高三物理二轮高效复习专练：实验（十二）热学和光学实验

专题82实验十二：热学和光学实验

1.（2023・山东・统考高考真题）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

闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上端固定一托盘，

托盘中放入祛码，待气体状态稳定后，记录气体压强〃和体积丫（等于注射器示

数匕与塑料管容积AV之和），逐次增加祛码质量，采集多组数据并作出拟合曲线

如图乙所示。

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.〃与V成正比B.〃与1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（保留3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AV,则在计算/W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〃的

增大而（填"增大”或“减小

【答案】B204x1（）3增大

【详解】（1）|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，〃与程成正比。

故选B。

(2)⑵若气体被压缩到V=10.0mL,则有

-=—mL1=100xlCr3mL-1

V10.0

由图乙可读出封闭气体压强为

p=2()4xlO3Pa

(3)[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了△口则在计算/W

乘积时，根据

p(匕+=pAV

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

〃的增大而增大。

2.(2019•全国•高考真题)用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油

酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是

_______________________________________________.实验中为了测量出一滴

已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以

____________________________________________________________.为得到

油酸分子的直径，还需测量的物理量是_________________________________.

【答案】使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把

油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到

一滴溶液中纯油酸的体积油膜稳定后得表面积S.

【详解】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓

度；一滴油酸的体积非常微小不易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸

溶液的体积V,用V与N的比值计算一滴油酸的体积；由于形成单分子油膜，

油膜的厚度h可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S,以计算厚

度喈

3.（2014.上海・统考高考真题）在“用DIS研究在温度不变时,一定质量的气

体压强与体积的关系''实验中，某同学将注射器活塞置于刻度为10mL处,然后将

注射器连接压强传感器并开始实验，气体体积V每增加1mL测一次压强p,最后得

到p和V的乘积逐渐增大.

（1）由此可推断,该同学的实验结果可能为图.

（2）图线弯曲的可能原因是在实验过程中（）

B.连接软管中存在气

A.注射器中有异物

体

C.注射器内气体温度D.注射器内气体温度

升高降低

【答案】（1）甲（2）C

【详解】（1）山由于“最后得到p和V的乘积逐渐增大”，因此在〜能图象

中，斜率人w逐渐增大，斜率变大，故选甲.

（2）[2]

A.注射器有异物不会影响图线的斜率，故A错误；

B.连接软管中存在气体可以视为被封闭的气体总体积较大，不会影响斜率,

故B错误;

CD.注射器内气体温度升高，由克拉柏龙方程知味=5当T增大时，PV

会增大，故C正确D错误

4.（2023・海南•统考高考真题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与

屏P平行放置，从另一侧用激光笔以一定角度照射，此时在屏上的Si处有激光

点，移走玻璃砖，光点移到Sz处，回答下列问题：

（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图________;

（2）已经测出AB=IHOA=I2,S|S2=13,则折射率。=（用h、

12、13表示）；

（3）若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则S1S2间的距离会_________（填

“变大”，“变小”或“不变”）。

【详解】（1）［1］根据题意画出光路图如下图所示

（2）设光线入射角为。、折射角为明则在C点根据折射定律有

nsin0=sina

由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则

S1S2=CB

根据几何关系可知

/_/

sin<9=-,13=

sina=।i

联立解得

就巨星

-

（/,-Z3）7^

（3）［3］若改用宽ab更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如下

可看出S1S2间的距离变小。

5.（2022・海南•高考真题）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示,

①a、b分别是（）

A.单缝和双缝B.双缝和单缝C.单缝和单缝D.双缝和双缝

②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L,第一条亮纹到第六条亮纹

间距是x,则光的波长是_________o（用x、d、L表示）

光源滤光片遮光］

°［口！！'干目镜

毛玻璃

【答案】A令

【详解】①川由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得

到细长的光源，最后用双缝得到两束相干光，故a、b分别单缝和双缝。

故选Ao

②⑵第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,贝J相邻亮条纹间距为

=—

5

根据与可得光的波长是

d

./t=^x-d-=d-x-

L5L

6.（2021.浙江•统考高考真题）小明同学在做“测定玻璃的折射率”实验时，

发现只有‘3枚大头针，他把大头针A、B、C插在如图所示位置，并测出了玻璃

的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射角i和折射角r,

并写出折射率n的计算式o

【详解】光路图如图所示

A

根据折射定律可知”能。

7.（2021.浙江・高考真题）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。

实验中：

①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是

__________o（单选）

A.旋转测量头B.增大单缝与双缝间的距离C.调节拨杆使单缝与

双缝平行

②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是___________（单选）

A.减小单缝与光源间的距离B.减小单缝与双缝间的距离

C.增大透镜与单缝间的距离D.增大双缝与测量头间的距离

【答案】CD

【详解】①⑴若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹,

则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节

拨杆使单缝与双缝平行。

故选C。

②⑵根据

Zkr=—2

d

可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离1,减小双缝的间距d；

故选D。

8.（2019・天津•高考真题）某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有:

玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸.

①下列哪些措施能够提高实验准确程度.

A.选用两光学表面间距大的玻璃砖

B.选用两光学表面平行的玻璃砖

C.选用粗的大头针完成实验

D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些

②该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针

扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是_____.

ABC

③该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射

点。为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、3点，再过A、3点作法线

MV，的垂线，垂足分别为〃点，如图所示，则玻璃的折射率〃=.（用图

中线段的字母表示）

【答案】ADD献15L)

【详解】采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些

的玻璃砖，这样光路图会更加清晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大

一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行不影响该实验的

准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误.

根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光,

又因发生了折射因此出射光的出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D

正确，ABC错误

由折射定律可矢口折射率”兽篇，sin4OC=。，sm/BOD与联立解得

SitiKK

BD

9.(2019・全国•高考真题)某同学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。回答下列问题：

光源滤光片单缝双缝遮光筒屏3轮

国十年—与三三三事什目镜

。Qitit，褊头

&a

(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可;

A.将单缝向双缝靠近

B.将屏向靠近双缝的方向移动

C.将屏向远离双缝的方向移动

D.使用间距更小的双缝

(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为1,测得第1条暗条纹到第n

条暗条纹之间的距离为Ax,则单色光的波长入=；

（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距

离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色

光的波长为nm（结果保留3位芍效数字）。

【答案】B筒630

【详解】（1）11］相邻两亮（暗）干涉条纹的要增加观察到的条纹

数,即Ax越小，需增大d或减小1,因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使

用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确；

⑵⑵由

Ax_21

/i-ld

得

d^x

(〃一1)/

（3）［3］所测单色光的波长

_d^x_0.3x103mx7.56x1O'm

=6.3x107m=630nm

一(,1)/—(4-1)x1.2m

10.（2018•浙江,高考真题）（1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条

件下，小明用激光束分别垂直照射两种不同直径的细丝I和细丝n,在光屏上形

成的衍射图样如图中a和b所示，已知细丝I的直径为（）.6（）5mm,现用螺旋测微

器测量细丝H的直径，如图所示，细丝II的直径为mm；图中的

（填"建或“b”）是细丝n的衍射图样;

（2）小明在做“用双缝干涉测量光的波长”实验时，尝试用单缝和平面镜做

类似实验。单缝和平面镜的放置如图所示，白炽灯发出的光经滤光片称为波长

为4的单色光照射单缝，能在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹。小明测得单缝

与镜面延长线的距离为h,与光屏的距离为D,则条纹间距以=,随后小

明撤去平面镜，在单缝下方A处放置同样的另一单缝，形成双缝结构，则在光

屏上______（填“能''会"不能”）观察到干涉条纹。

【答案】0.996/0.997/0.998/0.999/1.000a条不能

【详解】（1）[1]根据图示读数可知细丝n的直径为

0.5mm+49.9x0.01mm=0.999mm

[2]单缝衍射，单缝越宽，衍射效果越不明显，条纹间距越小，所以是图a

是直径更大的细丝的衍射图样；

（2）[3]如下图，通过平面镜反射的光线可以看做在A点下方h处射出的光

线，则干涉条纹可以看做由到A点距离均为h的双缝干涉形成的条纹，则条纹

间距

d2h