热学和光学实验（解析版）-2025年天津高考物理复习专练

重难点23热学和光学实验

考点2025考向预测

考点1：测量玻璃的折射率

高考主要考查通过实验估测油酸分子的大小，

考点2：用双缝干涉实验测光的波长学习测量微观物理量的思想和方法.通过实验，

考点3：用油膜法估测油酸分子的大小观察光的干涉、衍射和偏振等现象，了解激光的

特性，认识波动性。

考点4：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

重难诠释

【精检像读】

【高分技巧】

1.测量玻璃的折射率

实验原理

如图所示，当光线以一定的入射角。1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线N。对应的出

射光线。'8,从而画出折射光线O。，，求出折射角。2,再根据“=画四或”计算出玻璃的折射率.

sin02QN

实验器材

木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔.

实验过程

(1)用图钉把白纸固定在木板上.

(2)在白纸上画一条直线a",并取。优上的一点。为入射点，作过。点的法线

(3)画出线段/。作为入射光线，并在上插上尸卜尸2两根大头针.

(4)在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线°优对齐，并画出另一条长边的对齐线6尻

(5)眼睛在6〃的一侧透过玻璃被观察两个大头针并调整视线方向，使Pi的像被P2的像挡住，然后在眼睛这一

侧插上大头针尸3,使23挡住尸1、22的像，再插上尸4,使尸4挡住P、尸2的像和23.

(6)移去玻璃枝，拔去大头针，由大头针尸3、尸4的针孔位置确定出射光线。'2及出射点。'，连接。、。得到线

段。。1

(7)用量角器测量入射角。1和折射角。2,并查出其正弦值sin和sin02.

(8)改变入射角，重复实验.

数据处理

(1)计算法

用量角器测量入射角仇和折射角仇，并查出其正弦值sin01和sin。2.算出不同入射角时的血21，并取平均值.

sin

⑵图像法

改变不同的入射角仇，测出不同的折射角仇，作sina一sin仇的图像，由〃=血&可知图像应是过原点的直线,

sin%

如图所示，其斜率为折射率.

(3)“单位圆”法

以入射点。为圆心，以一定的长度R为半径画圆，如图所示，sin仇=型，sin02=~,OE=OE'=R,则"

OEOE'

=电辿=包.只要用刻度尺量出EH,ETf的长度就可以求出«.

sin%E'H'

B

注意事项

⑴实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且尸1和尸2之间、尸3和尸4之间、尸2与。、R与。'之间距离要稍

大一些.

(2)入射角"不宜太大(接近90°),也不宜太小(接近0°).

(3)操作时手不能触摸玻璃砖的光洁光学面，也不能把玻璃砖界面当尺子画界线.

(4)实验过程中，玻璃砖与白纸的相对位置不能改变.

(5)玻璃砖应选用宽度较大的，宜在5cm以上，若宽度太小，则测量误差较大.

2.用双缝干涉实验测光的波长

实验原理

单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Ax与双缝间距小双缝到屏

的距离/、单色光波长久之间满足

实验过程

(1)观察双缝干涉图样

①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示.

滤

透光

光源镜片单缝双缝遮光筒毛玻璃屏

'区A

②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光.

③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏.

④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行,二者间距约为5〜10cm.

⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.

(2)测定单色光的波长

①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹.

②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮,

使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第〃条亮条纹.

③用刻度尺测量双缝与光屏间距离是已知的).

④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离/,重复测量.

数据处理

⑴条纹间距Ax=血二生

n—1

⑵波长

(3)计算多组数据，求施勺平均值.

注意事项

(1)安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行

且间距适当.

(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近.

(3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条

纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行.

3.用油膜法估测油酸分子的大小

实验原理

实验采用使油酸在水面上形成一层单分子油膜的方法估测分子的大小.当把一滴用酒精稀释过的油酸滴在水面

上时，油酸就在水面上散开，其中的酒精溶于水，并很快挥发，在水面上形成如图甲所示形状的一层纯油酸薄

膜.如果算出一定体积的油酸在水面上形成的单分子油膜的面积，即可算出油酸分子的大小.用『表示一滴

油酸酒精溶液中所含纯油酸的体积，用S表示单分子油膜的面积，用d表示油酸分子的直径，如图乙所示，则

浮在水面上的“***

那子粉油酸薄膜油酸分子

iiiiiiiiiiiiiii：水

甲乙

实验器材

盛水浅盘、注射器(或滴管)、容量瓶、坐标纸、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩笔.

实验过程

⑴配制油酸酒精溶液，取纯油酸1mL,注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面达到

500mL刻度线为止.

(2)用注射器(或滴管)将油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并记下量筒内增加一定体积匕时的滴数〃，算出

每滴油酸酒精溶液的体积V0.

(3)向浅盘里倒入约2cm深的水，并将爽身粉均匀地撒在水面上.

(4)用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上.

(5)待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，并将油酸膜的形状用彩笔画在玻璃板上.

(6)将画有油酸薄膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，算出油酸薄膜的面积S(求面积时以坐标纸上边长为1cm的正

方形为单位计算轮廓内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个).

(7)根据油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积匕并代入公式算出油酸薄

膜的厚度d.

(8)重复以上实验步骤，多测几次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即为油酸分子直径的大小.

4.探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系

实验器材：注射器、橡胶套、压力表(如图所示)

实验数据的获取

空气的压强P可以从仪器上方的压力表读出，空气柱的长度/可以在玻璃管侧的刻度尺上读出，空气柱的长度

/与横截面积S的乘积就是它的体积V.

把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读出空气柱的长度与压强的几组数据.

实验数据的处理

在等温过程中，气体的压强和体积的关系在P一厂图像中呈现为双曲线的一支，如图甲所示.处理实验数据时,

要通过变换，即画p—1图像，把双曲线变为直线，说明P和广成反比，如图乙所示.这是科学研究中常用的

数据处理的方法，因为一次函数反映的物理规律比较直接，容易得出相关的对实验研究有用的参数.

实验结论

一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，压强P与体积修成反比，所以P—%图线是双曲线的一支，但不

同温度下的图线是不同的.如图是一定质量的气体分别在71、？2温度下等温变化的P—k图线，其中温度较高

的是T2.

Pt

注意事项

（1）本实验应用控制变量法，探究在气体质量和温度不变的情况下（即等温过程），气体的压强和体积的关系.

（2）为保证等温变化，实验过程中不要用手握住注射器有气体的部位.同时，改变体积过程应缓慢，以免影响

密闭气体的温度.为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油，注射器内外气体的压强差不宜过大.

限时提升练◎

（建议用时：60分钟）

【考向一：测量玻璃的折射率】

1.（2024•天津南开•一模）某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。

甲

（1）在白纸上放好玻璃成，a。'和分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一侧插上两枚

大头针月和A，用“+”表示大头针的位置，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并依次插上大头针鸟和鸟。在插己

和与时，应使（）（选填选项前的字母）。

A.A只挡住＜的像B.勺只挡住心的像c.A同时挡住耳、鸟的像

（2）为了减小实验误差，实验时应注意的是（）

A.入射角应尽量小些

B.玻璃砖的宽度应小一些

C.大头针月、鸟之间的距离及大头针巴、巴之间的距离应适当大些

（3）甲同学在画界面时，不小心将两界面a屋、附'间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他测得的折射

率与真实值相比（选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确定”）。

（4）乙同学在完成光路图以后，以入射点。为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线65于/点，交入

射点。与出射点O'连线的延长线于。点。过N点、C点作法线MV'的垂线/8、CD,垂足为3点、。点，如

图丙所示。用刻度尺量得48=8.50cm,CD=5.00cm,由此可得出该玻璃的折射率〃==

【答案】（1）C（2）C（3）偏小（4）1.7

【详解】（1）实验中，在插A时，应使鸟同时挡住＜、£的像；在插舄时，应使舄同时挡住A和＜、鸟的像。

故选Co

（2）为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面上，且应使

大头针6、5之间的距离及大头针与、舄之间的距离应适当大些。

故选Co

（3）作出实际光路图，如图所示

由图可知，入射角不变，但是折射角变大，根据折射定律可知，所测折射率偏小。

AB

（4）根据题意，由图丙和折射定律有〃=然=斐名

IDCzJ,OA

1）C

又有OA=OC

e-AB8.50.r

贝l］有〃=—=——=1.7

CD5.00

2.（2025•广东珠海•一模）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成

实验操作和计算。

（1）图甲是“探究加速度与物体受力、物体质量的关系”实验装置图。在平衡摩擦力时，要调整长木板的倾斜角

度，使小车在不受细绳拉力的情况下，能够在长木板上向下做运动。图乙是实验得到纸带的一部分,

相邻两计数点间有四个点未画出。打点计时器电源频率为50Hz,则小车的加速度大小为__________m/s2（结

果保留2位有效数字）。

（2）图丙是“测量玻璃的折射率”实验装置图，在直线NO上插了两枚大头针4和巴，在附'侧调整观察视线，另

两枚大头针A和鸟可能插在直线_________上（选填“1”“2”“3”或"4”）。如果有几块宽度（图中油的长度）不

同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度（选填“大”或“小”）的玻璃砖来测量。

（3）图丁为“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”实验装置，在小球质量和转动半径相同，塔轮皮带

套在左、右两个塔轮的半径之比为2：1的情况下，逐渐加速转动手柄到一定速度后保持匀速转动，此时左、

右两侧露出的标尺格数之比为=其他条件不变，若增大手柄的转速，则左、右两标尺的格数

（选填“变多”“变少”或“不变”）,两标尺格数的比值__________o（选填“变大”“变小”或“不变”）

【答案】⑴匀速直线0.8（X2）2大⑶1:4变多不变

【详解】（1）［1］在平衡摩擦力时，要调整长木板的倾斜角度，使小车在不受细绳拉力的情况下，能够在长木

板上向下做匀速直线运动。

⑵相邻两计数点间有四个点未画出，则两点的时间为7=5x：=0.1s

2

根据逐差法可知，小车的加速度大小为.="汽,,°=5.99+6.80+7.：2；：；62-4.38-5.20*001m/s2=0.80m/s

y1yXU.1

（2）［1］由折射定律得知，光线通过平行玻璃砖后光线向一侧发生侧移，由于光线在上表面折射时，折射角小

于入射角，则出射光线向左侧偏移，又根据几何知识可知，出射光线和入射光线平行，所以即大头针片和鸟在

直线2上；

［2］根据实验操作步骤可知，增大玻璃砖的厚度，测量的折射角较准确，可减小误差。

（3）［1］在小球质量和转动半径相同，传动塔轮皮带套在左、右两个塔轮的半径之比为2:1的情况下，由于左、

右两个塔轮边缘的线速度大小相等，根据v可知，左、右两个塔轮的角速度之比为1:2,根据尸=加「疗

可知此时左、右两侧露出的标尺格数之比为1:4

[2][3]其他条件不变，若增大手柄转动的速度，则左、右两个塔轮的角速度增大，小球做圆周运动的向心力增

大，但左、右两个塔轮的角速度比值不变，所以左、右两标尺的格数变多，两标尺格数的比值不变。

3.（2024■河北■模拟预测）某实验小组采用等腰直角三角形玻璃石专做“测玻璃砖的折射率”实验，操作步骤如

下：

（1）将一张白纸固定在平整的木板上，将直角边长为/的玻璃砖放在白纸上，描出玻璃枝的轮廓/2C,取走

玻璃砖，画一条平行于/C的直线与边交点标记为。点，并在此直线上插四个大头针1、2、3、4,

如图1,再将玻璃砖放到刚才描绘的三角形轮廓位置。

（2）一同学在/C侧透过玻璃砖观察大头针，发现无论眼睛怎么移动、怎么前后平移玻璃砖（玻璃砖左边缘

始终与纸上描绘的边重合），始终无法实现“大头针2挡住大头针1”，其原因可能是o

（3）另一同学在8C侧透过玻璃砖观察大头针，前后平移玻璃砖（玻璃砖左边缘始终与纸上描绘的边重合）,

直到大头针4挡住大头针1、2、3；在白纸上描出此时玻璃砖的轮廓/官。，测出距离为.。

（4）若。=5，此玻璃砖的折射率为（结果可保留根号）。

（5）若（3）中，描绘玻璃砖轮廓/声U前，不小心将玻璃砖向前平移了少许（玻璃砖左边缘仍与纸上描绘的

边重合），则测量值__真实值（填“大于”“等于”或“小于

【答案】光线在/C侧发生了全反射巫小于

2

【详解】[1]若在/C侧始终无法实现“大头针2挡住大头针1”，其原因可能是此光线在NC侧发生了全反射；

[2]若大头针4挡住大头针1、2、3,作光路图如图所示

由几何关系知，光线在，。侧发生全反射的位置位于，。的中点P处，由几何关系可知sin<?=

if尸

联立解得〃=亚

[3]若不小心将玻璃砖向前平移了少许，©。距离。测量值偏小，由上面分析可知，。测量值偏大，折射率测量

值将小于真实值。

4.(2024•四川达州•一模)如图甲所示，用插针法测定玻璃砖折射率的实验。

M一，优。才的

,Q04一一

I/：sjn。］

00.20.40.60.8

乙

(1)为取得较好的实验效果，下列操作正确的是

A.必须选用上下表面平行的玻璃砖B.选择的入射角应尽量小些

C.大头针应垂直地插在纸面上D.大头针<和8及A和鸟之间的距离适当大些

(2)下列做法中导致测的折射率偏大的是。

A.为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的附'比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以。加

和附，为折射面画出了光路图

B.在实验中将玻璃砖界和b"的间距画得过窄，而其他操作均正确

C.准确画好玻璃砖界面a屋和6〃后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些

(3)学生认真正确操作后，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出图线，如图乙所示，从图线可求得玻璃砖

的折射率是。

【答案】⑴CD⑵B⑶1.5

【详解】（1）A.由折射定律知实验不是必须选择上下表面平行的玻璃砖也能测出玻璃的折射率，故A错误;

B.入射角适当大，折射角也会大些，折射现象较明显，角度的相对误差会减小，B错误；

CD.尽可能垂直插放大头针在纸面上，并使其相邻的间距适当大些，易于计算角度的正弦值，CD正确。

故选CD。

（2）A.如图（实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路）

为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的6〃比实际向外侧平移了一些，其他操作均正确无误，并仍以加，和

附'为折射面画出了光路图，导致折射角偏大，由折射定律知，测的折射率偏小，故A错误；

B.如图（实线表示正确的光路，虚线表示操作错的光路）

在实验中将玻璃砖界。屋和的间距画得过窄，而其他操作均正确，会导致折射角偏小，由折射定律知，测

的折射率偏大，故B正确；

C.准确画好玻璃成界面。诡和6〃后，实验过程中不慎将玻璃砖向下平移了一些，入射角和折射角不变化，由

折射定律知，测的折射率准确，故C错误。

故选Bo

sin。

（3）由折射定律〃

sin%

变形得sin0=—sin6

2nX

可知图线斜率为左='1=042

n0.63

所以〃=1.5

5.（2024■浙江台州•一模）如图1为测定半圆形玻璃砖折射率实验，在白纸上放好玻璃枝，在弧形一侧插

上两枚大头针《和A，并使4和6连线过半圆圆心O,再在另一侧观察，调整视线并插入两枚大头针巴和巴。

在纸上标出的大头针位置和半圆形玻璃砖如图2所示。

o

(1)请在图2中画出所需的光路，并在图中标出测量折射率所需要测量的物理量；

(2)请用所标的物理量表示玻璃的折射率：0

(3)在实验中画好直径界面时，不慎将半圆形玻璃砖绕。点逆时针转动了一个小角度如图3所示，而其他操作

均正确，则玻璃折射率的测量值_________真实值(选填“大于”、“等于”或“小于”)。

【详解】(1)根据题意可知，大头针在光线上，故由大头针的位置可确定入射光线和折射光线，如图所示，根

(3)将半圆形玻璃砖绕。点逆时针转动了一个小角度7后，会使得入射角和折射角测量偏大，即&=&+/,

0=0+/

sin(6+/)

则折射率的测量值为〃=

sin(a+/)

1

cosyd--------siny

此时L迦叱smatan。

sin。1

nsin(cr+/)cos/+------smy

tana

因为e>a

故土＜1

n

即折射率的测量值小于真实值。

6.（2024•浙江金华•二模）甲实验是是插针法测玻璃砖折射率实验，图甲是某次实验得到的光路图。乙实

验是双缝干涉测量光的波长实验，图乙是某次实验中目镜看到的图像。

（1）关于以上两个实验，下列说法正确的是（）

A.甲实验射入玻璃砖的光线入射角越大，实验误差越小

B.图甲测得玻璃枝折射率〃=里

PP'

C.乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，可以增加目镜中观测到的条纹个数

D.图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上

（2）若某单色光恰能使葩发生光电效应，用该单色光充当图乙实验的光源，已知双缝宽度为d,光屏到双缝距离

为/,测出该单色光的条纹间距为Ax,可知该金属的逸出功％=（已知光速为c,普朗克常量为〃）

【答案】（1）CD（2）等hcl

a/\x

PPf

【详解】（1）AB.图甲中根据折射定律，可得玻璃砖的折射率为"=——cin7=*D7=;P^P;'

sinrQQ

R

显然，射入玻璃砖的光线入射角适当大些，尸P与。。'测量的相对误差就越小，但并非越大越好，故AB错误;

C.根据双缝干涉条纹间距公式Ax=。力，可知乙实验仅将红色滤光片换成蓝色滤光片，波长几减小，则相邻

a

明条纹（或暗条纹）之间的距离减小，则目镜中观测到的条纹个数将增加，故C正确；

D.图乙目镜内未全部被照亮，是因为光源、单缝、双缝、光屏未在同一高度上，故D正确。

故选CD。

（2）根据双缝条纹间距公式=可得该单色光的频率为□=-=—

aZa/\x

用该单色光照射金属葩恰好能发生光电效应，则根据爱因斯坦光电效应方程方程可得，该金属的逸出功为

w,hcl

【考向二：用双缝干涉实验测光的波长】

7.(2024•山东日照•一模)如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。

(1)实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝平

行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是=

A.仅换用间距更小的双缝

B.仅将单缝向双缝靠近

C.仅将屏向靠近双缝的方向移动

D.仅将红色滤光片换成紫色滤光片

(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，使

分划板中心刻线对准第10条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为mm。已知双缝间的宽度d=0.3mm,

通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离£=1.0m,则该种色光的波长是mo

乙

【答案】(1)A(2)14.5304.5*10一7

【详解】(1)A.根据双缝干涉条纹间距公式=

a

从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，应增大双缝干涉条纹间距，仅换用间距更

小的双缝，双缝干涉条纹间距增大，故A符合题意；

B.仅将单缝向双缝靠近，双缝干涉条纹间距不变，故B不符合题意；

C.仅将屏向靠近双缝的方向移动，双缝干涉条纹间距减小，故C不符合题意；

D.仅将红色滤光片换成紫色滤光片，紫光的波长较小，双缝干涉条纹间距减小，故D不符合题意。

故选Ao

(2)[1]手轮的读数为%=14.5mm+3.0x0.01mm=14.530mm

[2]双缝干涉条纹间距为Ax=&一'J。"__L212mm=1.5mm

n10-1

根据双缝干涉条纹间距公式AX=|A

a

该种色光的波长为X=4△%="义10-3义1.5x10-3m=4.5x10一7m

L1

8.(2025•云南曲靖•一模)杨氏双缝干涉实验被誉为史上“最美”的十大物理实验之一。在“用双缝干涉测光

的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示。

光源凸透镜滤光片单缝y缝遮光筒毛玻直屏目镜

|.审------才--^[■•云--------:二二二

L二''

I，/,\.."1

]7\]i]

甲

(1)在组装仪器时单缝和双缝应该相互_____放置(选填“垂直”或“平行”)。

(2)双缝间距为d,毛玻璃光屏与双缝间的距离为工。从目镜中看到的干涉图样如图乙所示。使分划板的中心刻

线对齐A亮条纹的中心，此时游标尺上的示数情况如图丙所示，其读数为mmo若A、B两条亮纹中央

间距为x,则所测光的波长为(用所给物理量的字母表示)。

(3)若测量头中观察到的图样如图丁所示，波长的测量值______真实值(填“大于”、“小于”或“等于”)。

【答案】⑴平行⑵9.15察⑶大于

【详解】(1)只有保证单缝和双缝互相平行，这样才能在屏上出现明暗相间的条纹；

(2)[1]由于游标尺为20分度，其精确度为0.05mm,故游标卡尺的示数为9mm+3x0.05mm=9.15mm

Y

[2]若4、8两条亮纹中央间距为x,则条纹间距为Ax=,

根据故=。2

a

解得力=三

（3）条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值&实=Ar测cos。

e为条纹与分划板中心竖直刻线间的夹角，则有Ax实＜Ax测

由于2=工4

可知波长的测量值大于实际值。

9.（2025•湖南长沙•一模）小星学习了光的干涉后，用激光笔和双缝组件（如图甲所示）做双缝干涉实验,

并测量激光的波长。他按如下步骤组装好设备：先将激光笔打开，让激光垂直照到墙壁上，在墙壁上形成一个

小光斑。然后将双缝组件固定在激光笔前方，让激光垂直通过双缝后在远处墙壁上形成干涉图样，如图乙所示。

干涉图样

0.300.45

激光笔

双缝组件放大图

甲乙

14.0mm21.6mm

丙丁

（1）小星做实验时，双缝组件到墙壁距离为2.4m,两次所用双缝间距分别为0.30mm和0.45mm,用刻度尺测

量干涉图样的数据分别如图丙和图丁所示，则图丙是采用间距为mm的双缝测得的结果。根据图

丁的测量结果，计算得出激光笔所发出的激光波长为nm（结果保留三位有效数字）。

（2）若实验过程中保持激光笔与双缝组件的位置不变，用光屏在离墙壁L2m处承接干涉图样，光屏上的图样与

原来的干涉图样相比，会出现的现象是（）

A.条纹间距变大

B.条纹间距不变

C.条纹间距变小

D.条纹消失

【答案】⑴0.45675(2)C

【详解】(1)[1]由双缝干涉条纹间距公式心=。2可知，本实验中条纹间距较小的图丙对应的应为双缝间距

a

较大的双缝，即图丙所对应的双缝的间距为0.45mm。

[2]由双缝干涉条纹间距公式

a

0一21.6

可知d\xU/UX

Z=---=-------mm=675nm

L2400

(2)由双缝干涉条纹间距公式以=。2可知，当双缝与屏的间距减小时，条纹间距也减小。

a

故选Co

10.(2025•云南•模拟预测)某同学通过双缝干涉实验测量发光二极管(LED)发出光的波长。图甲为实验装

实验中观察到的干涉条纹如图乙所示。

当分划板中心刻线对齐第1条亮条纹中心，手轮上的读数为玉=2.145mm；当分划板中心刻线对齐第5条亮条

纹中心，手轮上的读数为无5=4177mm。完成下列填空:

(1)相邻两条亮条纹间的距离Ax=mm；

(2)根据可算出波长(填正确答案标号)；

A.2=――B.A=—AxC.A=---

dIdAx

(3)则待测LED发出光的波长为几=nm(结果保留3位有效数字)。

【答案】(1)0.508(2)6(3)626

r-x4177-2145

【详解】(1)相邻两条亮条纹间的距离为=_——mm=0.508mm

44

(2)根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系Ax=4彳可得波长为X=gAr

aI

故选Bo

7

(3)待测LED发出光的波长为X=4AX=°，45°X10o508x10-3m=626x10-m=626nm

I365.0xl0-3

11.(2025•广东•模拟预测)以下是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验的部分步骤。

（1）如图甲所示，在通过光电门测量物体加速度的实验中，在滑块上安装宽度为1.5cm的遮光条，滑块在与槽

码相连的细线的牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门A的时间

加i=0.15s,通过光电门B的时间Af2=0・05s,两光电门中心之间的距离s=40cm,则滑块的加速度大小.

（结果保留两位有效数字），下列操作中可以减小实验误差的是（填正确答案标号）。

A.调节气垫导轨底部的平衡螺母，确保导轨表面水平

B.更换宽度更窄的遮光条

C.调节定滑轮的高度使滑块与滑轮之间的细绳与导轨表面平行

D.减小两个光电门之间的距离

（2）如图乙所示，在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝中心均在遮光

筒的中心轴线上，使单缝与双缝,二者间距约2〜5cm。若实验中观察到单色光的干涉条纹后，撤

掉滤光片，则会在毛玻璃屏上观察到=若测量单色光波长时发现条纹太密，难以测量，可以采用

的改善办法是（填正确答案标号）。

【答案】（1）0.10BC⑵平行明暗相间的彩色条纹A

【详解】（1）[1]遮光条通过光电门A、B的速度大小分别为H=f=0.1m/s,%=：=0.3m/s

hh

2_2

滑块的加速度大小a=±、=0.10m/s2

2s

[2]A.由于实验的目的是测量物体的加速度，气垫导轨表面是否水平对实验没有影响，故A项错误;

B.更换宽度更窄的遮光条，可以提高瞬时速度的测量精度，故B项正确；

C.滑块与滑轮之间的细绳与气垫导轨表面平行时，加速度才不变，故C项正确；

D.适当增大两个光电门之间的距离，可以减小实验误差，故D项错误。

故选BCo

(2)[1]用双缝干涉测量光的波长实验中，单缝与双缝应该平行。

[2]撤掉滤光片，则会在毛玻璃屏上观察到白光干涉形成的明暗相间的彩色条纹;

[3]根据公式Ax=华

a

增大条纹间距，可以减小双缝间距力或增大双缝到光屏的距离心

故选Ao

12.(2024•浙江金华•一模)在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。

图1图2

(1)图1中的a、b、c三个位置对应的器材为

A.。是滤光片、b是单缝、c是双缝

B.a是单缝、6是双缝、c是滤光片

C.。是双缝、6是单缝、c是滤光片

(2)该同学正确操作后观察到的干涉条纹如图2甲所示，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准。位置，

手轮的读数如图2乙所示，此时手轮的读数为mmo

(3)已知双缝间距为力双缝到毛玻璃的距离为/,分划板中心刻线对准。位置时手轮的读数记作刈，继续转动

手轮，分划板中心刻线对准6位置时手轮的读数记作X2(X2>XI),则所测单色光的波长b(用题中物理

量符号表示)。

(4)为减小误差，该实验先测量〃个亮条纹的间距，再求出相邻亮条纹间距下列实验采用了类似方法的有

A.“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量

B.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量

C.“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量

D.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量

【答案】⑴C⑵15.575/15.576/15.577/15.578(3)^^^(4)AD

41

【详解】(1)图1中的a、b、c三个位置对应的器材为。是双缝、b是单缝、c是滤光片。故选C；

(2)手轮的读数为15.5mm+0.01mmx7.5=15.575mm

（3）条纹间距Ax=三户

根据Ax=4/l

a

可得）/"xj

4/

（4）减小误差，该实验先测量〃个亮条纹的间距，再求出相邻亮条纹间距Ax,本实验采用的是累积放大测量

取平均值，则

A.“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量是测量至少30次全振动的周期然后取平均值，

用的是累积放大测量取平均值，选项A正确；

B.“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用的是等效思想，选项B错误；

C."探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量采用多次测量求平均值的方法，故C错误；

D.“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量采用的放大测量取平均值的方法，

故D正确。

故选AD。

【考向三：用油膜法估测油酸分子的大小】

13.（2025•全国•模拟预测）某同学用如图所示实验装置设计了“验证角速度和质量一定时，向心力大小与圆

周运动半径的关系”实验，小球P、。质量相同，两不等长细绳。、6一端分别与小球相连，另一端分别与固

定在竖直细杆上的力传感器相连，转动细杆，稳定后，小球尸和小球。做匀速圆周运动，读出力传感器的示数

片和巴。

ba

Q/P

（1）本实验采用的物理方法与下列实验中相同的是

A.探究加速度与力、质量的关系

B.探究力的合成规律

C.用油膜法估测分子的大小

(2)为完成实验，需要测量的物理量为=

A.细绳。、6的长度4和4B.小球的质量冽C.小球转动一周所需的时间，

(3)测出需要测量的物理量后，若得到的数据在误差范围内满足关系式(用测量量和已知量表示)，则可

说明角速度和质量一定时，向心力大小与半径成正比。

(4)若仅将两小球换为质量不同的小球，则用该实验装置_____(选填“可以”或“不可以”)进行“验证角速度和半

径一定时，向心力大小与质量的关系”实验。

【答案】(1)A(2)A(3)4/2=鸟4(4)不可以

【详解】(1)本实验采用了控制变量法。

A.探究加速度与力、质量的关系实验也采用了控制变量法，故A正确；

B.探究力的合成规律实验采用了等效替代法，故B错误；

C.用油膜法估测分子的大小实验采用了近似替代法，故C错误；

故选Ao

(2)验证角速度和质量一定时，向心力大小与圆周运动半径的关系，需测量出转动半径，故需要测量的是细

绳6的长度4和L

故选Ao

(3)设细绳长度为/,连接小球的细绳与竖直方向间的夹角为凡小球做圆周运动的半径为，，细绳上的拉力

为尸，对某小球进行受力分析，则有sin6=]

Fsin0v

若角速度和质量一定时，向心力大小与半径成正比，则有4

可得甲2=£4

(4)仅将两小球换为质量不同的小球时，需保证两小球做圆周运动的半径、角速度相同，向心力大小与质量

结合上述分析可知，两侧e相等，半径要相等，此时有4=4,故若仅将两小球换为质量不同的小球，不可以

进行“验证角速度和半径一定时，向心力大小与质量的关系”实验。

14.(2024•河北邯郸•模拟预测)做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。

(1)下列实验步骤的正确顺序是(填写实验步骤前的序号)。

A.往边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的琲子粉均匀地撒在水面上

B.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定

C.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积

计算出油酸分子直径的大小

D.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，

由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积

E.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上

(2)实验中，体积为匕的所用油酸酒精溶液中纯油酸的体积为匕，用注射器和量筒测得“滴上述溶液的体积为%,

把一滴该溶液滴入盛水的撒有琲子粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图

中每个小正方形的边长为。，则油酸薄膜的面积S=；可求得油酸分子的直径为(用匕、

匕、%、〃、S表示)。

(3)某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因为o

A.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

B.水面上弹子粉撒得太多，油膜没有充分展开

C.用注射器和量筒测外体积溶液滴数时多记录了几滴

【答案】⑴DABEC(2)71a2嬴(3)AB

【详解】(1)实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一

定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积，后往

边长约为40cm的浅盘里倒入约2cm深的水，待水面稳定后将适量的琲子粉均匀地撒在水面上，再用注射器将

事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状

用彩笔描绘在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜的面积。根据油酸的

体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径的大小。即实验步骤的正确顺序是DABEC。

(2)根据数格子的办法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的总格数为71格，则油膜总面积为5=71/

由于所用油酸酒精溶液每匕体积溶液中有纯油酸体积匕，则溶液的浓度为x=?

用注射器和量筒测得体积为4的上述溶液有“滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为忆=五尤

V

油酸分子直径为

联立解得“=啸

nSVx

(3)A.计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致油膜面积测量值偏小，根据"=2V

可知油酸分子直径测量值偏大，故A正确；

B.水面上琲子粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，根据d=2V

可知油酸分子直径测量值偏大，故B正确；

C.用注射器和量筒测外体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，根据4=?

可知油酸分子直径测量值偏小，故c错误。

故选AB。

15.(2024•浙江温州•一模)(1)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，下列说法正确的是

A.若去掉铁芯，实验结果不会受到影响

B.为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源

C.交变电流产生的磁场对铁芯有力的作用，可能使铁芯振动发出“嗡嗡”声

(2)某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻(阻值较小)，为保证电路中各元

件安全，实验结束时，首先进行的操作是.

A.断开导线/B.断开开关C.取下电池

(3)下列说法正确的是.

A.图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平

B.图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物

C.图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入扉子粉

D.图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，可增加目镜中观察到的亮条纹个

数

【答案】⑴C（2）A（3）BD

【详解】（1）A.在理想变压器中铁芯的作用是减小磁场的损失，若去掉铁芯，实验结果会受到影响。故A错

误；

B.为保证实验安全，原线圈应接低压交流电源。故B错误；

C.交变电流产生的磁场，使变压器铁芯硅钢片产生涡电流，导致变压器振动而发出声音，正常情况下这种声

音是清晰而有规律的，但若螺丝没有拧紧，变压器就会发出明显的“嗡嗡”低鸣声。故C正确。

故选Co

（2）当通过线圈的电流急剧减小时，会产生较大自感电动势，阻碍电流的减小，所以在实验结束时，应先把

并联在线圈上的电压表从电路中断开，否则断开开关瞬间会产生大电压烧毁电表，故应先断开导线

故选Ao

（3）A.图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道没有必要必须光滑，只需保证小球从同一位置静止释放

即可，但其末端必须水平，以保证小球在空中做平抛运动。故A错误；

B.图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物。故B正确；

C.图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先撒入琲子粉，再滴入油酸酒精溶液。故C错误；

D.图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，入射光的波长变短，根据微=42

a

可知相邻条纹间距减小，增加了目镜中观察到的亮条纹个数。故