2026年高考物理二轮复习讲练测（广东）题型21 热学实验和光学实验（解析版）

题型21热学实验和光学实验

目录

第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局

第二部分考向破译微观解剖，精细教学

典例引领方法透视变式演练

考向01用油膜法估测油酸分子的大小

考向02探究气体等温变化的规律【重难】

考向03测量玻璃的折射率【重难】

考向04用双缝干涉测量光的波长

第三部分综合巩固整合应用，模拟实战

本题型是热学和光学实验的知识，多数可能是实验题的考向。本题型以实验基础知识结合考查。

解题的关键和核心能力在于灵活运用实验原理、基本操作、数据处理、误差分析等知识解题。

考向01用油膜法估测油酸分子的大小

【例1-1】1．（2025·广东·联考）完成以下实验：

(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，有下列实验步骤：

①先配好油酸酒精溶液，用注射器滴一滴到量筒中，记下油酸酒精溶液的体积；

②往浅盘里倒入一定深度的水，待水面稳定后，用注射器将油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待油膜形状稳

定；

③将玻璃板放在浅盘上，然后将油膜的形状用彩笔描绘在玻璃板上。

④将画有油膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油膜的面积，根据油酸的体积和面积计算出油酸分子

直径的大小；

上述步骤有两步存在错误，请指出，并且改正：

错误一：改正：

错误二：改正：

(2)在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中：

①若某次实验中使用匝数N1=400匝、N2=800匝的变压器，测得的电压分别为U1=3.6V、U2=8.2V，据此可

知（选填“N1”或“N2”）是原线圈匝数。

②本实验造成系统误差的原因可能为。

A．原线圈和副线圈上的电流产生热量B．变压器铁芯产生涡流

C．变压器铁芯漏磁D．原线圈输入电压发生变化

【答案】(1)①用注射器将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②待浅盘中的水面稳定后将适量的痱子粉均匀地

撒在水面上，再用注射器将油酸酒精溶液滴一滴在水面上

(2)N2ABC

【详解】（1）[1][2]步骤①存在错误；为了减小误差，应用注射器将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。

[3][4]步骤②存在错误；应待浅盘中的水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上，再用注射器将油酸酒

精溶液滴一滴在水面上。

（2）①[1]若某次实验中使用匝数N1=400匝、N2=800匝的变压器，测得的电压分别为U1=3.6V、U2=8.2V，

若为理想变压器，则匝数比等于电压比；由于实际存在有漏磁、铁芯发热、导线发热等影响，使得副线圈

U8.2N800

电压小于理论值；由于22

U13.6N1400

可知N2是原线圈匝数；

②[2]ABC．原线圈和副线圈上的电流产生热量、变压器铁芯产生涡流、变压器铁芯漏磁，均会使副线圈电

压小于理论值，导致电压比与匝数比有差别，故ABC正确；

D．原线圈输入电压发生变化，不会影响电压比和匝数比，故D错误。

故选ABC。

【例1-2】（2025·佛山禅城·供题训练）请完成《普通高中物理课程标准》中以下必做实验的部分操作和计

算。如图是“用油膜法估测油酸分子的大小”实验的部分操作步骤：

(1)下列有关该实验的说法正确的是______

A．图中正确的操作步骤顺序是：丙→丁→乙→甲

B．油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验

C．往浅盘中滴入油酸酒精溶液后应立即描绘油膜轮廓

(2)若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴溶液体积为1mL，取1滴该溶液

滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为cm3。

(3)3个实验小组分别得到以下油膜形状，其中最理想的是______。

A．

B．

C．

【答案】(1)B

(2)2.0105

(3)C

【详解】（1）A．实验中先记录滴油酸酒精溶液的滴数，再在水面上撒入痱子粉，然后将一滴溶液滴入浅

盘中，最后描绘油膜轮廓，则图中正确的操作步骤顺序是丙→乙→丁→甲，故A错误；

B．油酸酒精溶液配制好后，为了避免酒精挥发，不能搁置很久才做实验，故B正确；

C．往浅盘中滴入油酸酒精溶液后，应等待油膜充分散开形成单分子油膜层再描绘油膜轮廓，故C错误。

故选B。

（2）实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.2%，用注射器测得100滴溶液体积为1mL，取1滴该溶液

1

滴入浅盘中，即滴入浅盘中的油酸体积为V0.2%2.0105cm3

100

（3）A．图示油膜层没有充分散开，没有形成单分子油膜层，故A错误；

B．图示油膜层没有形成比较规则的边缘，不利于描绘油膜的形状，故B错误；

C．图示油膜层散开充分，边缘比较规则，便于描绘油膜的形状，故C正确。

故选C。

认为油酸薄膜是由单层的油酸分子紧密排列组成，油膜的厚度就是油酸分子的直径d，

如图所示

实验原理

(1)配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n；

(2)用注射器吸取油酸酒精溶液，读出它的体积V0；

油膜体积“V”的测

量(3)再把油酸酒精溶液一滴滴地滴入烧杯中，记下液滴的总滴数N；

(4)则一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V＝n

��

�

数出轮廓范围内正方形的个数，不足半个的舍去，多于半个的算一个；

油膜面积“S”的测(1)n0

量

(2)用正方形的个数乘以单个正方形的面积S0计算油膜的面积S(即n0S0)

分子直径的计算

用一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V除以单分子油膜的面积S计算油膜的厚度，即

油酸分子的直径d＝

�

�

【变式1-1】（2025·广东湛江·湛江二十一中5月模拟）在做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中：

所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，用注射器和量筒测得体积的上述溶液有滴，把

(1)V1V2V0n

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

、、

图中油酸薄膜的面积为S，则可求得油酸分子的直径为（用V1V2V0、n、S表示）。

(2)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___________。

A．油膜中含有大量未溶解的酒精

B．计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格

C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开

D．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴

VV

【答案】(1)02

nSV1

(2)BC

V

【详解】（）由于所用油酸酒精溶液每体积溶液中有纯油酸体积，则溶液的浓度为x2

1V1V2

V1

V

用注射器和量筒测得体积为V的上述溶液有n滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为V0x

0n

V

油酸分子直径为d

S

VV

联立解得d02

nSV1

V

（2）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，根据d

S

A．油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油膜面积测量值偏大，则油酸分子直径测量值偏小，故A错误；

B．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，则油酸分子直径测量值偏大，

故B正确；

C．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开，导致油膜面积测量值偏小，则油酸分子直径测量值偏大，

故C正确；

D．用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，则油酸分子直径测量值

偏小，故D错误。

故选BC。

【变式1-2】（2025·广东惠州·模拟）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的两个必做实验，请按要求

完成相关实验内容。

(1)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，某同学的实验操作如下；

取体积的纯油酸配制出体积的油酸酒精溶液，滴入滴溶液到量筒，测出其体积为；

①V1V2NV3

②在浅盘中装入少量水，并在水面上均匀地轻轻撒上少量痱子粉；

③用滴管将1滴油酸酒精溶液轻轻滴入水面中央，散开后可以看到油酸膜的轮廓，测得油酸膜面积S。

在实验中，撒上少量痱子粉的作用是。实验得到油酸膜的；轮廓如图（a）所示，已知每个小格的面

积为2，则2，写出油酸分子直径的表达式=。（用、、、、表示）

1cmScmDV1V2V3NS

VV

【答案】(1)方便显示出油酸膜的轮廓（清晰边界）11213

NSV2

【详解】（1）[1]在实验中，撒上少量痱子粉的作用是方便显示出油酸膜的轮廓（清晰边界）

[2]根据图中油膜所形成的面积，不足半格的舍去，超过半格的记为一格，估算得到油膜的面积有112格，

而由于每一格的边长为1cm，则油酸薄膜的面积为112cm2；

VV

[3]1滴酒精油酸溶液中油酸的体积为V13

V2N

VVV

直径为D13

SNSV2

【变式1-3】（2025·广东清远·二模）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)某同学进行“用油膜法估测油酸分子大小”实验，如图（a）所示，用滴管将体积为V的0.2%（体积分数）

油酸酒精溶液滴入量筒，记录滴数N。在浅盘中倒入清水，待水面稳定后均匀撒上爽身粉。用滴管将1滴

溶液轻轻滴入浅盘，待油膜稳定后描出轮廓，计算面积S。已知油酸密度为，摩尔质量为M，阿伏伽德罗

常数为NA。下列说法正确的是（）

A．油酸在水面上迅速铺开，说明油酸分子在做剧烈的分子热运动

B．油酸溶液在水面上把爽身粉推开形成边界，说明液体表面张力具有扩张趋势

V

C．由题中实验数据可测得油酸分子的直径d

S

6M

D．若测得分子直径为d，则阿伏伽德罗常数可表示为NA

πd3

【答案】(1)D

【详解】（1）A．油酸在水面上迅速铺开，是因为油酸分子之间的作用力使得油酸在水面上形成单分子油

膜，而不是因为油酸分子在做剧烈的分子热运动。分子热运动是指一切物质的分子都在不停地做无规则的

运动，这种运动是微观层面的，与油酸在水面上铺开的宏观现象本质不同，故A错误；

B．油酸溶液在水面上把爽身粉推开形成明显的边界，这是因为液体表面张力的作用。液体表面张力是液体

表面层由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力，其作用效果是使液体表面有收缩的

趋势，而不是扩张趋势，故B错误；

C．根据实验原理，把油酸分子看成球形且紧密排列，油膜的厚度即为油酸分子的直径d

V

一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积V0.2%

1N

VV

由d1可得油酸分子的直径d，故C错误；

S500NS

33

．已知分子直径为，则一个油酸分子的体积4πdπd

DdV0

326

M

油酸的摩尔体积V

m

V6M

m

根据阿伏伽德罗常数的定义可得NA3，故D正确；

V0πd

故选D。

考向02探究气体等温变化的规律

【例2-1】如图（a）所示，某一小组用气体压强传感器、标号为25mL的注射器等器材探究气体等温变化的

规律，主要实验步骤如下：

①测出软管内空气的体积为0.9mL；

②在注射器内用活塞封闭一定量的气体，将注射器、软管、压强传感器、数据采集器和计算机逐一连接起

来；

缓慢移动活塞至某一位置，待示数稳定后记录注射器和软管内封闭气体的总体积和由计算机显示的气

③V1

体压强p1；

④重复上述步骤③，多次测量并记录；

⑤计算机根据p、V值，作出pV图像。

(1)实验操作中除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需要在活塞上均匀涂抹润滑油，主要目的是为

了；

(2)根据记录数据，作出如图（b）所示的pV图。对图线进行分析，若在实验误差允许范围内，p1、p2、

、之间满足关系式，则说明一定质量的气体在温度不变时压强与体积成反比。图中阴影部分的物

V1V2

理意义是。

【答案】(1)增强气密性，保持气体质量不变

pVpV气体体积由增大到的过程中，气体对外界所做的功

(2)1122V1V2

【详解】（1）实验中，除了保证封闭气体的温度恒定以外，还需保证气体的质量不变。为此，在封入气体

前，应在活塞上均匀涂抹润滑油；

（2）[1]对图线进行分析，若在实验误差允许范围内，满足关系式p1V1p2V2，则说明一定质量的气体在温度

不变时压强与体积成反比。

根据，可知图中阴影部分的物理意义是：气体体积由增大到的过程中，气体对外界所做的

[2]WpΔVV1V2

功。

【例2-2】用气体压强传感器做“探究气体等温变化的规律”实验，实验装置如图甲所示。

(1)下列说法或操作正确的是（）

A．在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露

B．推拉活塞时为了稳定，应用手握紧注射器筒的空气柱部分，并迅速推拉活塞改变气体体积

C．实验过程中应保持周围环境温度不变

D．多测几组p、V数据，记录并作出pV图像，若图像为曲线即可说明p、V成反比关系

1

(2)在操作规范，不漏气的前提下，某同学测得多组压强p和体积V的数据并作出V图线，如果胶管中含

p

有一定质量的气体，作出的图像可能是（）

A．B．C．

1

(3)在不同温度环境下，另一位同学对相同气体重复了上述实验，实验操作和数据处理均正确，得到的p

V

图像如图乙所示。两次操作中气体的温度分别为TA和TB，则TA和TB的大小关系为TATB。（选

填“>”、“<”或“=”）

【答案】(1)AC

(2)C

(3)

【详解】（1）A．在注射器柱塞上涂抹润滑油的目的是防止封闭气体泄露，保证封闭气体的质量不变，A

正确；

BC．推拉活塞时为了保证气体的温度不变，手不能握在注射器筒的空气柱部分，推拉活塞改变气体体积时

应缓慢进行，且实验过程中要保证室温不变，B错误，C正确；

D．多测几组p、V数据，记录并作出pV图像，若图像呈现双曲线特征，即可说明p、V成反比关系，D

错误。

故选AC。

（2）若胶管内含有一定质量的气体，设胶管的体积为V，则有p(VV)C

1

解得VCV

p

1

则V图像为一次函数，纵坐标轴截距为负值。

p

故选C。

pV

（3）由C

T

1

可知pCT

V

1

可知温度越高，p图像的斜率越大，所以TT。

VAB

1.实验方法：控制变量法。

2.保证等温变化的注意事项

(1)实验过程中不能用手握住注射器的封闭气体部位。

(2)改变体积的过程应缓慢，以免影响密闭气体的温度。

(3)为保证气体密闭，应在活塞与注射器内壁间涂上润滑油。

(4)注射器内外气体的压强差不宜过大。

3.数据处理：在等温过程中，气体的压强与体积的关系在p-V图像中呈现为双曲线(其中一支)，如图甲所示。

处理实验数据时，要通过图像变换“化曲为直”，即画p-图像，把双曲线(其中一支)变为直线，说明p和

�

V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观，

容易得出对实验研究有用的相关参数。

【变式2-1】某实验小组使用如图所示装置探究等温条件下一定质量气体的压强与体积的关系。圆筒内通过

可移动的柱塞密封一定质量的气体，柱塞下使用细绳悬挂重物，圆筒导热性良好，通过改变重物质量读取

多组重物质量m、气体体积V的数值，并通过作图探究两者之间的关系。

(1)柱塞处涂抹润滑油的目的是________。（多选）

A．增加导热性

B．增加气密性

C．减小柱塞与圆筒之间的摩擦

(2)该实验小组按照规范操作，通过作图探究两者之间的关系，为使图像呈直线，应描绘的是________。

111

A．V-mB．mC．

VVm

(3)该实验小组逐步增大重物质量，得到（2）中的图像的斜率为k、纵截距为b，不考虑柱塞与圆筒间的摩

擦，已知柱塞的横截面积为S，当地的重力加速度为g，测得当地的大气压强为p0，则柱塞的质量为m0

（使用题中所给字母表示）。若当地的大气压强p0测量值偏小，则测得的柱塞的质量（填“大于”“小

于”或“等于”）真实的柱塞的质量。

【答案】(1)BC

(2)B

pSb

(3)0小于

gk

【详解】（1）柱塞处涂抹润滑油的目的是为了密封气体，保证空气柱密闭性良好，同时减小柱塞与圆筒之

间的摩擦，故BC正确。

m0m0m

（2）设开始时圆筒内气体体积为V，有p0gV0p0gV

0SS

11g

整理得m

VV0p0Sm0gV0

1

为使图像呈直线，应描绘m图像。

V

故选B。

11g

（3）[1]由上述分析m

VV0p0Sm0gV0

1g1

结合m图像的斜率k和截距b，可得k，b

Vp0Sm0gV0V0

pSb

解得m0

0gk

[2]若当地的大气压强p0测量值偏小，则m0测得的结果偏小。

【变式2-2】（24-25高二下·四川乐山·期末）某同学用注射器和传感器探究一定质量的气体发生等温变化时

压强与体积的关系。注射器一端连接压强传感器，另一端利用活塞封闭一定量的气体，如图1所示。推动

活塞压缩气体，记录多组注射器上的体积刻度和传感器的压强示数。

(1)为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，应该（）

A．推拉活塞时，要用手握注射器

B．推拉活塞时，要缓慢推拉活塞

C．推拉活塞时，要快速推拉活塞

(2)某同学在一次实验中，计算机屏幕上显示出如图2所示的pV图线（其中实线是实验所得图线，虚线为

一根参考双曲线），仔细观察不难发现，该图线与玻意耳定律不够吻合，造成这一现象的可能原因是

（选填“活塞处漏气”或“环境温度升高”）；

(3)根据（2）中的判断，为了减小误差，应采取的措施是；

(4)调整好器材后，该同学在不同温度下完成实验，得到了如图3所示的pV图线，并在图像中找到了气体

的三个状态A、B、C。

T

1

①气体处于A、C状态时温度分别为T1和T2，则可知；（用图中字母表示）

T2

②在ABC的过程中，密封气体从外界吸收了热量Q（选填“大于”“小于”或“等于”）气体对

活塞做的功W。

【答案】(1)B

(2)活塞处漏气

(3)活塞处涂抹润滑油（表述的措施能够达到改善漏气的均可得分）

V

(4)1大于

V3

【详解】（1）为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，推拉活塞时，不能用手握注射器，避免因

手的温度而改变气体的温度，同时要缓慢推拉活塞，避免摩擦生热，导致气体温度改变，故选B；

（2）如图可知，等体积时，实线的pV乘积偏小，由pVnRT

可知造成这一现象的可能原因是活塞处漏气或者环境温度降低；

（3）为避免活塞处漏气，可在活塞处涂抹润滑油（表述的措施能够达到改善漏气的均可得分）；

V

（4）①由C

T

TV

解得11；

T2V3

②pV图像中，图线与横轴围的面积表示气体做功的多少

由图3可知，AB的过程，气体对外界做功，有W10

BC的过程，外界对气体做功，有W20，且有W2W1

故ABC的过程中，外界对气体做功WABCW1W20

则依题意，气体对活塞做的功WWABC

因为V3V1

故T2T1

则ABC的过程中，内能增大，即U0

由UQW

解得QUWABCUW

故QW。

【变式2-3】某同学用图示实验装置探究一定质量的气体等温变化的规律。将注射器水平固定，由于没有压

强传感器，于是他把活塞和压力传感器相连，可测出移动活塞时，传感器对活塞的压力F，然后把注射器活

塞移动到体积最大的位置，并用橡皮帽封闭注射器右侧的细管。在温度不变的条件下缓慢移动活塞压缩气

体并记录多组压力F和体积V的值，假设活塞受到的摩擦可忽略不计。

1

（1）乙同学根据实验数据作出F的图像如图，已知图像的斜率为k，图像与纵轴交点的纵坐标的绝对

V

值为b，假设注射器内的气体的状态变化遵循玻意耳定律，若细管内气体体积可忽略，则气体刚被封闭时的

体积为（用k和b表示）；

k

【答案】

b

FpSF

【详解】设大气压强p，活塞横截面积为S，则气体压强p0p

0SS0

由玻意耳定律pVC

F

代入数据得(p)VC

S0

C

整理为FpS

V0

1C

根据F的图像，斜率k

VS

1

因Fkb，bpS

V0

且Cp0V0（V0是封闭时体积，此时F0，当F0时，pp0）

kb

C

由k和bp0S化简可得C

Sp0

k

气体刚被封闭时的体积为V

0b

考向03测量玻璃的折射率

【例3-1】某实验小组的同学在测定玻璃砖的折射率时，从实验室选择了截面为直角三角形的玻璃砖，∠C=θ，

其中BC和AC面为光学面，实验时在BC下侧插了两枚大头针P1、P2，且P1P2⊥BC，并在AC面的上侧按

正确操作插入另两枚大头针P3、P4，如图甲所示。

(1)在插大头针P4时，应保证________；

A．P4挡住P3B．P4挡住P3和P2的像C．P4挡住P3和P1、P2的像

(2)在处理实验数据时，甲同学用量角器测量了出射光线P3、P4与AC界面的夹角也为θ，则玻璃砖的折射率

为n=，乙同学以出射点O为圆心，适当的长度为半径画圆，圆与入射光线、出射光线的交点分别

为a、b，过a、b两点作法线的垂线，垂足分别为c、d，如图乙所示，用刻度尺测量圆的半径为R，ac=L1，

bd=L2，则玻璃砖的折射率为n=。

【答案】(1)C

cos1L

(2)或2

sintanL1

【详解】（1）利用插针法测量玻璃砖的折射率时，在插P3时，应使P3挡住P1、P2的像，在插P4时，应使

P4挡住P3和P1、P2的像。故选C。

（2）[1]由题意可知，P1P2⊥BC，则光线在玻璃砖中的入射角为θ，出射光线P3、P4与AC的夹角为θ，则出

sin(90)

射光线的折射角为（90°-θ），由折射定律得n

sin

cos1

则玻璃砖的折射率为n。

sintan

L

[2]若按乙同学的方案处理数据时，光在玻璃砖中的入射角的正弦值为sinr1

R

L

出射光线的折射角的正弦值为sini2

R

sini

由折射定律得n

sinr

L

则玻璃砖的折射率为n2。

L1

【例3-2】（2026·浙江省强基联盟·一模）在“测定玻璃的折射率”的实验中，在白纸上放好平行玻璃砖，a和

a分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图（a）所示。在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一

侧透过玻璃砖观察，并插上大头针P3，使其挡住P2、P1的像；接着插上大头针P4，使其挡住P3、P2和P1的

像，用“●”表示大头针的位置，这样大头针P1、P2就确定了射入玻璃砖的光线。

(1)正确作出光路图后，测量a分界面上的入射角i和折射角r。多次改变入射角，测得多组入射角和折射角，

根据测得的入射角和折射角的正弦值，画出了如图（b）所示的图像，由图像可知该玻璃的折射率n

（保留两位有效数字）。

(2)如图（c）所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a画到图中虚

线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率将（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

【答案】(1)1.5

(2)偏大

sini

【详解】（1）根据折射定律n

sinr

1

sinrsini

n

10.4

根据图像得

n0.6

联立解得n1.5

（2）如图（c）所示，在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a画到图中

虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，入射角i不变，导致折射角r偏小，则所测得的折射率

将偏大。

1.一个重要的实验步骤

在玻璃砖的另一侧插上P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像。

2.两条重要的注意事项

(1)实验时，应尽可能将大头针竖直插在纸上，且P1和P2、P3和P4、P2和O、P3与O'之间的距离要稍大一

些。

(2)入射角不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)。当入射角太大时，反射光较强，出射光较弱；当入射

角太小时，入射角、折射角测量的相对误差较大。

3.三种数据处理的方法

用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2。算出不同入射角时的，

公式法𝐬���

取平均值𝐬���

改变不同的入射角θ1，测出对应的折射角θ2，作sinθ1-sinθ2的图像，由n＝

图像法可知图像应是过原点的直线，如图所示，其斜率为折射率

𝐬���

𝐬���

以入射点O为圆心，以一定的长度R为半径画圆，交入射光线AO于点

单位E，交折射光线OO'于点E'，过E作法线NN'的垂线EH，过E'作法线

的垂线，如图所示，＝，＝，＝＝，则

圆法NN'E'H'sinθ1sinθ2OEOE'Rn

𝑬�'�'

＝＝，只要用刻度尺量出EH、��E'H'的长度�就�'可以求出折射率n

𝐬���𝑬

𝐬����'�'

【变式3-1】（2025·四川达州·模拟预测）某物理兴趣小组测量一半圆形玻璃砖的折射率，实验过程如下：

先在平铺的白纸上画出半圆形玻璃砖的直径ab和圆心O，过O点画法线，并画出一条入射光线cO。将半圆

形玻璃砖沿着直径放好，紧贴b点放置与法线平行的光屏，如图甲所示。接着用一红色激光笔沿着cO方向

射入一束光，在光屏上出现一个亮点，在白纸上记下其位置P点。在白纸上根据标记作出光路图，并将cO

延长，与光屏相交于M点。用刻度尺量出OP、OM的长度。

(1)关于上述实验，下列说法正确的是（）

A．为了减小误差，入射角应尽量小

B．增大入射角，OP的长度增大

C．入射角增大到某一值时，亮点会消失

(2)利用以上测得的物理量，得出玻璃折射率的表达式n.

(3)小李同学分别用一束红光和一束蓝光完成了此实验，作出的光路图如图乙所示，可以判断图（选

填“①”“②”）是蓝光的光路图。

【答案】(1)C

OM

(2)

OP

(3)②

【详解】（1）减小测量时的偶然误差，角度应适当大些，但同时还要考虑不能大到发生全反射。增大入射

角，折射角会增大，光线下偏，OP变短，达到临界角就全反射，故C正确，AB错误。

故选C。

siniObOb

（2）由n，sini，sinr

sinrOPOM

OM

解得n

OP

（3）玻璃对蓝光折射率大，故蓝光偏折厉害。可以判断图②是蓝光的光路图。

【变式3-2】某实验小组做“测量玻璃的折射率”及拓展探究实验。

(1)为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是___________。（填正确答案标号）

A．用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a′

B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就

可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针

P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2

C．实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差

(2)为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光从同一点入射到空气与玻璃的分界面。

保持相同的入射角，根据实验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步表明：对于

同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射率（填“大”或“小”）

【答案】(1)B

(2)大

【详解】（1）A．在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与a

对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a代

表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a，故A错误；

B．在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可

以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使

它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2，故B正确；

C．实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大，以减小实验误差，故C错误。

故选B。

sin1sin1

（2）绿光频率大于红光，由图乙，绿光折射角比红光折射角小，故有n绿光n红光

sin2sin3

故对于同一种介质，折射率与光的频率有关，频率大，折射率大。

【变式3-3】某同学在测量梯形玻璃的折射率时，发现只有两枚大头针，他按以下步骤测出了玻璃的折射率。

①平铺白纸，描出玻璃砖的四条边ab、cd、ac、bd，如图甲所示。

②眼睛在cd侧透过玻璃砖看棱a（ab边和ac边所在侧面相交的棱），插第一个大头针A使它挡住棱a，

再插第二个大头针B使它挡住棱a和大头针A。

③撤去玻璃砖和大头针，在白纸上画出光线的径迹，测量相应的角度，计算玻璃砖的折射率。

(1)请在答题纸上画出光路图，标出入射角i和折射角r。

(2)关于该实验，下列说法正确的是______。

A．为减小误差，要用铅笔紧贴着玻璃砖画出界面

B．判断棱与针是否在同一光路上时，应该观察大头针的头部

C．两枚大头针间距要适当远一些

D．选用ab边和cd边距离较大的玻璃砖，可减小测量误差

(3)若插针前不小心将玻璃砖向左移动了少许，如图乙所示，则折射率的测量结果（填“偏大”“偏小”

或“不变”）。

【答案】(1)见解析

(2)CD

(3)偏大

【详解】（1）连接AB作出折射光，延长AB与cd相交作出入射点，并与a连接，作出入射光，光路图如

图所示

（2）A．为了避免影响玻璃砖界面的清晰程度，实验中不能够用铅笔紧贴着玻璃砖画出界面，应沿界面作

出两点之后将两点连接，故A错误；

B．为了判断棱与针是否在同一光路上时，应该观察大头针的底部，故B错误；

C．为了准确确定光路，两枚大头针间距要适当远一些，故C正确；

D．为了准确确定光路，选用ab边和cd边距离较大的玻璃砖，可减小测量误差，故D正确。

故选CD。

（3）若插针前不小心将玻璃砖向左移动了少许，玻璃砖中入射角的测量值偏小，空气中的折射角不变，根

据折射定律可知，折射率的测量结果偏大。

考向04用双缝干涉测量光的波长

【例4-1】（2025·广东·模拟）请完成下列两个实验。

(1)某实验小组成员用双缝干涉实验装置测光的波长，装置如图甲所示。

①为了得到单色光的干涉图样，可以在光源和单缝之间加装（填“光屏”“透镜”或“滤光片”）。

②将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数为2.320mm；

然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第5条亮纹中心对齐，此时手轮上的示数如图乙所示，即

mm。已知双缝间距d2.0104m，双缝到屏的距离L1.000m，则该单色光的波长为m（结

果保留两位有效数字）。

(2)某学习小组利用如图丙所示的装置测定当地的重力加速度。图丁为局部放大图，其中A为电磁开关，B为

可改变位置的光电门。实验时，断开电磁开关，使吸附的小球自由落下，计时器同时开始计时，小球经过

光电门B时，计时结束。改变B的位置，多次测量，记录A、B间的高度差h和对应的小球下落时间t。

①数据处理时，该小组利用计算机软件对数据进行拟合，得到h与t2的关系h4.860t20.004，则测得重

2

力加速度g测m/s。

②另一学习小组利用此装置重新进行测量，根据所测数据得到图戊所示的图像，如果该图像的纵坐标为h，

h

图像中直线的斜率为k，则重力加速度为（用k表示）；如果该图像的纵坐标为，图像中直

11t

线的斜率为k2，则重力加速度为（用k2表示）。

【答案】(1)滤光片15.9206.8107

2

(2)9.722k12k2

【详解】（1）[1]加装滤光片可以得到单色光的干涉图样。

[2]根据螺旋测微器读数规则，可得15.5mm42.00.01mm15.920mm。

xx15.9202.320

[3]相邻亮纹间距Δx51mm3.400mm3.400103m

44

dΔx2.01043.400103

则波长m6.8107m。

L1.000

（2）[1]题目给出拟合公式h4.860t20.004

1

自由落体理论公式hgt2

2

1

对比可得g4.860

2

解得g9.72m/s2。

1

[2][3]由位移时间公式可得hgt2

2

g

如果该图像的纵坐标为h，则整理得到ht

2

g2

则k，可得重力加速度为g2k1；

12

hh1

若纵坐标为，即有gt

tt2

g

则k，可得重力加速度为g2k。

222

【例4-2】（2025·广东广州·三模）下列是《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，

请完成实验操作和计算。

(1)如图所示，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）。

A．增大双缝到屏的距离

B．增大单缝到双缝的距离

C．增大双缝间距

【答案】(1)平行明暗相间的彩色条纹A

(2)1∶4变多不变

【详解】（1）（1）[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；

L

[3]A．根据公式Δx，增大双缝到光屏的距离L，可以增大条纹宽度和条纹间距，A正确；

d

L

B．根据公式Δx，增大单缝到双缝的距离，不能改变条纹的疏密程度，B错误；

d

L

C．根据公式Δx，增大双缝间距d，条纹更窄更密，C错误。

d

故选A。

1.实验原理

如图所示，光通过S1、S2后在屏上发生干涉，干涉条纹间距Δx＝λ，其中d为双缝间距，l为双缝到屏的

�

距离，因此只要测出l、d、Δx，即可测出波长λ。�

2.数据处理

(1)条纹间距的计算：转动测量头的手轮，分划板中心刻线在第1条亮条纹中央时读数为a1，在第n条亮条

纹中央时读数为，则＝－。

anΔx－

����

��

(2)波长的计算：根据条纹间距与波长的关系Δx＝λ可得λ＝Δx。

��

��

【变式3-1】（2025·广东·12月联考）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