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专题20 热学和光学实验
1．（2022·浙江台州·模拟预测）（1）在“油膜法估测油酸分子的大小”实验中，如图所示，理想的油膜
形状非常接近圆形，下列选项中会影响油膜形状规整程度的是。
A．注射器针管较大，但没有超出实验要求的范围
B．滴入油酸酒精溶液时，注射器针头明显偏离浅盘中央
C．操作不仔细，缺乏耐心，如撒粉不均匀，水面还未平静就滴入油酸酒精溶液
（2）在一次实验中得到了如图所示的油膜，如果按此油膜来计算分子直径，测量结果相对真实值会（填
“偏大”、“偏小”或“无误差”）。
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
；
1
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（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）
3．（2024·山东日照·一模）如图甲所示，为“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置。
(1)实验前，应调节光具座上放置的各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上，保证单缝和双缝
平行。若从目镜中看到干涉条纹太密，要想减少从目镜中观察到的条纹数量，下列做法可行的是
_________。
A．仅换用间距更小的双缝
B．仅将单缝向双缝靠近
C．仅将屏向靠近双缝的方向移动
D．仅将红色滤光片换成紫色滤光片
(2)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1 条亮纹，读出手轮的读数为1.030mm。继续转动手轮，
使分划板中心刻线对准第10 条亮纹如图乙所示，读出手轮的读数为mm。已知双缝间的宽度d=0.3mm，通
过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L=1.0m，则该种色光的波长是m。
2
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4．（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”）。
3
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5．（2024·河南·一模）某实验小组用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示。
(1)甲同学在实验中多次改变入射角，测出多组相关角度
，
，作出
的图像，如图乙所示，
则此玻璃砖的折射率为
；
(2)乙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 点作垂直法线的垂线，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
，CD 的长度为
，则玻璃砖的折射率
（用测量的字母表示）。相对误差的
计算式
。为了减小
、
测量的相对误差，数据处理过程中画圆时半径尽量
（填“大”或“小”）一些。
6．（2022·上海·一模）“用DIS 研究在温度不变时，一定质量气体压强与体积关系”的实验装置如图所示。
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（1）保持温度不变，封闭气体的压强
用传感器测量，体积
由读出。实验前是否需要对传感器进行调零？
（选填：“是”或“否”）
（2）某次实验中，数据表格内第2 次～第8 次压强没有点击记录，但其它操作规范。根据表格中第1 次和
第9 次数据，推测出第7 次的压强
，其最接近的值是
次 数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
压强
100.1
p7
179.9
体积
18
17
16
15
14
13
12
11
10
A．
B．
C．
D．
（3）若考虑到连接注射器与传感器的软管内气体体积
不可忽略，则封闭气体的真实体积为。从理论上
讲
图像可能接近下列哪个图？
7．（2023·浙江温州·一模）（1）在下列学生实验中，需要用到打点计时器和天平的实验有；
A．“探究小车速度随时间变化的规律” B．“探究加速度与力、质量的关系”
C． “用单摆测量重力加速度的大小” D．“探究两个互成角度的力的合成规律”
（2）某同学利用如图所示的气垫导轨装置“验证机械能守恒定律”。实验时，将气垫导轨调至水平，在
气垫导轨上安装了一光电门，滑块上固定一遮光条，滑块用细线绕过轻质定滑轮与托盘相连。测出遮光条
初始位置到光电门的距离l，遮光条的宽度d，托盘和砝码的总质量m1，滑块和遮光条的总质量m2，释放
滑块，读出遮光条通过光电门的时间∆t。
①遮光条通过光电门时的速度为；
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②在滑块从静止释放到运动到光电门的过程中，系统的重力势能减少了；
③改变l，得到多组实验数据，以
为纵坐标，以l 为横坐标，做出图像如图所示。若要符合机械能守
恒定律的结论，该图像的斜率应为。
（3）下列说法正确的是。
A．图甲“探究平抛运动的特点”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平
B．图乙计算油膜面积时，只数完整的方格数，油酸分子直径的测量值会偏大
C． 图丙“探究气体等温变化的规律”实验中，空气柱体积变化尽可能的快些
D．图丁“测量玻璃的折射率”实验中，玻璃砖宽度宜大些，大头针应垂直插在纸面上
8．（2024·云南曲靖·一模）小丽今年高三了，学习任务很重，但母亲生病住院，父亲在外工作不能回来，
小丽只能请假去医院照顾母亲。好在母亲不是得什么大病，医生说是感冒引起肺部发炎，挂几天针就好了。
（1）她在陪母亲挂针时发现，药液下滴的速度是均匀的，于是想到了测一滴油酸的体积的实验，如果用
这种吊瓶测量一滴液体的体积可能更准确。在挂某一瓶针水时，医生要求滴慢一点，下滴速度大约一秒一
滴，她用电子手表检验了一下，一分钟刚好60 滴，于是她决定测一下一滴药液的体积。吊瓶上有容积刻度
线，她测得瓶里的药液减少10ml 时，用时是3 分20 秒，则一滴药液的体积为m3.
（2）在挂药水的过程中，设吊瓶中气体的压强为pA，管中B 泡的气体压强为pB，药水的密度为ρ，重力加
速度为g，大气压强为p0，高度差如图所示时，则下列关系正确的是。
A．
B．
6
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C．
D．
（3）每天打点滴，一般要打好几瓶，一瓶打完，护士就要来换药。小丽想，能不能让每天要挂的几瓶串
起来，药液自动续瓶。于是，那天挂完针后拿了几个吊瓶回家进行实验探究。她用水代替药水，先用两个
玻璃瓶改装后实验，挂起来有三种情况，如图甲、乙、丙。
①按图甲进行吊液，会出现的情况是。
A．A 瓶中的水吊完后，才开始吊B 瓶中的水
B．B 瓶中的水吊完后，才开始吊A 瓶中的水
C．A 瓶中的水吊完后，B 瓶中的水仍不能流下
D．两瓶中的水面都下降，但A 瓶中的液面比B 瓶中的液面下降得快
②按图乙进行吊液，会出现的情况是。
A．A 瓶中的水吊完后，才开始吊B 瓶中的水
B．B 瓶中的水吊完后，才开始吊A 瓶中的水
C．两瓶中的水面都下降，但B 瓶中的液面比A 瓶中的液面下降得快
D．两瓶中的水面都下降，但A 瓶中的液面比B 瓶中的液面下降得快
③按图丙进行吊液，会出现的情况是。
A．A 瓶中的水吊完后，才开始吊B 瓶中的水
B．B 瓶中的水吊完后，才开始吊A 瓶中的水
C．A 瓶中的水吊完后，B 瓶中的水仍不能流下
D．两瓶中的水面都下降，但A 瓶中的液面比B 瓶中的液面下降得快
④之后，她又用两个软性塑料吊瓶做实验，发觉两瓶中的水都同时下降，也就是说如果是药水，两瓶药水
在进入人体前就了。
综合以上实验，要让每天要挂的几瓶药水简单串起来，药液自动续瓶，一瓶一瓶地挂完是不行的。
9．（2024·全国·模拟预测）两个实验小组做“探究等温情况下一定质量气体的压强与体积的关系”的实验。
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（1）第一个实验小组的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。
①实验过程中，下列操作正确的是。（填正确答案标号）
A．应该以较快的速度推拉柱塞来改变空气柱的体积
B．实验前应先利用天平测量出注射器、柱塞及压力表的总质量
C．推拉柱塞时，手不可以握住整个注射器
D．实验过程中要保证橡胶套的密闭性良好，以保证空气柱的质量一定
②实验时，缓慢推动活塞，注射器内气体的体积逐渐减小。若实验过程中环境温度逐渐降低，测得多组空
气柱的压强p 和体积V 的数据，则实验得到的
图像应为下图中的。（填正确答案标号）
（2）第二个实验小组的同学用气体压强传感器做实验，实验装置如图乙所示。在操作规范、不漏气的前
提下，测得多组压强p 和体积V 的数据并作出
图像，发现图线不过坐标原点，如图丙所示。造成这
一结果的原因是；图丙中
的物理含义是。
10．（2024·贵州·一模）某实验小组在用激光笔测量半圆形玻璃砖折射率的实验中，足够长的光屏与半圆
形玻璃砖的直边平行，O 点为玻璃砖圆心，
为法线。当激光沿AO 方向入射时光屏上未出现光斑；当
激光沿BO 方向入射时光屏上C 点出现光斑，如图所示。
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（1）激光沿AO 方向入射时光屏上未出现光斑的原因是。
（2）过B 点作
的垂线，垂足为D。测得
和
，则该玻璃砖的折射率
（用
和
表示）。
11．（2024·安徽·一模）某同学通过双缝干涉实验测量光的波长，实验装置如图（a）所示。
（1）一毛玻璃屏上相邻亮条纹的间距可利用测量头测出，如图（b）所示。先将测量头分划板中心刻线与
一明条纹中心P 重合，其读数为
，然后沿同一方向转动手轮，使分划板中心刻线移过4 条暗条纹，
与另一明条纹中心
重合，相应的读数如图（c）所示，该读数为
。
（2）已知双缝间的距离为
，双缝到屏的距离为
，此单色光波长是
。（保留三位有效数
字）
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（3）若改用波长更短的单色光重复上述实验，条纹间距将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
12．（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）。
10
