第一篇　專題六　第18講　熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)-2025高考物理二輪復(fù)習(xí)

實(shí)驗(yàn)專題六1.掌握四個(gè)基本實(shí)驗(yàn)：(1)用油膜法估測(cè)油酸分子的大?。?2)探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系；(3)測(cè)量玻璃的折射率；(4)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)。2.熟練應(yīng)用油膜法、控制變量法、單位圓法、圖像法。目標(biāo)要求第18講熱學(xué)和光學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容索引考點(diǎn)三測(cè)量玻璃的折射率考點(diǎn)二探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系考點(diǎn)一用油膜法估測(cè)油酸分子的大小考點(diǎn)四用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)專題強(qiáng)化練考點(diǎn)一用油膜法估測(cè)油酸分子的大小

(2024·河北承德市模擬)(1)如圖甲是“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中的4個(gè)步驟，將它們按操作先后順序排列應(yīng)是

(用符號(hào)表示)；例1bcad“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)步驟為：配制油酸酒精溶液→測(cè)定一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積→準(zhǔn)備淺水盤→形成油膜→描繪油膜邊緣→測(cè)量油膜面積→計(jì)算分子直徑。因此操作先后順序排列應(yīng)是bcad。(2)在做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將油酸溶于酒精，其濃度為每1000mL溶液中有0.6mL油酸。用注射器測(cè)得1mL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。如圖乙所示，坐標(biāo)紙中正方形方格的邊長(zhǎng)為1cm，求：①油酸膜的面積是

cm2；

133題圖乙油膜中大約有133個(gè)小方格，則油酸膜的面積為S=133×12

cm2=133

cm2②每滴油酸酒精溶液中含有純油酸的體積是_________m3(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；

8.0×10-12

③按以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估測(cè)出油酸分子的直徑是__________m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

6.0×10-10

B

探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系考點(diǎn)二1.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法實(shí)驗(yàn)裝置如圖2.為保證等溫變化，實(shí)驗(yàn)過程中不要用手握住注射器有氣體的部位。同時(shí)，改變體積過程應(yīng)緩慢，以免影響密閉氣體的溫度。為保證氣體密閉，應(yīng)在柱塞與注射器內(nèi)壁間涂上潤(rùn)滑油，注射器內(nèi)外氣體的壓強(qiáng)差不宜過大。

(2023·山東卷·13)利用圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置可探究等溫條件下氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系。將帶有刻度的注射器豎直固定在鐵架臺(tái)上，注射器內(nèi)封閉一定質(zhì)量的空氣，下端通過塑料管與壓強(qiáng)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(qiáng)p和體積V(等于注射器示數(shù)V0與塑料管容積ΔV之和)，逐次增加砝碼質(zhì)量，采集多組數(shù)據(jù)并作出擬合曲線如圖乙所示。例2

B(2)若氣體被壓縮到V=10.0mL，由圖乙可讀出封閉氣體壓強(qiáng)為

Pa(保留3位有效數(shù)字)。

2.04×105(3)某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了ΔV，則在計(jì)算pV乘積時(shí)，他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨p的增大而

(填“增大”或“減小”)。

某組同學(xué)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，一同學(xué)在記錄數(shù)據(jù)時(shí)漏掉了ΔV，則在計(jì)算pV乘積時(shí)，根據(jù)p(V0+ΔV)-pV0=pΔV可知他的計(jì)算結(jié)果與同組正確記錄數(shù)據(jù)同學(xué)的計(jì)算結(jié)果之差的絕對(duì)值會(huì)隨p的增大而增大。增大

(2024·廣東江門市一模)某同學(xué)通過如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置，利用玻意耳定律來測(cè)定一顆形狀不規(guī)則的小石塊的體積。主要操作步驟如下：①將小石塊裝進(jìn)注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并將注射器與壓強(qiáng)傳感器連接；②緩慢移動(dòng)活塞，記錄注射器的刻度值V，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的氣體壓強(qiáng)值p；③重復(fù)上述步驟②，多次測(cè)量。變式(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的操作，下列說法正確的是

(填寫選項(xiàng)前的字母)。

A.為保證封閉氣體的氣密性，在活塞上均勻

涂抹潤(rùn)滑油B.緩慢移動(dòng)活塞有利于減少實(shí)驗(yàn)誤差C.活塞移至某位置時(shí)，應(yīng)迅速記錄此時(shí)注射

器內(nèi)氣柱的體積和氣體的壓強(qiáng)值D.為方便推拉活塞，應(yīng)用手握住注射器再推拉活塞AB為保證封閉氣體的氣密性，在活塞上均勻涂抹潤(rùn)滑油，故A正確；為了保證封閉氣體溫度不變，應(yīng)緩慢移動(dòng)活塞，故B正確；活塞移至某位置時(shí)，待氣柱穩(wěn)定后再記錄此時(shí)注射器內(nèi)氣柱的體積和氣體的壓強(qiáng)值，故C錯(cuò)誤；推動(dòng)活塞時(shí)，為了保證封閉氣體溫度不變，不可以用手握住注射器封閉氣體部分，故D錯(cuò)誤。(2)若實(shí)驗(yàn)過程中不慎將活塞拉出注射器，則______(填“需要”或“不需要”)重做實(shí)驗(yàn)。

需要若實(shí)驗(yàn)過程中不慎將活塞拉出注射器，氣體的質(zhì)量發(fā)生變化，因此以上數(shù)據(jù)全部作廢，需要重新做實(shí)驗(yàn)。

b

考點(diǎn)三測(cè)量玻璃的折射率

3.兩個(gè)減小誤差的實(shí)驗(yàn)要求(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2和O、P3與O'之間距離要稍大一些。(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)，當(dāng)θ1太大時(shí)，反射光較強(qiáng)，出射光較弱，當(dāng)θ1太小時(shí)，入射角、折射角測(cè)量的相對(duì)誤差較大。

(2024·安徽卷·11)某實(shí)驗(yàn)小組做“測(cè)量玻璃的折射率”及拓展探究實(shí)驗(yàn)。(1)為測(cè)量玻璃的折射率，按如圖甲所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以下表述正確的一項(xiàng)是

。(填正確答案標(biāo)號(hào))

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a'B.在玻璃磚一側(cè)插上大頭針P1、P2，眼睛在另一側(cè)透過玻

璃磚看兩個(gè)大頭針，使P2把P1擋住，這樣就可以確定入

射光線和入射點(diǎn)O1。在眼睛這一側(cè)，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(diǎn)O2C.實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量小一些，以減小實(shí)驗(yàn)誤差例3B在白紙上畫出一條直線a作為界面，把長(zhǎng)方體玻璃磚放在白紙上，使它的一個(gè)長(zhǎng)邊與a對(duì)齊。用直尺或者三角板輕靠在玻璃磚的另一長(zhǎng)邊，按住直尺或三角板不動(dòng)，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(cuò)誤；B項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)入射角θ1應(yīng)盡量大一些，但也不能太大(接近90°)，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，故C錯(cuò)誤。(2)為探究介質(zhì)折射率與光的頻率的關(guān)系，分別用一束紅光和一束綠光從同一點(diǎn)入射到空氣與玻璃的分界面。保持相同的入射角，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出光路圖，并標(biāo)記紅大光和綠光，如圖乙所示。此實(shí)驗(yàn)初步表明：對(duì)于同一種介質(zhì)，折射率與光的頻率有關(guān)。頻率大，折射率

(填“大”或“小”)。

射角分別為α2、α3(α2<α3)，則玻璃和該介質(zhì)的折射率大小關(guān)系為n玻璃____n介質(zhì)(填“>”或“<”)。此實(shí)驗(yàn)初步表明：對(duì)于一定頻率的光，折射率與介質(zhì)材料有關(guān)。

(3)為探究折射率與介質(zhì)材料的關(guān)系，用同一束激光分別入射玻璃磚和某透明介質(zhì)，如圖丙、丁所示。保持相同的入射角α1，測(cè)得折>

(2023·廣東卷·11)某同學(xué)用激光筆和透明長(zhǎng)方體玻璃磚測(cè)量玻璃的折射率，實(shí)驗(yàn)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(biāo)記玻璃磚的邊界。(2)①激光筆發(fā)出的激光從玻璃磚上的M點(diǎn)水平入射，到達(dá)ef面上的O點(diǎn)后反射到N點(diǎn)射出。用大頭針在白紙上標(biāo)記O點(diǎn)、M點(diǎn)和激光筆出光孔Q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QM連線的延長(zhǎng)線與ef面的邊界交于P點(diǎn)，如圖(a)所示。例4③用刻度尺測(cè)量PM和OM的長(zhǎng)度d1和d2。PM的示數(shù)如圖(b)所示，d1為______cm。測(cè)得d2為3.40cm。

2.25刻度尺的最小分度為0.1

cm，由題圖(b)可知，d1為2.25

cm；(3)利用所測(cè)量的物理量，寫出玻璃磚折射率的表達(dá)式n=

；由測(cè)得的數(shù)據(jù)可得折射率n為

(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

1.51

考點(diǎn)四用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)1.實(shí)驗(yàn)裝置圖及實(shí)驗(yàn)器材(如圖)雙縫干涉儀、光具座、光源、學(xué)生電源、導(dǎo)線、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭、刻度尺。

(2024·云南昆明市第一中學(xué)模擬)圖甲為“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)光具座上安裝的元件a、b、c分別是

。

A.透鏡、單縫、濾光片B.透鏡、單縫、雙縫C.透鏡、濾光片、單縫例5C根據(jù)“用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)”實(shí)驗(yàn)裝置的要求，a、b、c分別是透鏡、濾光片、單縫，故選C。(2)按照正確的順序安裝好元件，調(diào)整后在光屏上觀察到明暗相間的條紋。將測(cè)量頭的分劃板中心刻線與13.870某亮條紋中心對(duì)齊，將該亮條紋定為第1條亮條紋，此時(shí)手輪上的示數(shù)x1=2.230mm。然后同方向轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮條紋中心對(duì)齊如圖乙所示，此時(shí)手輪上的示數(shù)如圖丙所示，x2=

mm。已知單縫與雙縫間的距離為100mm，雙縫與屏間的距離為800mm，雙縫間距為0.25mm?？傻盟鶞y(cè)光的波長(zhǎng)為

m(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

7.3×10-7

(3)關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下面幾種說法正確的是

。

A.僅撤掉濾光片，光屏仍能觀察

到干涉圖樣B.僅將單縫移近雙縫，光屏上觀

察到的條紋數(shù)變少C.單、雙縫相平行，兩縫與光屏上的條紋相垂直D.僅撤掉雙縫，在光屏上可能觀察到明暗相間的條紋AD僅撤掉濾光片仍能發(fā)生干涉現(xiàn)象，故A正確；單縫與雙縫間的距離不會(huì)影響條紋間的距離，故不會(huì)影響光屏上觀察到的條紋數(shù)，故B錯(cuò)誤；單、雙縫相平行，兩縫與光屏上的條紋相平行，故C錯(cuò)誤；僅撤掉雙縫，有可能發(fā)生單縫衍射，可能觀察到明暗相間的條紋，故D正確。(4)若某次實(shí)驗(yàn)觀察到的干涉條紋與分劃板的中心刻線不平行，如圖丁所示，在這種情況測(cè)量相鄰條紋間距Δx，則波長(zhǎng)λ的測(cè)量值

(填“大于”“小于”或“等于”)實(shí)際值。

大于

專題強(qiáng)化練答案12345對(duì)一對(duì)1.(1)2.5×10-6

(2)7×10-10

(3)A6答案123452.(1)減小熱傳遞和做功對(duì)氣體溫度的影響(2)6(3)成反比B答案123453.(1)D

(2)0.75

(3)60064.(1)B

(2)1.57

(3)不變答案123455.(1)①CD

②A

(2)膠管的容積不可忽略連接壓強(qiáng)傳感器和注射器的膠管的容積66.

1.(2024·江蘇省常州高級(jí)中學(xué)質(zhì)量調(diào)研)在“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”的實(shí)驗(yàn)中，將1mL的純油酸配制成5000mL的油酸酒精溶液，用注射器測(cè)得1mL溶液為80滴，再滴入1滴這樣的溶液到準(zhǔn)備好的淺盤中，12345答案描出的油膜輪廓如圖所示，每格邊長(zhǎng)是0.5cm，根據(jù)以上信息，回答下列問題：(1)1滴油酸酒精溶液中純油酸的體積為

mL；

2.5×10-6

6(2)油酸分子的直徑約為

m；(結(jié)果保留一位有效數(shù)字)

12345答案7×10-10

6(3)甲、乙、丙三位同學(xué)分別在三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)，但都發(fā)生了操作錯(cuò)誤。其中會(huì)導(dǎo)致所測(cè)的分子直徑d偏小的是

。

A.甲同學(xué)在配制油酸酒精溶液時(shí)，不小心把酒精倒少了一點(diǎn)，導(dǎo)致油酸

酒精溶液的實(shí)際濃度比計(jì)算值大一些B.乙同學(xué)在計(jì)算注射器滴出的每一滴油酸酒精溶液體積后，不小心拿錯(cuò)

了一個(gè)注射器把溶液滴在水面上，這個(gè)拿錯(cuò)的注射器的針管比原來的

細(xì)，每滴油酸酒精溶液的體積比原來的小C.丙同學(xué)在計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是不足一格的油膜都不計(jì)，導(dǎo)致計(jì)算

的面積比實(shí)際面積小一些

12345答案A612345答案

612345答案丙同學(xué)在計(jì)算油膜面積時(shí)，把凡是不足一格的油膜都不計(jì)，則計(jì)算的油膜面積S比實(shí)際面積小一些，導(dǎo)致所測(cè)的分子直徑d偏大，故C錯(cuò)誤。62.(九省聯(lián)考·江西·11)某小組探究氣體在等溫變化時(shí)壓強(qiáng)隨體積變化的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)方案如下：在帶刻度的注射器內(nèi)密封一段摻入酒精蒸氣的空氣，然后將注射器與氣體壓強(qiáng)傳感器連接管相連接。氣體壓強(qiáng)p由傳感器測(cè)量，氣體體積V等于注射器讀數(shù)與連接管的容積(1cm3)之和。(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)手不要握注射器筒，且應(yīng)緩慢推動(dòng)注射器活塞，其目的是

。

12345答案6減小熱傳遞和做功對(duì)氣體溫度的影響(2)下表是小組采集的一組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，12345答案6序號(hào)123456789p/kPa99.0110.0120.9135.4154.7181.2223.3291.1330.0V/cm321.019.017.015.013.011.09.07.05.00.0480.0530.0590.0670.0770.0910.1110.1430.200

12345答案6答案

12345答案6A.部分酒精蒸氣進(jìn)入氣體壓強(qiáng)傳感器連接管B.在測(cè)量第9個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)注射器筒壁出現(xiàn)模糊，部分酒精蒸氣液化成反比B12345答案63.(2024·河北張家口市期末)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量光的波長(zhǎng)。(1)實(shí)驗(yàn)過程中，在光屏上得到了明暗相間的紅色條紋，則下列說法正確的是

。

A.僅將紅色濾光片換成綠色濾光片，條紋間距將變大B.若取下濾光片在屏上可得到明暗相間的白色條紋C.若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可以減小單縫到雙縫的距離D.若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，該同學(xué)可以換用兩縫間距更大的雙縫D12345答案

612345答案若想增加從目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)，可以通過減小條紋間距來實(shí)現(xiàn)，換用雙縫到光屏距離更短的遮光筒，減小L，條紋間距減小，目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)增加，或者用兩縫間距更大的雙縫，增大d，條紋間距減小，目鏡中觀察到的條紋個(gè)數(shù)增加，而單縫到雙縫的距離對(duì)此無影響，故C錯(cuò)誤，D正確。612345答案(2)已知實(shí)驗(yàn)過程中觀察到分劃板中心刻線與第1條亮條紋中心對(duì)齊時(shí)，手輪的讀數(shù)如圖甲所示；轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板中心刻線與第7條亮條紋中心對(duì)齊時(shí)，手輪的讀數(shù)如圖乙所示，則相鄰兩條亮條紋之間的距離為______mm。

60.7512345答案

612345答案(3)已知雙縫到光屏之間的距離為L(zhǎng)=500mm，雙縫之間的距離為d=0.4mm，則該紅色光的波長(zhǎng)為λ=

nm。

6600

12345答案64.(2024·湖北卷·11)某同學(xué)利用激光測(cè)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AA'和BB'，交點(diǎn)為O。將半圓柱體玻璃磚的平直邊緊貼AA'，并使其圓心位于O點(diǎn)，畫出玻璃磚的半圓弧輪廓線，如圖(a)所示。②將一細(xì)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(diǎn)M。③拿走玻璃磚，標(biāo)記CO光線與半圓弧的交點(diǎn)P。12345答案6④分別過M、P作BB'的垂線MM'、PP'，M'、P'是垂足，并用米尺分別測(cè)量MM'、PP'的長(zhǎng)度x和y。⑤改變?nèi)肷浣?，重?fù)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y-x圖像，如圖(b)所示。12345答案6(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是

(單選，填標(biāo)號(hào))。

A.入射角越小，誤差越小B.激光的平行度好，比用插針法測(cè)

量更有利于減小誤差C.選擇圓心O點(diǎn)作為入射點(diǎn)，是因

為此處的折射現(xiàn)象最明顯B12345答案入射角適當(dāng)即可，不能太小，入射角太小，導(dǎo)致折射角太小，測(cè)量的誤差會(huì)變大，故A錯(cuò)誤；激光的平行度好，比用插針法測(cè)量更有利于減小誤差，故B正確；相同的材料在各點(diǎn)的折射效果都一樣，故C錯(cuò)誤。612345答案6(2)根據(jù)y-x圖像，可得玻璃磚的折射率為

(保留三位有效數(shù)字)。

1.5712345答案

612345答案6(3)若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑，則折射率的測(cè)量結(jié)果

(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

不變根據(jù)(2)中數(shù)據(jù)處理方法可知折射率與半徑無關(guān)，若描畫的半圓弧輪廓線半徑略大于玻璃磚的實(shí)際半徑，則折射率的測(cè)量結(jié)果不變。5.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)小組做“探究等溫情況下一定質(zhì)量氣體的壓強(qiáng)與體積的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)。12345答案6(1)第一個(gè)實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究氣體等溫變化的規(guī)律，注射器中密封了一定質(zhì)量的氣體。①實(shí)驗(yàn)過程中，下列操作正確的是

。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.應(yīng)該以較快的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積B.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先利用天平測(cè)量出注射器、柱塞及壓力表的

總質(zhì)量C.推拉柱塞時(shí)，手不可以握住整個(gè)注射器D.實(shí)驗(yàn)過程中要保證橡膠套的密閉性良好，以保證空氣柱的質(zhì)量一定12345答案CD612345答案應(yīng)該以較慢的速度推拉柱塞來改變空氣柱的體積，以避免操作動(dòng)作過快使空氣柱的溫度發(fā)生改變，故A錯(cuò)誤；因壓強(qiáng)由壓力表測(cè)得，不是由平衡條件計(jì)算出的，所以實(shí)驗(yàn)前不需要利用天平測(cè)量出注射器、柱塞及壓力表的總質(zhì)量，