作出光路图．②入射角和折射角是光线与法线的夹角，由几何知识定出入射角和折射角，根据折射定律得到玻璃砖的折射率的表达式．③看到P₁0的玻璃砖外部分和P₂0，应在一直线上．③开始时无法确定恰能遮挡住P₁处大头针的像和O处大头针的P₂位置，后来改变P₁位置，实验成功说明入射角较大，应减小入射角．

解答：解：（1）①本实验的原理是利用恒定电流场模拟静电场，所以12V的直流电源．故B正确．②根据等势线与电场线垂直可知，d点的电势低于b点的电势，当黑表笔接d红表笔接b点时，由题：当红表笔接a点黑表笔接b点时，灵敏电流表G的指针向右偏，a点的电势比b点电势高，则得灵敏电流表的指针向右偏．③金属板表面是一等势面，则知靠近B板附近一条平行于B板的直线是等势线．
（2））①连接P₁和O表示入射光线，O和P₂表示出射光线，作出光路图如图．②由题，P₁0连线与MN的夹角为α，P₂0连线与MN的夹角为β，则入射角为i=90°-α，折射角r=90°-β，根据折射定律得n=

sinr

sini

=

cosβ

cosα

．③P₁0的玻璃砖外部分在入射光线上，则看到的情形应该是P₁0的玻璃砖外部分和P₂0成一直线．故D正确．
③开始时无法确定恰能遮挡住P₁处大头针的像和O处大头针的P₂位置，后来改变P₁位置，实验成功说明入射角较大，应减小入射角，增大α．
故答案为：
（1）①B
②向右偏
③是 
（2）①作光路图

②

cosβ

cosα

③D 
④增大

点评：本题是实验题，理解和掌握实验原理是核心．对于几何光学，要掌握折射定律．