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押广东卷实验探究题 1
热学和光学实验
高考对于热学实验的知识点的命题形式是：根据实验原理，设计实验，正确处理实验数据，得出实验
结论。将考查的知识点延伸到演示实验中，扩展到设计性、应用性等实验。需要学生能够将所学的实验原
理和实验方法知识迁移到情境实验中去。
主要考查的知识点有：①实验：用油膜法估测油酸分子的大小；②实验：探究等温情况下一定质量气
体压强与体积的关系；③实验：测量玻璃的折射率；④实验：用双缝干涉测量光的波长。
常考考点 真题举例
用插针法测介质的折射率 2023·广东·高考真题
考点 1：热学实验
1、实验：用油膜法估测油酸分子的大小
【实验原理】
利用油酸酒精溶液在平静的水面上形成单分子油膜，用D＝计算出油膜的厚度，其中V为一滴油酸酒
精溶液中所含油酸的体积，S为油膜面积，这个厚度就近似等于油酸分子的直径，如下图。
【实验器材】
量筒、注射器、浅盘、油酸酒精溶液、玻璃板、坐标纸、痱子粉或滑石粉、细彩笔、水。【实验操作】
配制油酸酒精溶液，取纯油酸1 mL，注入500 mL的容量瓶中，然后向容量瓶内注入酒精，直到液面
达到500 mL刻度线为止。
用注射器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V 时的滴数n。根据V
n 0
＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V。
0
向浅盘里倒入约2 cm深的水，并将痱子粉或滑石粉均匀地撒在水面上。
用注射器(或滴管)将一滴油酸酒精溶液滴在水面上。
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。
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1 cm
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)。
根据溶液的比例，算出一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积 V，并代入公式D＝算出薄膜的厚度D，即
为分子直径。
【误差分析】
纯油酸体积的计算引起误差。
对油膜形状画线时带来误差。
数格子法本身是一种估算的方法，从而会带来误差。
【物理量的测量】
对“V”的测量
①配制一定浓度的油酸酒精溶液，设其浓度为n；
②用注射器吸取一段油酸酒精溶液，读出它的体积为V；
0
③再把它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。
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n，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
0
④用正方形的个数乘单个正方形的面积S(即nS)计算出油膜的面积S。
0 0 0
2、实验：探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
【实验思路】
在保证密闭注射器中气体的质量和温度不变的条件下，通过改变密闭注射器中气体的体积，由压力表读出对应气体的压强值，进而研究在恒温条件下气体的压强与体积的关系。
【实验器材】
带铁夹的铁架台、注射器、柱塞(与压力表密封连接)、压力表、橡胶套，刻度尺。
【实验装置图】
【物理量的测量】
利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封
闭。
把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据。空气柱的长度 l可以通过刻度
尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V。空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相
连的压力表读取。
【实验数据】
作p－V图像：以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温
曲线，如图所示。观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系。
作p－图像：以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点。如果p－图像中的各点位于过原点的
同一条直线上(如图所示)，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比。如果不在同一条直线上，我们
再尝试其他关系。【实验结论】
一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比。
【注意事项】
改变气体体积时，要缓慢进行。
实验过程中，不要用手接触注射器的外壁。
实验前要在柱塞上涂抹润滑油。
读数时视线要与柱塞底面平行。
作p－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的
点应舍弃掉。
实验考点：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。
实验中所用的压力表精度较高，而气柱体积是直接在注射器上读出的，其误差会直接影响实验结果。
1、 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。处理实验数据时，
要通过变换，即画p－图像，把双曲线变为直线，说明p和V成反比。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，容易得出相关的对实验研究有用的参数。
考点 2：光学实验
1、实验：测量玻璃的折射率
【实验原理】
如下图所示，当光线AO以一定的入射角θ 穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射光线AO
1
对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ，再根据n＝或n＝计算出玻璃的折射率
2【实验器材】
木板、白纸、玻璃砖、大头针、图钉、量角器、三角板、铅笔。
【实验步骤】
用图钉把白纸固定在木板上；
在白纸上画一条直线aa′，并取aa′上的一点O为入射点，作过O点的法线NN′；
画出线段AO作为入射光线，并在AO上插上P、P 两根大头针；
1 2
在白纸上放上玻璃砖，使玻璃砖的一条长边与直线aa′对齐，并画出另一条长边的对齐线bb′；
眼睛在bb′的一侧透过玻璃砖观察两个大头针并调整视线方向，使P 的像被P 的像挡住，然后在眼
1 2
睛这一侧插上大头针P，使P 挡住P、P 的像，再插上P，使P 挡住P 和P、P 的像；
3 3 1 2 4 4 3 1 2
移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P 、P 的针孔位置确定出射光线O′B及出射点O′，连接O、
3 4
O′得线段OO′；
用量角器测量入射角θ 和折射角θ，并查出其正弦值sin θ 和sin θ；
1 2 1 2
改变入射角，重复实验，算出不同入射角时的，并取平均值。
【注意事项】
用手拿玻璃砖时，手只能接触玻璃砖的毛面或棱，不能触摸光洁的光学面，严禁把玻璃砖当尺子画玻
璃砖的另一边bb′。
实验过程中，玻璃砖在纸上的位置不可移动。
大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P 与P 间、P 与P 间的距离应大一点，以减小
1 2 3 4
确定光路方向时造成的误差。
实验时入射角不宜过小，否则会使测量误差过大，也不宜过大，否则在bb′一侧将看不到P、P 的像。
1 2
【数据分析】
计算法：由n＝，算出不同入射角时的n值，并取平均值。
图像法：作sin θ－sin θ 图像，由n＝可知其斜率为折射率。
1 2
单位圆法：以入射点O为圆心，作半径为R的圆，如图所示，则sin θ ＝，sin θ ＝，OE＝OE′＝R，
1 2
所以用刻度尺量出EH、E′H′的长度就可以求出n＝＝.2、实验：用双缝干涉测量光的波长
【实验目的】
会用测量头测量条纹间距离；掌握用公式Δx＝λ 测定波长的方法；观察白光及单色光的双缝干涉图
样。
【实验原理】
双缝间距d，双缝到屏的距离l。双缝S 、S 的连线的中垂线与屏的交点为P 。对屏上与P 距离为x的
1 2 0 0
一点P，两缝与P的距离PS ＝r ，PS ＝r 。在线段PS 上作PM＝PS ，则SM＝r －r ，因d≪l，三角形
1 1 2 2 2 1 2 2 1
SSM可看作直角三角形。则r －r ＝dsin θ(令∠SSM＝θ)。另x≈ltan θ≈lsin θ则r －r ＝d， 若P处为亮
1 2 2 1 2 1 2 1
纹，则d＝±kλ，(k＝0，1，2，……)，解得x＝±kλ。(k＝0，1，2……)，相邻两亮纹或暗纹的中心间距Δx
＝λ。
【实验器材】
光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃光屏、光具座、测量头及刻度尺等。
【实验装置图】
【实验步骤】
观察双缝干涉图样：①将光源、遮光筒、毛玻璃光屏依次安放在光具座上；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轴线到达光屏；④安装双缝和单缝，中
心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝平行，二者间距约为5～10 cm，这时可观察到白光的干涉条纹；
⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。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使分化板的中心刻线对齐某条
亮条纹的中央，如图所示，记下手轮上的读数a ；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮条纹的中央，
1
记下此时手轮上的读数a ，得出n个亮条纹间的距离为a＝|a －a|，则相邻两亮条纹间距Δx＝；③用刻度
2 2 1
尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)；④重复测量、计算，求出波长的平均值；⑤换用不同的滤光片，
重复实验。
【实验数据】
条纹间距的计算：Δx＝；
波长计算：λ＝ Δ x＝；
计算多组数据，求λ的平均值。
【注意事项】
光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近；
实验中会出现屏上的光很弱的情况，主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条
纹是否清晰与单缝和双缝是否平行有关；
安装时，要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上，并使单缝、双缝平行且竖
直；
双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，要轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒、测量头等元件。
【误差分析】
l的测量：l用毫米刻度尺测量，如果可能，可多次测量求平均值；
条纹间距Δx的测定：Δx利用测量头测量．可利用“累积法”测n条亮纹间距，再求Δx＝，并且采用多
次测量求 Δ x平均值的方法进一步减小误差。
1．（2023·广东·高考真题）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：
（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界
（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的 点水平入射，到达 面上的 点后反射到 点射出．用大头针在白纸上标记 点、 点和激光笔出光孔 的位置
②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作 连线的延长线与 面的边界交于 点，
如图（a）所示
③用刻度尺测量 和 的长度 和 ． 的示数如图（b）所示， 为 。测得 为
（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式 ；由测得的数据可得折射率 为
（结果保留3位有效数字）
（4）相对误差的计算式为 。为了减小 测量的相对误差，实验中激光在
点入射时应尽量使入射角 。
【答案】 2.25 1.51 稍小一些
【详解】（2）③[1]刻度尺的最小分度为0.1cm，由图可知， 为2.25cm；
（3）[2][3]玻璃砖折射率的表达式
带入数据可知（4）[4]相对误差的计算式为 ，为了减小 测量的相对误差，实验中
要尽量稍大一些，即激光在 点入射时应尽量使入射角稍小一些。
1．（2024·广东茂名·二模）某同学为了测量固体药物的体积，设计了如图甲所示的测量装置（装置密封性
良好）。
要测量步骤如下：
①把待测药物放进注射器内；
②把注射器活塞推至适当位置，然后将注射器与压强传感器、数据采集器、计算机连接；
③移动活塞，记录注射器的刻度值V，以及气体压强值p；
④重复上述步骤③，多次测量；
⑤根据记录的数据，作出图像，并利用图像计算药物体积。
(1)在操作步骤③中， （选填“缓慢”“快速”或“以任意速度”）移动活塞。
(2)在操作步骤⑤中，为了得到直线图像，纵坐标是V，则横坐标应该选用 （选填“p”“ ”或“
”）。
(3)选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到的直线图像如图乙所示，其延长线分别交横、纵坐标于
a、b，则待测药物的体积为 （用题目中已知量表示）。
(4)由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，由此造成的测量值比真实值 （选填“偏大”
“偏小”或“相同”）。
【答案】(1)缓慢(2)
(3)b
(4)偏小
【详解】（1）在操作步骤③中，为了保证气体温度不变，应缓慢移动活塞。
（2）设固体药物的体积为 ，以气体为对象，根据玻意耳定律可得
整理可得
为了得到直线图像，纵坐标是V，则横坐标应该选用 。
（3）根据
结合图乙 图像可知，待测药物的体积为
（4）由于压强传感器和注射器连接处软管存在一定容积，设该容积为 ，以气体为对象，根据玻意耳定
律可得
整理可得
结合图乙可知
可知造成的测量值比真实值偏小。
2．（2024·广东佛山·二模）在探究气体压强与体积关系实验中，某兴趣小组设计如图实验装置．已知重力
加速度为g，注射器气密性和导热良好且外界环境温度保持不变，不计一切摩擦．（1）用刻度尺测得注射器刻度上 到 的长度为 ，注射器活塞的横截面积为
；
（2）取下沙桶，向右拉动活塞一段距离后，用橡胶套堵住注射孔，此时的气体压强为大气压 ；
（3）挂上沙桶，稳定后，测出此时的气体体积V和沙桶的总质量m，则气体压强的表达式
；（请选用 、g、S、m表示）
（4）在沙桶内适量添加沙子，重复步骤（3）；
（5）以沙桶的总质量m为纵轴，以 为横轴，绘制 图像，其图像如图乙所示，图中横轴截距为a，
纵轴截距为b，可求得未悬挂沙桶时注射器内气体的体积 ，实验时当地的大气压强
。（请选用a、b、g、S表示）
【答案】 10
【详解】（1）[1]注射器活塞的横截面积为
（3）[2]根据受力平衡可得
解得气体压强的表达式为
（5）[3][4]根据玻意耳定律可得
整理可得结合 图像可得
，
解得
，
3．（2024·广东·一模）某同学测量一半圆形透明玻璃砖的折射率，实验过程如下：
①用游标卡尺测量玻璃砖的直径d，确定其底面圆心位置并标记在玻璃砖上；
②将玻璃砖放在位于水平桌面并画有直角坐标系 的白纸上，使其底面圆心和直径分别与O点和x轴重
合，将一长直挡板紧靠玻璃砖并垂直于x轴放置，如图（b）所示；
③用激光器发出激光从玻璃砖外壁始终指向O点水平射入，从y轴开始向右缓慢移动激光器，直至恰好没
有激光从玻璃砖射出至挡板上 的区域时，在白纸上记录激光束从玻璃砖外壁入射的位置P。
④取走玻璃砖，过P点作y轴的垂线PQ，用刻度尺测量PQ的长度L。
根据以上步骤，回答下列问题：
（1）测得半圆形玻璃砖直径d的读数如图（a）所示，则 cm；
（2）步骤③中，没有激光射至挡板上 区域的原因是激光束在玻璃砖直径所在界面处发生了 ；
（3）根据以上测量的物理量，写出计算玻璃砖折射率的表达式为 ，若测得PQ线段的长度
，计算可得玻璃砖的折射率为 。（结果保留3位有效数字）【答案】 6.43 全反射 1.61
【详解】（1）[1]由图（a）可知，玻璃砖的直径为
（2）[2]光束经玻璃砖折射后照在挡板上 的区域内，当入射角逐渐增大，折射光线消失的时候，就是
光束在玻璃界面处发生了全反射。
（3）[3]当恰好发生全反射时，有
[4]代入数据可得
4．（2024·广东江门·一模）某同学通过如图甲所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的
小石块的体积。
主要操作步骤如下：
①将小石块装进注射器，把注射器活塞推至注射器某一位置，并将注射器与压强传感器连接；
②缓慢移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的气体压强值p；
③重复上述步骤②，多次测量；
(1)关于该实验的操作，下列说法正确的是______（填写选项前的字母）
A．为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油
B．缓慢移动活塞有利于减少实验误差
C．活塞移至某位置时，应迅速记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值
D．为方便推拉活塞，应用手握注射器再推拉活塞
(2)若实验过程中不慎将活塞拉出针筒，则 （填“需要”或“不需要”）重做实验。(3)根据实验的数据，通过描点作图，得到 的直线图像如图乙所示，截距分别为a和b。忽略传感器和
注射器连接处的软管容积，则小石块的体积为 。
【答案】(1)AB
(2)需要
(3)b
【详解】（1）A．为保证封闭气体的气密性，在活塞上均匀涂抹润滑油。故A正确；
B．为了保证封闭空气温度不变，应缓慢推动活塞。故B正确；
C．活塞移至某位置时，待气柱稳定后再记录此时注射器内气柱的体积和气体的压强值。故C错误；
D．推动活塞时，为了保证封闭空气温度不变，不可以用手握住注射器封闭空气部分。故D错误。
故选AB。
（2）若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，气体的质量发生变化，因此以上数据全部作废，需要重新做实
验。
（3）设石子体积为V，对一定量的气体，根据玻意耳定律可得
1
整理得
可知
5．（2024·山东泰安·二模）微量累积法是物理学中经常用到的研究物理问题方法，如“油膜法估测油酸分
子的大小”实验中，就用到了这种方法。该实验的实验步骤如下：
（1）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；
（2）往边长约为 的浅盘里倒入约 深的水。待水面稳定后将适量的痱子粉均匀地撒在水面上；
（3）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；
（4）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；
（5）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；
（以下计算中 取3.14）
①将 的油酸溶于酒精，制成 的油酸酒精溶液；测得 的油酸酒精溶液有50滴。现取1滴该
油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是 。由此估算出油酸分子的直径为 m
（结果保留2位有效数字）；
②1滴该油酸酒精溶液含有油酸分子个数的数量级为 个（如：碳原子质量为 ，其质
量的数量级为 ）；
③取阿伏伽德罗常数为 ，则油酸的摩尔体积约为 （结果保留2位有效数字）。
【答案】
【详解】[1]一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积
把油酸分子看成球形，且不考虑分子间的空隙，则油酸分子直径为
[2]每一个油酸分子的体积为
个数为
1滴该油酸酒精溶液含有油酸分子个数的数量级为
[3]设油酸的摩尔体积为 ，则有
解得6．（2024·北京东城·一模）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痱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，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为 的上述溶液
有n滴，把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，图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄膜的面积 ；可求得油酸分子的直径为
（用 、 、 、n、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______。
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 体积溶液滴数时多记录了几滴
【答案】(1)dabec
(2)(3)BC
【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痱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）[1]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
[2]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
用注射器和量筒测得体积为 的上述溶液有n滴，则一滴溶液中纯油酸的体积为
油酸分子直径为
解得
（3）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，根据上述可知，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，根据上述可知，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，根据上述可知，油酸分子直
径测量值偏大，故C正确；
D．用注射器和量筒测 体积溶液滴数时多记录了几滴，导致油酸体积测量值偏小，根据上述可知，油酸
分子直径测量值偏小，故D错误。故选BC。
7．（2024·河南·三模）某同学想探究气体压强与体积的关系。如图（a）所示仪器，在一有毫米刻度的直
尺上固定一根一端封闭的细直均匀玻璃管，封闭端内腔顶部对准直尺的零刻度线，管内有一段被水银封闭
的空气柱。
操作步骤如下：
①如图（b）所示，用铁支架固定木板，钉上白纸，用重锤检查使木板竖直，并在纸上作出一条竖直方向
的直线。
②使直尺贴近白纸。从刻度尺上读出空气柱长度l；用铅笔画出水银柱长度h'。
③将h'投影到竖直线上，量出水银柱投影的高度h（mm），将所得l、h的值填入事先设计好的表格中。
④使玻璃管在图示平面内按不同角度倾斜，逐次测出l、h值并填入表内。
⑤分别计算封闭气体压强p值、体积V值（由于玻璃管是均匀的，设其截面积为S）。
根据实验完成下列填空：
(1)测得本地大气压强值为h（mmHg），若某次使玻璃管开口向上竖直放置，测得空气柱长度l。水银柱
0 1
投影h，则此状态下，空气柱的压强写做 。另一次使玻璃管开口向下竖直放置（水银未
1
溢出），测得空气柱长度l，水银柱投影h。若实验成功，则h、l、h、l、h₂应验证满足的关系为
2 2 0 1 1 2
。
(2)为了更直观得出气体的压强p和体积V是否成反比例关系，可将p-V图像转化为 图像。
(3)①将被封闭的空气柱置于另一温度环境中，重复实验操作步骤；②换用不同气柱重复实验操作步骤。综
合实验和日常学习可以总结出“气体的体积和压强成反比”成立的条件为： 。
【答案】(1)
(2) 或
(3)质量不变，气体不变，温度不变或气体物质的量不变，温度不变【详解】（1）玻璃管开口向上时，封闭气体压强为
玻璃管开口向下时，封闭气体压强为
根据玻意耳定律可得
即
（2）根据玻意耳定律可知
所以
或者
由此可知，为了更直观得出气体的压强p和体积V是否成反比例关系，可将p-V图像转化为 或
图线。
（3）
若气体的体积和压强成反比，则
所以气体的体积和压强成反比”成立的条件为：质量不变，气体不变，温度不变或气体物质的量不变，温
度不变。
8．（2024·福建福州·二模）某小组同学利用如图甲所示的实验装置探究：一定质量气体，在温度不变的情
况下，压强和体积的关系。（1）实验研究对象是 。
（2）关于实验下列说法正确的是 。
A．快速调节空气柱长度后立刻读数
B．实验中不需要测量空气柱的横截面积
C． 实验中若密封橡胶套脱落，应立刻堵住后继续实验
（3）某小组同学通过压力连杆上拉或下压活塞得到实验数据，画出 图（如图乙所示），图线不过原
点的可能原因是 。
A．计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积
B．在实验过程中，封闭的气体质量减少
C． 在实验过程中，封闭的气体温度发生变化
【答案】 被封闭气体（或空气柱） B A
【详解】（1）实验研究对象是被封闭气体（或空气柱）；
（2）A．为保证气体温度不变，则应缓慢调节空气柱长度，等示数稳定后读数，选项A错误；
B．实验中不需要测量空气柱的横截面积，可用空气柱长度代替体积，选项B正确；
C．实验中若密封橡胶套脱落，则气体的质量会发生变化，堵住后不能继续实验，选项C错误。
故选B。
（3）由图像可知，相同的压强值时， 偏大，即V偏小，则可能的原因是计算密封气体体积时，无法加上注射器下面橡胶套内气体体积。
故选A。
9．（2024·江西·一模）某小组探究气体在等温变化时压强随体积变化的规律．实验方案如下：在带刻度的
注射器内密封一段掺入酒精蒸气的空气，然后将注射器与气体压强传感器连接管相连接。气体压强p由传
感器测量，气体体积V等于注射器读数与连接管的容积 之和。
（1）实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是 。
（2）下表是小组采集的一组数据，数据真实可靠，请在图中补充描出第6至9个数据点，并画出 图
线 。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
99.0 110.0 120.9 135.4 154.7 181.2 223.3 291.1 330.0
21.0 19.0 17.0 15.0 13.0 11.0 9.0 7.0 5.0
0.048 0.053 0.059 0.067 0.077 0.091 0.111 0.143 0.200
（3）由 图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积关系为
；第9个数据点显著偏离上述规律，小组猜想是因为气体的质量减小了，下列哪个选项支持该猜想
。
A．部分酒精蒸气进入气体压强传感器连接管
B．在测量第9个数据点时发现注射器筒壁出现模糊，部分酒精蒸气液化【答案】 减小热传递和做功对气体温度的影响 成反比
B
【详解】（1）[1]实验时手不要握注射器筒，且应缓慢推动注射器活塞，其目的是减小热传递和做功对气
体温度的影响。
（2）描点如图所示
（3）[3]由 图可知，前8个数据点的分布情况说明：在等温变化时，气体的压强与体积成反比；
[4]由图可知，第9个数据点显著偏离上述规律，可能是在测量第9个数据点时部分酒精蒸气遇冷液化使注
射器筒壁出现模糊。
故选B。
10．（2024·山东淄博·一模）在“测量玻璃的折射率”实验中，某实验小组做了如下操作：(1)如图甲，先将方格纸平铺在木板上并用图钉固定，长方体玻璃砖平放在纸上，然后在方格纸中画出玻璃
砖与空气的两个界面aa′和bb′。在相应位置插上 、 两枚大头针。插上大头针 ，使 挡住 ，
再插上大头针 ，使 挡住 和 、 的像。
(2)该实验小组的同学通过“插针法”确定了四枚大头针的位置，请根据实验原理在图甲中补全光路图，并
标注出界面aa′的入射角i和折射角r 。
(3)测得该玻璃砖的折射率n= （保留三位有效数字）。
(4)另一小组同学在做实验时，选用一横截面为三角形的玻璃砖，放置在图乙实线位置并画出玻璃砖的轮廓
后，不小心将玻璃砖向右发生了微小的平移（移至图乙中虚线位置，底边仍然沿原直线），然后用插针法
依次确定了四枚大头针的位置，测量玻璃砖的左侧边界的入射角和折射角，得到折射率，则玻璃砖折射率
的测量值 真实值（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
【答案】(1) 、 的像
(2)
(3)1.50
(4)小于
【详解】（1）使 挡住 、 的像
（2）光路图如图所示（3）由折射定律得
（4）偏小
玻璃砖平移后，做出如图所示的光路图，入射角不会引起变化，但折射角r大于实际的折射角 ，根据折
射定律 可知玻璃砖折射率的测量值小于真实值。
11．（2024·全国·模拟预测）长方体玻璃砖的一个表面镀银（光线不能透过），为测定此玻璃砖的折射率，
某同学列出主要实验步骤如下：
①如图甲所示，将玻璃砖平放到水平面内的白纸上，镀银面与纸面垂直，贴着玻璃砖前、后两个面在纸上
分别画出直线 和 ，其中 侧为镀银面；
②在白纸上竖直插上两枚大头针 ， ，在 侧观察并插入两枚大头针 ， ；③拔掉大头针，做入射光线和出射光线的光路图，入射光线与出射光线分别与 交于O点和 点，如图
乙所示；
④作 的中垂线AB交 于A点，交 于B点，延长入射光线交AB于C点。
（1）插第三枚大头针时，应使其 。（填正确答案标号）
A．只挡住 的像
B．只挡住 的像
C．同时挡住 、 的像
（2）该玻璃砖的折射率为 。（填正确答案标号）
A． B． C．
（3）若在插入两枚大头针 、 前，玻璃砖平行向下移动了少许，则折射率的测量结果比真实值
。（填正确答案标号）
A．偏大 B．偏小 C．等于
【答案】 C A A
【详解】（1）[1]插第三枚大头针时，这枚大头针应同时挡住 和 的像。
故选C。
（2）[2]如图所示
由几何关系知
故选A。[3]如图所示
若在插入两枚大头针 ， 前，玻璃砖平行向下移动了少许，入射角的真实值 等于入射角的测量值 ，
折射角的真实值 大于折射角的测量值 ，故折射率的测量结果比真实值偏大。
故选A。
12．（2024·云南大理·模拟预测）同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示。
（1）下列说法正确的是 。
A．实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线
B．为了减小作图误差，大头针 、 和 、 之间的距离应适当大些
C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法”
D．若光线的入射角 较大，有可能在 面发生全反射，所以在 一侧就看不到 、 的像
（2）一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的 比实际向外侧平移了一些（如图乙所示），
其他操作均正确无误，并仍以 和 为折射面画出了光路图，这样测出的折射率将 （填“偏大”、
“偏小”或“不变”）。
（3）一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，
交 延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图丙所示。
用刻度尺测得AB的长度为x，CD的长度为x，则玻璃砖的折射率 （用测量的字母表示）。
1 2
【答案】 BC 偏小【详解】（1）[1]A．实验中，不能将玻璃砖界面当尺子画界线，故A错误；
B．大头针 和 及 和 之间的距离适当大些时，引起的角度误差会减小，故B正确；
C．只要操作正确，任何形状的玻璃砖均可用“插针法”测量折射率，故C正确；
D．由几何知识可知，光线在上表面的折射角等于在下表面的入射角，根据光路可逆原理可知，光线一定
会从下表面射出，折射光线不会在玻璃砖的下表面发生全反射，故D错误。
（2）[2]如图所示
作图得到的光路图和实际光路图相比，入射角没有变化，折射角的测量值偏大，由 知折射率偏小。
（3）[3]由几何关系可知
，
则玻璃砖的折射率为
13．（2024·云南·二模）某学习小组用如图（a）所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。请根据提示完成
下列问题：
（1）若取下滤光片，其他实验条件不变，则在目镜中( )
A．观察不到干涉条纹
B．可观察到明暗相间的白色条纹
C．可观察到彩色条纹
（2）实验中，选用绿色滤光片测量绿光波长，测得双缝间的距离 ，双缝与屏之间的距离。当分划板的中心刻线与第1条亮条纹的中心对齐时，手轮上读数为 ，转动手轮，使
分划线向一侧移动，当分划板的中心刻线与第6条亮条纹的中心对齐时，手轮上示数如图（b）所示，其读
数为 ，由以上数据求得绿光的波长为 （计算结果保留三位有效数字）。
【答案】 C 13.870
【详解】（1）[1]若取下滤光片，则通过双缝的光不再是单色光，白光是复色光，因此在其他实验条件不
变的情况下，在目镜中将观察到彩色条纹。
故选C。
（2）[2] 螺旋测微器可动尺上的最小精度为 mm，读数时需要估读到下一位，可读得，不动尺上的读
数为 ，可动尺上恰好第37格和不动尺刻度轴线对齐，因此可读得读数为
（3）[3] 由题图可知，条纹间距
根据
得
14．（2024·福建漳州·二模）某小组用如图甲所示的双缝干涉装置来测量红光的波长。所用器材有：光具
座、毛玻璃屏、双缝、白光光源、单缝、红光滤光片等光学元件。
（1）实验过程如下：
①取下遮光筒左侧的元件，打开光源，调节光源高度和角度，使它发出的光束能直接沿着遮光筒的轴线把
屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，调节单、双缝间距并使
之相互平行。要使白光通过器材A后获得单一颜色的红光，则图中器材A的名称是 （填“滤光片”或“单缝”）；
③用米尺测量双缝到屏的距离L；
④将测量头（其读数方法同螺旋测微器）的分划板中心刻线与某条亮条纹中心对齐，将该条亮纹定为第1
条亮条纹。转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，如图乙所示，此时示数为
mm，再求得相邻亮条纹的间距 ；
⑤已知双缝间距d，可求得所测红光的波长。
（2）关于本实验，下列说法正确的是 。（填正确答案标号）
A．减小双缝间距，干涉条纹间距减小 B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间距增大
C．去掉器材A后，干涉现象消失 D．若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹
【答案】 滤光片 /13.869/13.871 BD/DB
【详解】（1）②[1]获取单色线光源，白色光源后面要有滤光片；
④[2]测量头固定刻度读数为 ，可动刻度读数为 ，示数为
（2）[3]A.由 可知，减小双缝间距d，干涉条纹间距将增大，A错误；
B.增大双缝到屏的距离L，干涉条纹间距将增大，B正确；
C.去掉滤光片后，干涉现象不会消失，会出现彩色的干涉条纹，C错误；
D.发生干涉现象时，若挡住双缝中的一条缝，屏上也会有条纹，是衍射条纹，D正确。
故选BD。
15．（2024·北京海淀·一模）在“用双缝干涉测量光的波长”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，并选用缝间距 的双缝片。从仪器注明的规格可知，像屏与双缝片间的距
离 。接通电源使光源正常工作。测量时，使测量头的分划板中心刻线与第1条亮纹的中心对齐（如图乙所示），记下此时手轮上的读数
1.250cm。然后转动测量头。使分划板中心刻线与第4条亮纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数，图丙中
游标卡尺的示数为 cm；所测光波的波长为 m（波长计算保留两位有效数字）。
【答案】 1.775
【详解】[1]游标卡尺的示数为
[2]相邻两亮条纹间距为
根据公式
可得所测光波的波长为
