二轮复习跟踪训练：热学和光学实验

第19讲热学和光学实验跟踪训练

一、选择题:

1.（2025・湖南长沙阶段检测）在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，将体积

为Vi的纯油酸配成总体积为L的油酸酒精溶液，用注射器取体积为Mo的上述溶

液,再把它一滴一滴地全部滴入烧杯,滴数为M把这样的一滴油酸酒精溶液滴入

浅盘中，待稳定后得到油膜的轮廓形状和尺寸如图所示。图中每个小正方形格的

边长为©可估算出油酸分子的直径为（）

AS8V1%NB58%%

22

.V2a•NV2a

22

^"7QNV2a'70V2a

2.（2025•四川乐山二模〕如图所示，在“测量玻璃砖的折射率”的实验中，将玻璃

砖在白纸上放好,和他分别是玻璃传与空气的两个界面且相互平行。在玻璃

破的一侧画直线AO与〃优交于O,在AO插两枚大头针P\和P2,用“X”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P3和P4o下列说

法正确的是（）

A.插上大头针尸4,使H挡住P3以及Pl、P2的像------«'

I

B.光可能在4r发生全发射，导致观察不到Pi、P2的像b-----------b，

c.若两个界面4〃和防不平行,将不能完成实验P1

D.若实验中不慎将玻璃砖向上平移了一些，其他操作均正确，则测得的折射率偏

大

3.（多选）（2025•江西九江二模）某同学利用如图甲所示的装置探究气体等温变化的

规律,注射器中密封了一定质量的气体。经过多次实验，作出-V图像如图乙所示,

p

卜列说法止确的是（）

A.若增大气体体积时拉活塞速度过快,对工

周一柱塞

生-3

应的图线是b

后

封闭气体

IQ1

一

B.若拉活塞时手握住注射器含有气体的看匚L接压强传感器O

部分，对应的图线是。牛

C.若实验中有漏气,对应的图线是b

D.若没有考虑注射器和传感器连接细管中的气体,对应的图线是c

二.实验题：

4.(2025•浙江宁波高三阶段检测)(1)如图为“研究一定质量气体在体积不变的条

件下，压强与温度变化的关系”的实验装置示意图。粗细均匀的弯曲玻璃管A臂

插入烧瓶中,B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接,C管开口向上,一定质量的气体

被水银封闭于烧瓶内.实验中使瓶内气休的体积不变，多次改变气体温度，用

表示气体升高的摄氏温度,用p表示烧瓶内气体压强。根据测量数据作出的图线

是。

(2)该同学还想用此实验装置验证玻意耳定律，在保证温度不变的情况下，寻找体

积和压强满足的关系,现在不知道大气压强的具体数值，但大气压强可视为不变。

也无法直接测出气体的体积和B管的内径,但该同学通过分析还是可以验证玻意

耳定律。初始时,B、C管中水银面等高,然后向上移动C管，测量B管中水银面

比初始状态水银面上升了h,此时,B、C管中水银面的高度差为Ah,在〃和A/7都

很小的情况下(即只要h和满足下图中关系就可以验证玻意

耳定律。

5(2025•山东潍坊模拟)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.实验步骤正确的操作顺序是丙一丁一乙一甲乙撒爽身粉

B.图乙中撒爽身粉的目的是为了防止滴入溶液

时液体飞溅出来

C.图内配制溶液时浓度要大一些，1滴溶液才能

丙配制油酸酒精了向浅盘中滴油酸

溶液酒精溶液

在水面形成足够厚的油膜便于测量

D.油酸酒精溶液配制好后，不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度

（2）若实验时油酸酒精溶液中纯油酸占总体积的0.1%,用注射器测得100滴这样

的油酸酒精溶液为1mL,取1滴这样的溶液滴入浅盘中，滴入浅盘中的纯油酸体

积为mL（结果保留2位有效数字）。

⑶不同实验小组向水面滴入一滴油酸酒精溶液后得到以下油膜形状，对油膜形

状的分析正确的是O

甲乙丙

A.甲图油膜比较理想,油膜与爽身粉边界清晰，旦边界线大致为直线,便于绘制边

界

B.乙图油膜不理想,爽身粉撒得太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界

C.丙图油膜满足实验要求,油膜边界比较清晰,爽身粉撤的比较均匀

6.（2025•广西南宁二模）如图甲所示，用一个带两根细管的橡胶塞塞紧烧瓶的瓶

口，封闭一定质量的气体，烧瓶容积为Voo其中，一根带阀门的细管连通充满水的

注射器，另一根细管与压强传感器相连,压强传感器连接数据采集器，数据采集器

连接计算机。某同学利用此装置探究一定质量的气体在温度不变时压强与体积的

关系。

步骤如下：

①打开阀门，缓慢推动注射器活塞向烧瓶内注入一定量的水,然后关闭阀门；

②根据注射器刻度记录注入烧瓶中水的体积V,并记录此时气体的压强p;

③多次实验,记录多组数据,分析得出结论。

⑴正确操作后，发现气体的压强随体积的减小而增大，若以p为纵坐标、以

为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线（用题中字母表示），可认为在误差允许

范围内气体的压强与体积成反比。

（2）若以（选填“V”或）为纵坐标、以工为横坐标，可画出如图乙所示

vp

的图像,则注水前封闭气体的体积为_______（用图中字母表示）。

7.（2025•河北张家口一模）某同学用“插针法”测量一直角三角形玻璃砖的折射

率。如图甲所示为该玻璃彼的截面图,三角形A8C的顶角为0且小于45%

（1）主要实验步骤如下：

①水平放置的木板上铺一张白纸,在白纸上画一条直线。力,并画出其垂线”,交

于。点；

②将较长的直角面A8沿〃放置，并确定玻璃砖的另外两个光学面8C、AC,在白

纸上描出玻璃砖的轮廓,俯视图如图乙所示；

③在A3面左侧的直线加上竖直插上大头针P、上,从AC侧透过玻璃砖观察P、

P2,插上大头针P3,要求P3能挡住（选填“PT”"PJ或"Pi和?”）的

像；

④确定出射光线的位置__________（选填“必需”或“不必需”）插第四枚大头

针；决

⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线油的夹角为火则玻璃：V

破的折射率n=o1'

⑵描绘出玻璃砖轮廓后，玻璃彼的位置发生了微小的平移（移至图内c

丙中的虚线处，底边仍重合），但是该同学并未发现,仍然按照操作步骤③插上大

头针P3,在测量时他仍将△AAC作为实验中玻璃砖所处位置,则由此得到的该玻

璃砖折射率的测量值（选填“大于”“小于”或“等于"）真实值。

8.(2025•福建卷，12)(1)为测糖水的折射率与浓度的关系，设计如下实验:某次射入

激光,测得数据如图甲所示,则糖水的折射率为0

(2)改变糖水浓度,记录数据如表：

n1.321.341.351.381.42

10%20%30%40%50%

将30%的数据在图乙中描点后并连线，糖水浓度每增加10%,折射率的增加值为

(保留2位有效数字)。

9.(2025,八省联考云南卷，11)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。图甲为实验装置示意图，双缝间距占0.450mm,双缝到毛玻璃的

距离/=365.0mm,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，手轮上的读数为川=2.145mm;当分划

板中心刻线对齐第5条亮条纹中心，手轮上的读数为照=4.177mm。完成下列填

空：

(1)相邻两条亮条纹间的距离mm。

⑵根据可算出波长(填正确答案标号)。

A.2=-B.A=-A^C.A=—

dIdAx

(3)则待测LED发出光的波长为4nm(结果保留3位有效数字)。

10.（2025•浙江湖州模拟）利用图示装置测量某种单色光的波长。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干涉条纹。

光源透镜abc遮光筒屏

，测量头U1J/

..........

U

（1）实验前打开光源,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,然后光具座上先放置b和c双缝,再放置a,就可以观

察到单色光的双缝干涉图样（均选填“双缝”“单缝”或“滤光片”

（2）如图所示，实验中发现目镜中干涉条纹与分划板中心刻线始终有一定的角度，

下列操作可以使得分划板中心刻线与干涉条纹平行的是o

A.仅拨动拨杆

B.仅旋转单缝

C.仅前后移动凸透镜

D.仅旋转毛玻璃处的测量头

⑶实验中已知双缝间的距离占0.4mm,双缝到光屏的距离乙=1.6m,某种单色光

照射双缝时，用测量头测量条纹间的宽度:先将测量头的分划板中心刻线与某亮

条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的示数如图甲所示，为

mm;然后同方向转动手轮，使分划板中心刻线与笫6条亮条纹中心对齐,此时手轮

上的示数如图乙所示，为mm,则这种单色光的波长为

m（最后一空结果保留2位有效数字）。

⑷上述实验中，若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则相邻亮条纹中心间距

（选填“增大”“减小”或“不变”）。

11.（2025•广东河源市开学考）某实验小组欲测定一段圆柱形玻璃砖的折射率,

其操作步骤如下：

.n-

-

H7

4.

/十4+-

”2卜卢f+十«r

O0.20.4OZkOJi1.0

乙

a.将白纸固定在水平桌面上，将圆柱形玻璃砖竖直放在白纸匕用铅笔准确描出

玻璃砖底面圆的轮廓。

b.将底面圆圆周平分为60等份，并标上相应的数字，如图甲所示，再将玻璃徜

竖直放回图甲中的底面圆轮廓上进行实验。

c.用激光笔发出细束激光，沿平行于圆直径。0,的方向入射，分别准确记录入射

点P和出射点Q在圆周上对应的读数M、/V2o

d.改变入射点位置，重复步骤c。

（1）根据圆周上的读数M、刈可得，入射角=，折射角r=o（以

弧度制表示）

（2）若经过多次测量，作出sin2inr的图像如图乙所示，则玻璃砖的折射率为

n=（结果保留三位有效数字）。

（3）在本实验的操作过程中，若入射光线发生了如图甲中虚线八3所示的偏离,

则折射率的测量值将（选填“偏大”或“偏小”）。

参考答案：

1.答案C解析轮廓包围方格约为70个,则油酸薄膜的面积为S=70〃2,每滴溶

液中含有纯油酸的体积力祢二粤2,油酸分子的直径为故C正确。

2.答案A解析插上大头针尸4,使匕挡住B以及乙、尸2的像，故A正确;光线

能从以射入玻璃砖，则光线在面上的入射角一定小于临界角，光不可能在力"

发生全发射,故B错误;若两个界面〃优和方力不平行,仍然能完成实验,故C错误;

若实验中不慎将玻璃砖向上平移了一些，如图所示，根据几何关系可得，入射角

相等,折射角相等,则测得的折射率不变，故D错误。

3.答案AC解析根据理想气体状杰方程与二C,可得匕若增大气体体积时

拉活塞速度过快，由于气体对外做功，气体温度将降低,;V图线的斜率将增大，

则对应的图线是从故A正确;若拉活塞时手握住注射器含有气体的部分,则气体

温度升高,:V图级的斜率将减小，则对应的图线是C,故B错误;若实验中有漏气,

因c与气体的质量有关,m越大,c越大,根据匕可知图线的斜率将增大，

pCTp

则对应的图线是仇故C正确;若没有考虑注射器和传感器连接细管中的气体,设

注射器和传感器连接细管中的气体体积为Vo,则有吟3=G可得L《(y+%),则

对应的图线是0,故D错误。

4.答案(1)C(2)C

解析(1)瓶中气体的体积不变，设初状态压强为pi,温度为。，气体升高的摄氏

温度与升高的热力学温度相等，即AT=M

由查理定律可知詈=小

7171+AT

整理可得〃=〃1咛△7^琛加,故选Co

•i*1

⑵设玻璃管的横截面积为S,气体做等温变化，则有po%="%

末状态压强与体积为pi=po+A/i,Vi=Vtt-Sh

代入上式整理可得poSg%

h和AA都很小，小"z可以忽略，则有h=t・Ah,故选Co

p（）s

5.答案⑴D（2）1.0X10-5（3）BC

解析（1）图中实验步骤应先配制油酸酒精溶液，在浅盘的水面撒入爽身粉，再向

浅盘中滴入油酸酒精溶液，最后描绘油膜轮廓，即实验步骤正确的操作顺序是丙

f乙f丁f甲，故A错误;图乙中撒爽身粉的目的是为了更加精确描绘出油膜的

轮廓,故B错误;图丙配制溶液时浓度要小一些，1滴溶液才能在水面形成单分子

油膜层，便于精确测量，故C错误;实验中的酒精容易挥发,油酸酒精溶液配制好

后,不能搁置很久才做实验，以防酒精挥发影响溶液浓度,故D正确。

⑵滴入浅盘中的纯油酸体积为片磊X0.l%>mL=1.0X105mLo

⑶甲图油膜不理想，爽身粉撒的过多，导致油膜过厚,没有形成单分子油膜,故A

错误;乙图油膜不理想，爽身粉撒的太少且不均匀，导致边界不清不便绘制边界,

故B正确;丙图油膜满足实验要求，油膜边界比较清晰，爽身粉撒的比较均匀，故

C正确。

6.答案⑴六（2）V〃

解析（1）烧瓶容积为坏,注入烧瓶中水的体积为匕则烧瓶中气体的体积为

（vo-v）,对烧瓶内气体，由玻意耳定律有P（%-V）二a得「二八。

以上为横坐标的图像为近乎过原点的倾斜直线。

⑵由p（WV）=C得占一。%%

所以图线的纵坐标是匕图线的纵截距为烧瓶的容积坏,则有弘产〃，故注水前封

闭气体的体积为〃。

7.答案（1）③Pi和P2④不必需留誓（2）小于

解析（1）③要求P1和尸2在一条光线上,该光线透过玻璃砖后过尸3,故尸3要能挡

住P1和尸2的像。

④过Pi和Pi的光线与48垂直，即ABLPxPi,由于光垂直入射时传播方向不变，

因此可确定4c边上的入射点01此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出

射光线，不需要在尸3的右侧插上第四枚大头针24。

⑤光路图如图甲所示

AL

PiP2«

光线从AC边射出时,入射角为9,折射角为，+〃,则玻璃砖的折射率〃二四等。

sind

⑵作出玻璃砖发生平移前、后的光路图如图乙所示,可知实验测量的折射角偏小,

折射率的测量值小于真实值。

8.答案⑴当言⑵见解析图°.°2。

功、力”+”

解析(I)根据题图甲由几何关系可知,入射角的正弦值sin上+,折射角的

正弦值sinr=,L1=,根据折射定律得n=-；—=—；o

后方s,nrd/+♦/

⑵将(30%,L35)数据在题图乙中描点并连线时,应使尽可能多的点落在线上，其

余点均匀分布在线两侧，如图所示;由图可知,糖水浓度每增加10%,折射率增加

值为…=0020。

9.答案(1)0.508(2)B(3)626

解析(1)相邻两条亮条纹间的距离为

⑵根据相邻两条亮条纹间的距离与光的波长关系Ax=I可得波长为故B

正确。

⑶待测LED发出光的波长为

4J0X1037

^=7AX=-^X0.508X1O_m=6.26X10m=626nm0

l365.0X10-3

10.答案：⑴单缝滤光片（2）D（3）2.332（2.331^2.333均可）

15.325（15.324-15326均可）6.5X107（4）减小

解析⑴观察单色光的双缝干涉图样实验中，通过滤光片获得单色光，通过单缝

获得线光源,通过双缝获得相干光,故光具座上先放置b单缝和c双缝,再放置a

滤光片一，就可以观察到单色光的双缝干涉图样。

⑵若要使得分划板中心刻线与干涉条纹平行,则仅旋转毛玻璃处的测量头即可,

故选D。

（3）由题图甲可知示数为2mm+0.332mm=2.332mm（2.331、2.333均可）

由题图乙可知示数为15mm+0.325mm=15.325mm（15.324、15.326均可）

由Ax中得

（〃＞一八-

,=d-A.x=-o-.-4-x-l--r--3-X-1-5--3--2-s---2-.-3-3-2-X-10N3m-6.5X107m

ZL1.653

（4）若仅将红色滤光片更换为蓝色滤光片，则z减小，由Am）可知,相邻亮条纹

中心间距减小。

1L答案：（1）如（或空）J（1-…[或2_（N2-7）n

3030260[260

（2）1.50（3）“偏小”

解析：（1）圆周上的刻度被平分为60等份，则每个刻度表示的弧度为尊=治，

bU3U

根据圆周上的读数可得，入射角，=粤

N2—N]

n一15nn（N2一八）n

折射角r=

2260

⑵sin/*，图像的斜率表示玻璃砖的折射率，则有片黑啜=1.5。。

（3）若入射光线发生如题图甲中虚线A3所示的偏离，则入射角的测量值偏小,

折射率的测量值偏小。