專題28 熱學和光學實驗-【好題匯編】十年（2015-2024）高考物理真題分類匯編（全國）（解析版）

2015-2024年十年高考真題匯編PAGEPAGE1專題28熱學和光學實驗考點十年考情（2015-2024）命題趨勢考點1熱學實驗（10年4考）2024·上?！じ呖颊骖}、2023·山東·高考真題、2020·上?！じ呖颊骖}、2019·全國·高考真題通過實驗估測油酸分子的大小，學習測量微觀物理量的思想和方法．通過實驗，觀察光的干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象，了解激光的特性，認識波動性．考點2光學實驗（10年6考）2024·浙江·高考真題、2024·北京·高考真題、2024·河北·高考真題、2024·安徽·高考真題、2024·湖北·高考真題、2024·廣東·高考真題、2023·廣東·高考真題、2023·海南·高考真題、2022·海南·高考真題、2021·浙江·高考真題、2019·天津·高考真題、2019·全國·高考真題、2018·浙江·高考真題、2018·浙江·高考真題考點01熱學實驗1．（2023·山東·高考真題）利用圖甲所示實驗裝置可探究等溫條件下氣體壓強與體積的關系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺上，注射器內封閉一定質量的空氣，下端通過塑料管與壓強傳感器相連。活塞上端固定一托盤，托盤中放入砝碼，待氣體狀態(tài)穩(wěn)定后，記錄氣體壓強和體積（等于注射器示數(shù)與塑料管容積之和），逐次增加砝碼質量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。

回答以下問題：（1）在實驗誤差允許范圍內，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質量的氣體。A．與成正比

B．與成正比（2）若氣體被壓縮到，由圖乙可讀出封閉氣體壓強為（保留3位有效數(shù)字）。（3）某組同學進行實驗時，一同學在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了，則在計算乘積時，他的計算結果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結果之差的絕對值會隨的增大而（填“增大”或“減小”）?！敬鸢浮緽增大【詳解】（1）[1]在實驗誤差允許范圍內，圖乙中的擬合曲線為一條過原點的直線，說明在等溫情況下，一定質量的氣體，與成正比。故選B。（2）[2]若氣體被壓縮到，則有由圖乙可讀出封閉氣體壓強為（3）[3]某組同學進行實驗時，一同學在記錄數(shù)據(jù)時漏掉了，則在計算乘積時，根據(jù)可知他的計算結果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學的計算結果之差的絕對值會隨的增大而增大。2．（2020·上?！じ呖颊骖}）在油膜實驗中，均勻撒痱子粉有利于形成，便于記錄數(shù)據(jù)。將一滴體積為V的油酸酒精溶液滴入水中油膜充分散開后面積為S，溶液的濃度為n，估算該油酸分子的直徑為。【答案】油酸分子層在水中邊界清晰的輪廓【詳解】[1][2]在油膜實驗中，均勻撒痱子粉有利于形成油酸分子層在水中邊界清晰的輪廓，便于記錄油酸分子層的面積。純油酸的體積油酸分子直徑3．（2019·全國·高考真題）用油膜法估算分子大小的實驗中，首先需將純油酸稀釋成一定濃度的油酸酒精溶液，稀釋的目的是．實驗中為了測量出一滴已知濃度的油酸酒精溶液中純油酸的體積，可以．為得到油酸分子的直徑，還需測量的物理量是．【答案】使油酸在淺盤的水面上容易形成一塊單分子層油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，測出1mL油酸酒精溶液的滴數(shù)，得到一滴溶液中純油酸的體積油膜穩(wěn)定后得表面積S．【詳解】油膜法測量分子大小需要形成單分子油膜，故而需要減少油酸濃度；一滴油酸的體積非常微小不易準確測量，故而使用累積法，測出N滴油酸溶液的體積V，用V與N的比值計算一滴油酸的體積；由于形成單分子油膜，油膜的厚度h可以認為是分子直徑，故而還需要測量出油膜的面積S，以計算厚度.（2024·上?！じ呖颊骖}）物質性質實驗是人類認識物質世界的宏觀性質與微觀結構的重要手段之一，也是物理學研究的重要方法。4．通過“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗可推測油酸分子的直徑約為（

）A． B． C． D．5．驗證氣體體積隨溫度變化關系的實驗裝置如圖所示，用支架將封有一定質量氣體的注射器和溫度傳感器固定在盛有熱水的燒杯中。實驗過程中，隨著水溫的緩慢下降，記錄多組氣體溫度和體積的數(shù)據(jù)。（1）不考慮漏氣因素，符合理論預期的圖線是A．

B．C．

D．（2）下列有助于減小實驗誤差的操作是A．實驗前測量并記錄環(huán)境溫度

B．實驗前測量并記錄大氣壓強C．待溫度讀數(shù)完全穩(wěn)定后才記錄數(shù)據(jù)

D．測量過程中保持水面高于活塞下端【答案】4．C5．AC【解析】4．通過“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗可推測油酸分子的直徑約為或，故選C。5．（1）[1]實驗過程中壓強不變，根據(jù)可得可知，在壓強不變的情況下，氣體體積與熱力學溫度成正比，與攝氏溫度成一次函數(shù)關系，故A正確，BCD錯誤。故選A。（2）[2]A．環(huán)境溫度不影響實驗數(shù)據(jù)，實驗前測量并記錄環(huán)境溫度并不能減小實驗誤差，故A錯誤；B．本實驗壓強不變，實驗前測量并記錄大氣壓強不能減小實驗誤差，故B錯誤；C．待溫度讀數(shù)完全穩(wěn)定后才記錄數(shù)據(jù)，穩(wěn)定后的數(shù)據(jù)更加接近真實數(shù)據(jù)，故能減小誤差，故C正確；D．測量過程中保持水面高于活塞下端不能減少誤差，故D錯誤。故選C?？键c02光學實驗1．（2024·浙江·高考真題）如圖所示，用“插針法”測量一等腰三角形玻璃磚（側面分別記為A和B、頂角大小為）的折射率。①在白紙上畫一條直線ab，并畫出其垂線cd，交于O點；②將側面A沿ab放置，并確定側面B的位置ef③在cd上堅直插上大頭針P1和P2，從側面B透過玻璃磚觀察P1和P2，插上大頭針P3，要求P3能擋?。ㄟx填“P1”、“P2”或“P1和P2”）的虛像；④確定出射光線的位置（選填“需要”或“不需要”第四枚大頭針；⑤撤去玻璃磚和大頭針，測得出射光線與直線ef的夾角為α，則玻璃磚折射率n=。【答案】P1和P2不需要【詳解】③[1]要求P1和P2在一條光線上，該光線透過玻璃磚后過P3，故P3要能擋住P1和P2的虛像；④[2]cd與ab垂直，則過P1和P2的光線與ab垂直，光垂直入射時傳播方向不變，可確定ef邊上的入射點，此時只需要找到折射光線上的一點即可確定出射光線，不需要插第四枚大頭針；⑤[3]根據(jù)幾何關系可知入射角為，折射角為，故2．（2024·北京·高考真題）某同學測量玻璃的折射率，作出了如圖所示的光路圖，測出了入射角i和折射角r，則此玻璃的折射率n=?！敬鸢浮俊驹斀狻扛鶕?jù)折射定律有sini=nsinr解得7．（2024·河北·高考真題）某同學通過雙縫干涉實驗測量單色光的波長，實驗裝置如圖1所示，其中測量頭包括毛玻璃、游標尺、分劃板、手輪、目鏡等。該同學調整好實驗裝置后，分別用紅色、綠色濾光片，對干涉條紋進行測量，并記錄第一條和第六條亮紋中心位置對應的游標尺讀數(shù)，如表所示：單色光類別單色光110.6018.64單色光28.4418.08根據(jù)表中數(shù)據(jù)，判斷單色光1為（填“紅光”或“綠光”）?！敬鸢浮烤G光【詳解】根據(jù)，可得由圖表帶入數(shù)據(jù)可知故則已知綠光的波長小于紅光波長，則單色光1是綠光。8．（2024·安徽·高考真題）某實驗小組做“測量玻璃的折射率”及拓展探究實驗．(1)為測量玻璃的折射率，按如圖所示進行實驗，以下表述正確的一項是________。（填正確答案標號）A．用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和B．在玻璃磚一側插上大頭針、，眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使把擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點。在眼睛這一側，插上大頭針，使它把、都擋住，再插上大頭針，使它把、、都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點C．實驗時入射角應盡量小一些，以減小實驗誤差(2)為探究介質折射率與光的頻率的關系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點入射到空氣與玻璃的分界面．保持相同的入射角，根據(jù)實驗結果作出光路圖，并標記紅光和綠光，如圖乙所示．此實驗初步表明：對于同一種介質，折射率與光的頻率有關．頻率大，折射率（填“大”或“小”）(3)為探究折射率與介質材料的關系，用同一束微光分別入射玻璃磚和某透明介質，如圖丙、丁所示。保持相同的入射角，測得折射角分別為、，則玻璃和該介質的折射率大小關系為n玻璃n介質（填“”或“”）。此實驗初步表明：對于一定頻率的光，折射率與介質材料有關?！敬鸢浮?1)B(2)大(3)【詳解】（1）A．在白紙上畫出一條直線a作為界面，把長方體玻璃磚放在白紙上，使它的一個長邊與a對齊。用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長邊，按住直尺或三角板不動，將玻璃磚取下，畫出直線代表玻璃磚的另一邊，而不能用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和，故A錯誤；B．在玻璃磚一側插上大頭針、，眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使把擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點。在眼睛這一側，插上大頭針，使它把、都擋住，再插上大頭針，使它把、、都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點，故B正確；C．實驗時入射角應盡量大一些，但也不能太大（接近），以減小實驗誤差，故C錯誤；故選B。（2）由圖乙可知，入射角相同，綠光的折射角小于紅光的折射角，根據(jù)光的折射定律可知綠光的折射率大于紅光的折射率，又因為綠光的頻率大于紅光的頻率，所以頻率大，折射率大。（3）根據(jù)折射定律可知，玻璃的折射率為該介質的折射率為其中所以9．（2024·湖北·高考真題）某同學利用激光測量半圓柱體玻璃磚的折射率，具體步驟如下：①平鋪白紙，用鉛筆畫兩條互相垂直的直線和，交點為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼，并使其圓心位于O點，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線，如圖（a）所示。②將一細激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃磚，記錄折射光線與半圓弧的交點M。③拿走玻璃磚，標記CO光線與半圓弧的交點P。④分別過M、P作BB'的垂線、，、是垂足，并用米尺分別測量、的長度x和y。⑤改變入射角，重復步驟②③④，得到多組x和y的數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出圖像，如圖（b）所示。(1)關于該實驗，下列說法正確的是_____（單選，填標號）。A．入射角越小，誤差越小B．激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差C．選擇圓心O點作為入射點，是因為此處的折射現(xiàn)象最明顯(2)根據(jù)圖像，可得玻璃磚的折射率為（保留三位有效數(shù)字）。(3)若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的測量結果（填“偏大”“偏小”或“不變”）?！敬鸢浮?1)B(2)1.57(3)不變【詳解】（1）A．入射角適當即可，不能太小，入射角太小，導致折射角太小，測量的誤差會變大，故A錯誤；B．激光的平行度好，比用插針法測量更有利于減小誤差，故B正確；C．相同的材料在各點的折射效果都一樣，故C錯誤。故選B。（2）設半圓柱體玻璃磚的半徑為，根據(jù)幾何關系可得入射角的正弦值為折射角的正弦值為折射率可知圖像斜率大小等于折射率，即（3）根據(jù)（2）中數(shù)據(jù)處理方法可知若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實際半徑，則折射率的測量結果不變。10．（2024·廣東·高考真題）下列是《普通高中物理課程標準》中列出的三個必做實驗的部分步驟，請完成實驗操作和計算。(1)圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質量的關系”實驗裝置示意圖。圖中木板右端墊高的目的是。圖乙是實驗得到紙帶的一部分，每相鄰兩計數(shù)點間有四個點未畫出。相鄰計數(shù)點的間距已在圖中給出。打點計時器電源頻率為50Hz，則小車的加速度大小為（結果保留3位有效數(shù)字）。(2)在“長度的測量及其測量工具的選用”實驗中，某同學用50分度的游標卡尺測量一例柱體的長度，示數(shù)如圖丙所示，圖丁為局部放大圖，讀數(shù)為cm。(3)在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗調節(jié)過程中，在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可調節(jié)。打開并調節(jié)。使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮。取下光屏，裝上單縫、雙縫和測量頭。調節(jié)測量頭，并緩慢調節(jié)單縫的角度直到目鏡中觀察到。【答案】(1)平衡摩擦力2.86(2)4.108(3)光源干涉條紋【詳解】（1）[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；[2]小車的加速度大?。?）游標卡尺讀數(shù)為4.1cm+4×0.02mm=4.108cm（3）[1][2]在“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗調節(jié)過程中，在光具座上安裝光源、遮光筒和光屏，遮光筒不可調節(jié)，打開并調節(jié)光源，使光束沿遮光筒的軸線把光屏照亮，取下光屏，裝上、雙縫和測量頭，調節(jié)測量頭，并緩慢調節(jié)單縫的角度直到目鏡中觀察到干涉條紋。11．（2023·廣東·高考真題）某同學用激光筆和透明長方體玻璃磚測量玻璃的折射率，實驗過程如下：（1）將玻璃磚平放在水平桌面上的白紙上，用大頭針在白紙上標記玻璃磚的邊界（2）①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的點水平入射，到達面上的點后反射到點射出．用大頭針在白紙上標記點、點和激光筆出光孔的位置②移走玻璃磚，在白紙上描繪玻璃磚的邊界和激光的光路，作連線的延長線與面的邊界交于點，如圖（a）所示

③用刻度尺測量和的長度和．的示數(shù)如圖（b）所示，為。測得為

（3）利用所測量的物理量，寫出玻璃磚折射率的表達式；由測得的數(shù)據(jù)可得折射率為（結果保留3位有效數(shù)字）（4）相對誤差的計算式為。為了減小測量的相對誤差，實驗中激光在點入射時應盡量使入射角?！敬鸢浮?.251.51稍小一些【詳解】（2）③[1]刻度尺的最小分度為0.1cm，由圖可知，為2.25cm；（3）[2][3]玻璃磚折射率的表達式帶入數(shù)據(jù)可知（4）[4]相對誤差的計算式為，為了減小測量的相對誤差，實驗中要盡量稍大一些，即激光在點入射時應盡量使入射角稍小一些。12．（2023·海南·高考真題）用激光測玻璃磚折射率的實驗中，玻璃磚與屏P平行放置，從另一側用激光筆以一定角度照射，此時在屏上的S1處有激光點，移走玻璃磚，光點移到S2處，回答下列問題：（1）請畫出激光束經玻璃折射后完整的光路圖；（2）已經測出AB=l1，OA=l2，S1S2=l3，則折射率n=（用l1、l2、l3表示）；（3）若改用寬ab更小的玻璃磚做實驗，則S1S2間的距離會（填“變大”，“變小”或“不變”）。【答案】變小【詳解】（1）[1]根據(jù)題意畫出光路圖如下圖所示

（2）設光線在C點的入射角為θ、折射角為α，根據(jù)折射定律有nsinθ=sinα由于射入玻璃磚的入射角是射出玻璃磚的折射角，則S1S2=CB根據(jù)幾何關系可知聯(lián)立解得（3）[3]若改用寬ab更小的玻璃磚做實驗，則畫出光路圖如下

可看出S1S2間的距離變小。13．（2012·福建·高考真題）在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中（實驗裝置如圖）：（1）下列說法哪一個是錯誤的。（填選項前的字母）A．調節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應放上單縫和雙縫B．測量某條干涉亮紋位置時，應使測微目鏡分劃中心刻線與該亮紋的中心對齊C．為了減少測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距（2）測量某亮紋位置時，手輪上的示數(shù)如圖，其示數(shù)為mm?！敬鸢浮緼1.970【詳解】（1）[1]A．調節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，不放單縫和雙縫，A錯誤，符合題意；B．測量某條干涉亮紋位置時，應使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊，B正確，不符合題意；C．為了減小測量誤差，可用測微目鏡測出條亮紋中心間的距離，求出相鄰兩條亮紋間距進而應用計算波長，C正確，不符合題意。故選A。（2）[2]由圖可知示數(shù)為14．（2022·海南·高考真題）在用雙縫干涉測量光的波長的實驗中，如圖所示，則：①a、b分別是()A．單縫和雙縫

B．雙縫和單縫

C．單縫和單縫

D．雙縫和雙縫②如果雙縫間距是d，雙縫到毛玻璃的距離是L，第一條亮紋到第六條亮紋間距是x，則光的波長是。（用x、d、L表示）【答案】A【詳解】①[1]由雙縫干涉原理可知，先用濾光片得到單色光，然用單縫得到細長的光源，最后用雙縫得到兩束相干光，故a、b分別單縫和雙縫。故選A。②[2]第一條亮紋到第六條亮紋間距是x，則相鄰亮條紋間距為根據(jù)可得光的波長是15．（2021·浙江·高考真題）小明同學在做“測定玻璃的折射率”實驗時，發(fā)現(xiàn)只有3枚大頭針，他把大頭針A、B、C插在如圖所示位置，并測出了玻璃的折射率。請在答題紙相應方框中畫出光路圖，標出入射角i和折射角r，并寫出折射率n的計算式。【答案】【詳解】光路圖如圖所示根據(jù)折射定律可知。16．（2021·浙江·高考真題）圖示是“用雙縫干涉測量光的波長”實驗的裝置。實驗中:①觀察到較模糊的干涉條紋，要使條紋變得清晰，值得嘗試的是。(單選）A．旋轉測量頭

B．增大單縫與雙縫間的距離

C．調節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行②要增大觀察到的條紋間距，正確的做法是(單選）A．減小單縫與光源間的距離

B．減小單縫與雙縫間的距離C．增大透鏡與單縫間的距離

D．增大雙縫與測量頭間的距離【答案】CD【詳解】①[1]若粗調后看不到清晰的干涉條紋，看到的是模糊不清的條紋，則最可能的原因是單縫與雙縫不平行；要使條紋變得清晰，值得嘗試的是調節(jié)撥桿使單縫與雙縫平行。故選C。②[2]根據(jù)可知要增大條紋間距可以增大雙縫到光屏的距離l，減小雙縫的間距d；故選D。17．（2019·天津·高考真題）某小組做測定玻璃的折射率實驗，所用器材有：玻璃磚，大頭針，刻度尺，圓規(guī)，筆，白紙．①下列哪些措施能夠提高實驗準確程度．A．選用兩光學表面間距大的玻璃磚B．選用兩光學表面平行的玻璃磚C．選用粗的大頭針完成實驗D．插在玻璃磚同側的兩枚大頭針間的距離盡量大些②該小組用同一套器材完成了四次實驗，記錄的玻璃磚界線和四個大頭針扎下的孔洞如下圖所示，其中實驗操作正確的是．③該小組選取了操作正確的實驗記錄，在白紙上畫出光線的徑跡，以入射點為圓心作圓，與入射光線、折射光線分別交于、點，再過、點作法線的垂線，垂足分別為、點，如圖所示，則玻璃的折射率．（用圖中線段的字母表示）【答案】ADD【詳解】采用插針法測定光的折射率的時候，應選定光學表面間距大一些的玻璃磚，這樣光路圖會更加清晰，減小誤差，同時兩枚大頭針的距離盡量大一些，保證光線的直線度，因此AD正確，光學表面是否平行不影響該實驗的準確度，因此B錯誤，應選用細一點的大頭針因此C錯誤．根據(jù)光的折射定律可知當選用平行的玻璃磚時出射光和入射光應是平行光，又因發(fā)生了折射因此出射光的出射點應相比入射光的延長線向左平移，因此D正確，ABC錯誤由折射定律可知折射率，，，聯(lián)立解得18．（2019·全國·高考真題）某同學利用圖示裝置測量某種單色光的波長。實驗時，接通電源使光源正常發(fā)光：調整光路，使得從目鏡中可以觀察到干涉條紋?；卮鹣铝袉栴}：（1）若想增加從目鏡中觀察到的條紋個數(shù)，該同學可；A．將單縫向雙縫靠近B．將屏向靠近雙縫的方向移動C．將屏向遠離雙縫的方向移動D．使用間距更小的雙縫（2）若雙縫的間距為d，屏與雙縫間的距離為l，測得第1條暗條紋到第n條暗條紋之間的距離為Δx，則單色光的波長λ=；（3）某次測量時，選用的雙縫的間距為0．300mm，測得屏與雙縫間的距離為1.20m，第1條暗條紋到第4條暗條紋之間的距離為7.56mm。則所測單色光的波長為nm（結果保留3位有效數(shù)字）?！敬鸢浮緽630【詳解】（1）[1]相鄰兩亮（暗）干涉條紋的Δx=，要增加觀察到的條紋數(shù)，即Δx越小，需增大d或減小l，因此應將屏向靠近雙縫的方向移動，或使用間距更大的雙縫，故A、C、D錯誤，B正確；（2）[2]由得（3）[3]所測單色光的波長19．（2018·浙江·高考真題）（1）細絲和單縫有相似的衍射圖樣，在相同條件下，小明用激光束分別垂直照射兩種不同直徑的細絲I和細絲II，在光屏上形成的衍射圖樣如圖中a和b所示，已知細絲I的直徑為0.605mm，現(xiàn)用螺旋測微器測量細絲II的直徑，如圖所示，細絲II的直徑為mm；圖中的（填“a”或“b”）是細絲II的衍射圖樣；（2）小明在做“用雙縫干涉測量光的波長”實驗時，嘗試用單縫和平面鏡做類似實驗。單縫和平面鏡