2025版高考物理二輪復習 第18講　光學和熱學實驗

第18講光學和熱學實驗高考專題輔導與測試·物理目錄CONTENTS01洞悉·高頻考點精研典型例題02演練·分層強化提升關鍵能力

洞悉·高頻考點精研典型例題01

考點一光學實驗實驗裝置圖（示意圖）歸納總結考查熱點測量玻

璃的折

射率

①準備：畫aa'，取O

點作法線MM'；畫

AO，插P1、P2兩根大

頭針②插針：放玻璃磚，畫bb'，觀察，插P3、P4，注意：玻璃磚與白紙的相對位置不能改變③作折射光線：由P3、P4的位置確定出射光線O'B及出射點O'，連接O、O'得到折射光線OO'①考操作：插P3要使P3

擋住P1、P2的像，插P4

要使P4擋住P1、P2的像

和P3②考處理：連OO'，測θ1和θ2，根據(jù)計算、作圖或單位圓法即可求得折射率③考注意點：大頭針的間距要稍大一些，θ1不宜太大或太??；手不能觸摸光學面；也不能把玻璃磚界面當尺子畫界線等實驗裝置圖（示意圖）歸納總結考查熱點用雙縫

干涉實

驗測量

光的波

長

①操作：調共軸，安

裝單縫和雙縫，放濾

光片，觀察單色光的

干涉條紋②測波長：使分劃板

中心刻線對齊第1條和

第n條亮條紋的中央，

記下此時手輪上的讀

數(shù)①考操作：調各器件

的高度要使光沿遮光

筒軸線到達光屏，使

單縫與雙縫平行、二

者間距約為5～10

cm②考讀數(shù)：考測量頭

讀數(shù)③考計算：會計算相

鄰條紋間距，根據(jù)公

式求出波長【典例1】

（2024·河北高考11題節(jié)選）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x1/mmx6/mm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”）。綠光

【典例2】

（2024·安徽高考11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，按如圖甲所示進行實驗，以下表述正確的一

項是

（填正確答案標號）。BA.

用筆在白紙上沿著玻璃磚上邊和下邊分別畫出直線a和a'B.

在玻璃磚一側插上大頭針P1、P2，眼睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確定入射光線和入射點O1。在眼睛這一側，插上大頭針P3，使它把P1、P2都擋住，再插上大頭針P4，使它把P1、P2、P3都擋住，這樣就可以確定出射光線和出射點O2C.

實驗時入射角θ1應盡量小一些，以減小實驗誤差解析：

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a'

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a'，故A錯誤；在玻璃磚一側插上大頭針P1、P2，眼

睛在另一側透過玻璃磚看兩個大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確

定入射光線和入射點O1。在眼睛這一側，插上大頭針P3，使它把P1、

P2都擋住，再插上大頭針P4，使它把P1、P2、P3都擋住，這樣就可以

確定出射光線和出射點O2，故B正確；實驗時入射角θ1應盡量大一

些，但也不能太大（接近90°），以減小實驗誤差，故C錯誤。（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”）。大

＞考點二熱學實驗實驗裝置圖（示意圖）歸納總結考查熱點用油膜法估測油酸分子的大

小

①配制：純油酸1

mL中注入酒精，至500

mL線②計算：根據(jù)n滴體積，求每滴油酸酒精溶液體積V0③操作：爽身粉均勻撒在水面中心；用滴管將一滴油酸酒精溶液滴在水面上④描輪廓：油酸薄膜形狀穩(wěn)定后，描繪到玻璃板上①考計算：準確計算1滴油酸酒精溶液中純油酸體積②考估算：正確估算油膜面積，估算分子大?、壅`差分析：爽身粉撒太多厚度不均，致油酸散不開等④考細節(jié)：再次實驗時，應保持淺盤清潔，可用酒精清洗，用脫脂棉擦，用清水沖實驗裝置圖（示意圖）歸納總結考查熱點探究等溫

情況下一

定質量氣

體壓強與

體積的關

系

①考裝置：豎直②考操作：抹潤滑油、裝橡膠套③考讀數(shù)：讀取氣柱長④結論：如何得出結論【典例3】

（2024·湖北武漢模擬）（1）圖1反映“用油膜法估測分子的

大小”實驗中的4個步驟，將它們按操作先后順序排列應是

（用符

號表示）；bcad解析：

用“用油膜法估測分子的大小”的實驗步驟為：配制油酸酒精溶液→測定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積→準備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測量油膜面積→計算分子直徑。因此操作先后順序排列應是bcad。（2）在做“用油膜法估測分子的大小”的實驗中，將油酸溶于酒精，其

濃度為每1

000

mL溶液中有0.6

mL油酸。用注射器測得1

mL上述溶

液有75滴，把1滴該溶液滴入盛水的淺盤里，待水面穩(wěn)定后，畫出油

膜的形狀。如圖2所示，坐標紙中正方形方格的邊長為1

cm，試求：①油酸膜的面積是

cm2；1.3×102②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是

m3；③按以上實驗數(shù)據(jù)估測出油酸分子的直徑是

m。（結果均保留兩位有效數(shù)字）8.0×10－126.1×10－10解析：①圖中油酸膜中大約有131個小方格，則油酸膜的面積為S＝

132×12

cm2＝132

cm2≈1.3×102

cm2

（3）若阿伏加德羅常數(shù)為NA，油酸的摩爾質量為M。油酸的密度為ρ，則

下列說法正確的是

（填正確選項前字母）。A.1

kg油酸所含有分子數(shù)為ρNAB

【典例4】

（2024·廣東深圳二模）如圖所示，“探究氣體等溫變化規(guī)

律”的實驗裝置，用一個帶有刻度的注射器及DIS實驗系統(tǒng)來探究氣體的

壓強與體積的關系。實驗中氣體的質量保持不變，氣體的體積可以從注射

器壁上的刻度直接讀出，氣體的壓強由壓強傳感器精確測定。（1）為了減小實驗誤差，下列做法正確的是

?。A.

壓縮氣體時需要緩慢進行B.

封閉氣體的容器需要密封良好C.

需要測出封閉氣體的質量AB解析：

本實驗的條件是溫度不變、氣體質量一定，所以壓縮氣

體時需要緩慢進行，且注射器密封性要好，故A、B正確；本實驗研

究一定質量的氣體壓強與體積的關系，不需要測量氣體的質量，故C

錯誤。（2）甲同學在做本實驗時，按實驗要求組裝好實驗裝置，推動活塞使注

射器內空氣柱從初始體積45.0

mL減到25.0

mL。實驗過程中，讀取

五組數(shù)據(jù)，氣體體積直接從注射器的刻度讀出并輸入計算機。得到

的數(shù)據(jù)如下表所示：序號12345V/mL45.040.035.030.025.00.0220.0250.0290.0330.040p/kPa104.7117.6132.5153.1180.72.326

72.940

03.842

55.050

07.228

0pV/（kPa·mL）4

711.54

7044

637.54

5934

517.5

對于一定質量的氣體，溫度恒定時，

壓強與體積成反比

（4）某同學發(fā)現(xiàn)pV乘積數(shù)值逐漸減?。ㄈ鐖D），請分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原

因可能是：

?。實驗過程中可能漏氣了

演練·分層強化

提升關鍵能力

02

1.

（2024·浙江6月選考16題節(jié)選）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θ）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ef；12345（3）在cd上豎直插上大頭針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能擋住

（選填“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；P1和P2不需要解析：

要求P1和P2在一條光線上，該光線透過玻璃磚后過P3，故P3要遮擋住P1和P2的虛像。解析：

cd與ab垂直，則過P1、P2的光線與ab垂直，光垂直入射時傳播方向不變，則可以確定ef邊上的入射點，此時只需要找到折射光線上一點即可確定出射光線，故不需要插第4枚大頭針。12345（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＝

?。

123452.

（2024·北京東城一模）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。（1）下列實驗步驟的正確順序是

（填寫實驗步驟前的序號）。a.往邊長約為40

cm的淺盤里倒入約2

cm深的水，待水面穩(wěn)定后將

適量的爽身粉均勻地撒在水面上b.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜

形狀穩(wěn)定c.將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油酸膜

的面積，根據(jù)油酸的體積和油酸膜的面積計算出油酸分子直徑

的大小dabecd.用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，

記下量筒內每增加一定體積時的滴數(shù)，由此計算出一滴油酸酒精

溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積e.將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃

板上12345解析：

實驗過程應先用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一

滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數(shù)，由

此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據(jù)油酸酒精溶液的濃度

計算出油酸的體積，然后往邊長約為40

cm的淺盤里倒入約2

cm深

的水，待水面穩(wěn)定后將適量的爽身粉均勻地撒在水面上，再用注

射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)

定，隨后將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪

在玻璃板上，最后將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，

計算出油酸膜的面積。根據(jù)油酸的體積和油酸膜的面積計算出油

酸分子直徑的大小。即實驗步驟的正確順序是dabec。12345（2）實驗中，所用油酸酒精溶液每V1體積溶液中有純油酸體積V2，用

注射器和量筒測得V0體積的上述溶液有n滴，把一滴該溶液滴入盛

水的撒有爽身粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓

形狀和尺寸如圖所示，圖中每個小正方形格的邊長為a，則油酸薄

膜的總面積S＝

；可求得油酸分子的直徑為

?

（用V1、V2、V0、n、S表示）。71a2

12345

12345（3）某同學實驗中最終得到的油酸分子直徑數(shù)據(jù)偏大，可能是因

為

?。A.

油膜中含有大量未溶解的酒精B.

計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格C.

水面上爽身粉撒得太多，油膜沒有充分展開D.

用注射器和量筒測V0體積溶液滴數(shù)時多記錄了幾滴BC12345

123453.

（2024·湖北武漢模擬）圖（a）是用雙縫干涉測量光的波長的實驗

裝置。（1）測量過程中，下列說法正確的是

?。A.

換用間距更大的雙縫，相鄰兩亮條紋中心的距離增大B.

把綠色濾光片換成紅色濾光片，相鄰兩亮條紋中心的距離增大C.

把屏向遠離雙縫的方向移動，相鄰兩亮條紋中心的距離減小B12345

12345（2）在某次測量中，測量頭如圖（b）所示，調節(jié)分劃板的位置，使分

劃板中心刻線對齊某亮條紋的中心，此時螺旋測微器的讀數(shù)

為

mm；轉動手輪，使分劃板中心刻線向一側移動到另

一條亮條紋的中心，由螺旋測微器再讀出一讀數(shù)。解析：

螺旋測微器的讀數(shù)為1

mm＋13.0×0.01

mm＝1.130mm。1.13012345（3）若實驗測得第1條亮條紋到第4條亮條紋中心間的距離x＝0.960

mm，已知雙縫間距d＝1.5

mm，雙縫到屏的距離l＝1.00

m，則對

應的光波波長λ＝

nm（保留3位有效數(shù)字）。480

123454.

（2024·江西南昌模擬）某同學用如圖甲所示的裝置驗證查理定律，操作步驟簡述如下：①將一裝有細導管的橡皮塞塞住試管口封閉一定質量的氣體，細導管的另一端接壓強傳感器；②將壓強傳感器與計算機相連，將一溫度傳感器也與計算機相連；③將適量熱水（約80

℃）倒入大號燒杯中，并將試管浸入熱水中至管口與水面相平，再將溫度傳感器浸沒入水中；④在計算機上打開相應軟件，等待水溫緩慢下降，計算機將兩傳感器的示數(shù)擬合成一條曲線，如圖乙所示為部分圖線。12345（1）在實驗誤差允許的范圍內，所得的圖像是一條直線，說明一定質

量的氣體，在體積不變時

。（填正確答案標號）A.

壓強p與攝氏溫度t成正比B.

壓強p與攝氏溫度t成一次函數(shù)B

12345（2）若實驗過程中有