2026版高考物理二轮复习微专题17　热学和光学实验

专题七实验及创新微专题17

热学和光学实验知能整合实验装置图实验操作用油膜法估测油酸分子的大小2.对“S”的测量(1)浅盘里盛水，把适量的爽身粉均匀撒在水面上(2)用注射器向水面上滴1滴油酸酒精溶液，待油膜形状稳定后，将带方格的玻璃板放在浅盘上，在玻璃板上描下薄膜的形状(3)数出轮廓范围内正方形的个数n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个(4)用正方形的个数乘单个正方形的面积S0(即n0S0)计算出油膜的面积S实验装置图实验操作测量玻璃的折射率1.在桌面上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的两条边a和a′2.在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，此时再插入第三个大头针C，使它把A、B都挡住，再插第四个大头针D，使它把前三个大头针都挡住3.取下玻璃砖，把AB、CD用直线连接起来，分别交直线a、a′于O、O′，再连接OO′，用量角器量出入射角θ1和折射角θ2，如图所示，代入公式计算出玻璃的折射率实验装置图实验操作用双缝干涉测量光的波长1.先取下双缝，打开光源，调节光源的高度和角度，使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮，然后放好单缝和双缝，注意使单缝和双缝平行，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上2.在单缝与光源之间放上滤光片就可以观察到单色光的双缝干涉图样3.测量双缝到屏的距离l和相邻两条亮条纹间的距离Δx4.改变滤光片的颜色和双缝的距离，观察干涉条纹的变化，并求出波长的大小真题引领考情一探究气体等温变化的规律1.(2023·江苏卷)在“探究气体等温变化的规律”的实验中，实验装置如图所示．利用注射器选取一段空气柱为研究对象．下列改变空气柱体积的操作中，正确的是(

)A.把柱塞快速地向下压B.把柱塞缓慢地向上拉C.在橡胶套处接另一注射器，快速推动该注射器柱塞D.在橡胶套处接另一注射器，缓慢推动该注射器柱塞B【解析】因为该实验是要探究气体等温变化的规律，实验中要缓慢推动或拉动柱塞，目的是尽可能保证封闭气体在状态变化过程中的温度不变；封闭气体的体积可以通过装置上的刻度尺直接读出，因此不需要在橡胶套处接另一注射器，故B正确．2.(2023·山东卷)利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系．将带有刻度的注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的气体，下端通过塑料管与压强传感器相连．活塞上端固定一托盘，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强p和体积V(等于注射器示数V0与塑料管容积ΔV之和)，逐次增加砝码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示．甲乙回答以下问题：(1)在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气体______.A.p与V成正比(2)若气体被压缩到V＝10.0mL，由图乙可读出封闭气体压强为__________Pa.(结果保留三位有效数字)(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而________(填“增大”或“减小”)．B2.04×105增大(3)某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了ΔV，则在计算pV乘积时，根据p(V0＋ΔV)－pV0＝pΔV，可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随p的增大而增大．考情二测量玻璃的折射率3.(2024·安徽卷)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，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一项是______.(填正确答案标号)甲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O2C.实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差B(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，则折射率______(填“大”或“小”)．乙大(3)为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某介质，如图丙、丁所示．保持相同的入射角α1，测得折射角分别为α2、α3(α2<α3)，则玻璃和该介质的折射率大小关系为n玻璃______(填“>”或“<”)n介质．此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关．>【解析】(1)在白纸上画出一条直线a作为界面，把玻璃砖放在白纸上，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；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；实验时入射角θ1应尽量大一些，但也不能太大(接近90°)，以减小实验误差，故C错误．能力融通1考向1用油膜法估测油酸分子的大小

(2024·南京、盐城一模)某兴趣小组在做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，将配制好的油酸酒精溶液滴入撒好爽身粉的水盘．下列说法中正确的是(

)A.滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面B.为清晰显示油膜的边界，应滴入油酸酒精溶液后再撒上爽身粉C.滴入油酸酒精溶液后，出现如图所示的图样是因为爽身粉撒得太少太薄D.配制好的油酸酒精溶液放置太久，会导致分子直径测量值偏小D【解析】

油酸酒精溶液滴在水面上时，应使滴管竖直靠近水面，若离水面太远，滴下的油酸酒精溶液容易溅出水槽外面，也可能无法形成油膜，A错误；为清晰显示油膜的边界，爽身粉要在滴入油酸酒精溶液前撒上，B错误；出现如图所示的情况，是爽身粉撒得太多太厚，导致油膜未完全分开，C错误；油酸酒精溶液放置太久，酒精挥发，导致油酸浓度变大，一滴油酸测量体积偏小，则直径测量值偏小，D正确．(2025·扬州高邮调研)“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，将a毫升油酸配制成b毫升的油酸酒精溶液，已知一滴油酸酒精溶液的体积为V，形成的油膜面积为S，下列说法中正确的是(

)1B.向浅盘中滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面C.应先滴入油酸酒精溶液，后将爽身粉均匀地撒在水面上D.为了便于操作，配制的油酸酒精溶液浓度要尽量大一些A2考向2探究等温条件下一定质量气体压强与体积的关系(2024·扬州三模)在“研究温度不变时气体压强跟体积的关系”实验时，推动活塞，注射器内气体体积减小，多次测量得到注射器内气体的p-V图线．图中实线是一条双曲线，虚线为实验所得图线．环境温度保持不变，发现实验所得图线与玻意耳定律明显不符，造成这一现象的可能原因是(

)A.实验时用手握住注射器 B.实验时缓慢推动活塞C.注射器没有保持水平 D.推动活塞过程中有气体泄漏A【解析】由图像的特点可知，压缩气体过程中p与V的乘积增大，所以造成这一现象的原因可能是实验时用手握住注射器或实验时迅速推动活塞，导致温度升高，故A正确．(2024·连云港期末)某同学设计如图甲所示装置探究气体压强与体积的关系．注射器导热良好且外界环境温度保持不变，重力加速度为g，大气压强为p0，不计一切摩擦．实验步骤如下：2①

测得注射器的柱塞的质量为m0.②

将注射器竖直固定，向上拉动柱塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，封闭一定质量的理想气体．③

在注射器顶端放上沙桶，稳定后测出此时的气体体积V和沙桶(含沙)的总质量m.④

在沙桶中依次添加适量沙子，多次重复实验．(1)实验中为了保持封闭气体的温度不变，采取的主要措施比较合理的是________.A.在活塞上涂上润滑油，保持良好的密封性B.推拉活塞时要缓慢C.不要用手直接握在注射器上D.实验前注射器内要吸入尽量多的空气(2)用刻度尺测得注射器刻度上30mL到40mL的长度为1cm，注射器柱塞的横截面积S＝________cm2.(3)实验步骤③中，气体压强表达式p＝____________(用p0、g、S、m、m0表示)．BC10(4)图乙中突线A的纵轴截距为－a，则实验时当地的大气压强p0＝_________(用a、m0、g、S表示)．封闭气体的质量不同【解析】(1)在柱塞与注射器壁间涂上润滑油的目的是密封气体，不能保持封闭气体的温度不变，故A错误；移动柱塞应慢些，因为移动柱塞时相当于对气体做功，如果太快，气体的温度会发生变化，故B正确；手不能握住注射器，握住注射器会发生热传递，使气体的温度发生变化，故C正确；只要封闭气体的质量不变，气体的多少不会改变实验数据，故D错误．3考向3测量玻璃的折射率

如图所示，某同学用“插针法”测量两面平行的玻璃砖的折射率，他先在纸上紧贴玻璃砖画出参考线aa′和bb′，钉上大头针P1、P2，然后继续实验，并画出光路图．下列说法中正确的是(

)A.入射角i尽量小一些，可以减小误差B.P1、P2及P3、P4之间的距离取得小一些，可以减小误差C.若同学在钉大头针P3时不小心使玻璃砖平移到了虚线框位置，则最终测得的折射率偏大D.若同学把bb′误画在了cc′(cc′∥bb′)，其他操作均正确，则该同学测得的折射率偏小D【解析】入射角如果小一些，折射角也会小些，折射现象不明显，角度的测量相对误差会大些，故A错误；两点确定一条直线，折射光线是通过隔着玻璃砖观察成一条直线确定的，大头针间的距离太小，引起的角度误差会较大，故P1、P2及P3、P4之间的距离适当大些，可以减小实验误差，故B错误；不小心把玻璃砖平移到了虚线框位置，则入射角和折射角都不会改变，不会影响折射率的测量，故C错误；若把

bb′

误画在了

cc′，导致折射角变大，所以测得的折射率就会偏小，故D正确．(2024·湖北卷)某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下：3①

平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线AA′和BB′，交点为O.将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴AA′，并使其圆心位于O点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图(a)所示．②

将一细激光束沿CO方向以某一入射角射入玻璃砖，记录折射光线与半圆弧的交点M.③

拿走玻璃砖，标记CO光线与半圆弧的交点P.④

分别过M、P作BB′的垂线MM′、PP′，M′、P′是垂足，并用刻度尺分别测量MM′、PP′的长度x和y.⑤

改变入射角，重复步骤②③④，得到多组x和y的数据．根据这些数据作出y-x图像，如图(b)所示．(1)关于该实验，下列说法中正确的是______.A.入射角越小，误差越小B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差C.选择圆心O点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显(2)根据y-x图像，可得玻璃砖的折射率为_______(结果保留三位有效数字)．(3)若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)．B1.57不变【解析】(1)入射角适当即可，入射角太小会导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错误；激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；相同的材料在各点的折射效果都一样，选择O点是为了计算方便，故C错误．(3)根据(2)中数据处理方法可知，若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果不变．4考向4用双缝干涉实验测量光的波长

(2024·南京、盐城期末调研)在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图所示．某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察实验现象．下列说法中正确的是(

)A.干涉条纹与双缝垂直B.单缝和双缝应相互平行放置C.取下滤光片，光屏上观察不到白光的干涉图样D.将单缝向双缝靠近，从目镜中观察到的条纹数增加B(2025·宿迁调研)可发出红、黄、绿三色光的多层警示灯，被广泛应用于数控机床、电子机械自动化生产线等工业领域．某同学想采用如图甲所示的实验装置测定三种色光的波长．4甲(1)打开多层警示灯的绿光灯，将遮光筒对准光源放置．在光源和双缝之间还必须放置一个________(填“滤光片”或“单缝”)，其目的是为了保证经双缝得到的两列光是________(填“相干”或“非相干”)光．单缝相干(2)已知双缝之间的距离为0.6mm，双缝到屏的距离为1.5m，绿光的干涉图样如图乙所示，分划板中心刻度线在A位置时螺旋测微器的读数为1.128mm，在B位置时读数如图丙所示，为_______mm，则该绿光的波长为_____nm(后一空结果保留三位有效数字)．6.526540(3)该同学又进行了几组实验，通过照相底片记录了干涉图样，分别测定了红光、黄光的波长(红光625nm、黄光570nm)．图丁中(a)(b)(c)是实验中记录下的三种色光的干涉图样，但被不小心弄混了，经判断绿光产生的干涉图样是图_____(填“(a)”“(b)”或“(c)”)．(c)【解析】(1)在光源和双缝之间还必须放置一个单缝，其目的是为了保证经双缝得到的两列光是相干光．(3)由波长关系λ红>λ黄>λ绿，则干涉图样条纹间距Δx红>Δx黄>Δx绿，所以绿光的条纹间距最小，则绿光产生的干涉图样是图(c)．配套热练1.(2025·南京学情调研)在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，下列说法中正确的是(

)A.可以把油酸分子简化成球形处理，并认为它们紧密排布B.为清晰显示油膜轮廓，应先滴入油酸酒精溶液，再撒爽身粉C.若描绘轮廓时油酸未完全散开，将导致测得的分子直径偏小D.计算轮廓范围内正方形个数时，不足一个的需全部舍去A2.(2024·苏锡常镇调研二)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，下列操作中正确的是(

)A.光源的线状灯丝应与单缝垂直B.滤光片应加在单缝与双缝之间C.应先测多个亮条纹间距离，再求相邻两亮条纹间距离D.发现干涉条纹与分划板竖线不平行应通过拨杆调节C【解析】在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光源的线状灯丝应与单缝平行，A错误；滤光片应加在光源和单缝之间，B错误；为了减少误差，应先测多个亮条纹间距离，再求相邻两亮条纹间距离，C正确；发现干涉条纹与分划板竖线不平行，需要旋转测量头使干涉条纹与分划板竖线平行，D错误．3.(2024·宿迁期末)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，将1mL油酸溶于2500mL酒精，用注射器测得1mL上述溶液有100滴．(1)小华同学在实验过程中拍摄了4张照片，按实验步骤排列的顺序为_______.(2)下列操作合理的是______.A.水面上应多撒一些爽身粉B.直接滴入1mL油酸酒精溶液到浅盘中C.滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应远离水面D.将超过半格的方格作为完整的方格计算油膜面积CBADD(3)实验得到的油膜形状如图所示，坐标系中正方形方格的边长为1cm，则油酸分子直径D＝______________m.(结果保留两位有效数字)(4)配制好的油酸酒精溶液放置太久，会导致分子直径测量值________(填“偏大”“偏小”或“不变”)，简单阐述你的理由：______________.4.0×10－10偏小理由见解析【解析】(1)实验中先配置好稀释的油酸酒精溶液，后在槽中液面上撒上适量的爽身粉，再将一滴油酸酒精溶液滴入液面上，最后将油酸的边缘形状描绘在玻璃板上，可知，实验步骤排列的顺序为CBAD.(2)水面上撒入的爽身粉不能太多，若太多，则不能形成单分子油膜层，故A错误；实验中要将油酸稀释后的一滴油酸酒精溶液滴入到浅盘中，如果直接滴入1mL油酸酒精溶液到浅盘中，将会导致油酸太多，不能够形成单分子油膜层，故B错误；滴入油酸酒精溶液时，滴管下端应靠近水面，故C错误；为了估算油膜层的表面积，将超过半格的方格作为完整的方格，不足半格的舍去，来计算油膜面积，故D正确．(4)若配制好的油酸酒精溶液放置太久，酒精发生了挥发，导致浓度增大，使得一滴溶液中的纯油酸体积的测量值偏小，结合上述可知，会导致分子直径测量值偏小．4.(2025·南通期末)某同学利用图1所示装置测量黄光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到黄光干涉条纹，回答下列问题：图1(1)关于本实验，下列说法中正确的是______.A.干涉条纹与双缝平行B.单缝的作用是为了会聚光C.若取下滤光片，观察不到干涉条纹A(2)已知双缝间距d＝2.0×10－4m，双缝到屏的距离l＝1.0m，将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，其示数如图2所示，此时的示数为_____________mm，经过处理后，测得两相邻亮条纹间距离Δx＝2.9×10－3m，由以上数据可求得该光的波长为__________m.(3)某同学观察到如图3所示图像，应调节图1中的__________(填“单缝”或“测量头”)；若没有调节，会导致波长的测量值________(填“大于”“小于”或“等于”)其实际值．(4)在其他操作都正确的情况下，若光具座不水平，测量结果是否会受到影响？请简述理由__________________.2.429～2.4315.8×10－7测量头大于会；理由见解析【解析】(1)干涉条纹与双缝平行，故A正确；单缝的作用是为了获得线光源，故B错误；若取下滤光片，光屏上可观察到彩色的干涉图样，故C错误．(4)若光具座不水平，会导致光程差发生变化，从而影响条纹间距大小，使得测量结果受影响．5.在通过“插针法”测量玻璃的折射率实验中：(1)如图甲所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻璃砖的__________(填“磨砂面”或“光学面”).光学面(2)关于该实验，有以下操作步骤：A.摆好玻璃砖，确定玻璃砖上、下边界aa′、bb′.B.任意画出一条入射光线，在光路上插上大头针P1、P2.C.在确定P3、P4位置时，应使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3以及P1、P2的像．D.在确定P3、P4位置时，二者距离应适当______(填“近”或“远”)些，以减小误差.远(3)如图丙所示，过P3、P4作直线交bb′于O′，过O′作垂直于bb′的直线NN′，连接OO′.用量角器测量图丙中角α和β的大小，则玻璃的折射率n＝______.丙(4)如图丁所示为小薇同学实验获得的大头针位置，请帮助她画出该实验完整的光路图．答案：图见解析(5)小丹同学虽测出了入射角和折射角，但苦于无法得知非特殊角的正弦值，不能准确算出折射率，她利用实验室提供的圆规和刻度尺，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图戊所示，则玻璃的折射率n＝________.(用图中线段的字母表示)【解析】(1)玻璃砖的光学面不能用手直接接触，否则接触面的污