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专题20 热学和光学实验
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考点01 热学和光学实验.............................................2
考向一 热学类及创新实验....................................2
考向二 光学类及创新实验....................................4
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考点要求
考题统计
热学和光学实验
考向一热学类及创新实验：2023•江苏•高考真题、2023•山东•高考真题、
2023•北京•高考真题
考向二光学类及创新实验：2023•广东•高考真题、2023•海南•高考真题、
2022•海南•高考真题、2021•浙江•高考真题、2021•浙江•高考真题
1.考频：本专题属于热点内容；
2.考向：
①热学类及创新实验：油膜法估测油酸分子质量，探究等温情况下一定质量气体压强与体积的关系
②光学类及创新实验：用双缝干涉实验测光的波长，测量玻璃的折射率
3.应试策略
高考物理中的热学和光学实验部分，复习时应该注重以下几个方面：
1
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①理解实验原理：对于热学实验如“探究气体压强与体积的关系”实验，要深入理解气体定律的内容和
实验的基本原理。对于光学实验，如用油膜法估测油酸分子的大小、测量玻璃的折射率以及用双缝干涉实
验测量光的波长等，都需要掌握相应的理论知识和实验原理。
②梳理知识结构：反复阅读教材，尤其是热学、光学等相关章节，梳理并熟练记忆关键概念和公式。这
有助于在实验中快速应用相关知识解决问题。
考点01 热学和光学实验
考向一 热学类及创新实验
1．（2023·江苏·高考真题）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
【答案】B
【详解】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活塞，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；为了方便读取封闭气体的体积不需要在橡胶套处接另一注射器。
故选B。
2．（2023·山东·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，托盘中放入砝码，待气体状态稳定后，记录气体压强
和体积
（等于注射器示数
与
2
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塑料管容积
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。
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
成正比 B．
与
成正比
（2）若气体被压缩到
，由图乙可读出封闭气体压强为
（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
，则在计算
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】 B
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
成正比。故选B。（2）[2]若气体被压缩到
，则有
，
由图乙可读出封闭气体压强为
，（3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉
了
，则在计算
乘积时，根据
，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。
3．（2023·北京·高考真题）用油膜法估测油酸分子直径是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法，已知
1 滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积为V，在水面上形成的单分子油膜面积为S，则油酸分子的直径
。
3
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【答案】
【详解】[1]油酸分子的直径为
。
考向二 光学类及创新实验
4．（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。
4
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【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。
5．（2023·海南·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S1处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2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=l1，OA=l2，S1S2=l3，则折射率n=（用l1、l2、l3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”）。
【答案】
变小
【详解】（1）[1]根据题意画出光路图如下图所示
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（2）设光线入射角为θ、折射角为α，则在C 点根据折射定律有nsinθ = sinα，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
，
，联立解得
。（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。
6．（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，则：
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。（用
x、d、L 表示）
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【答案】 A
【详解】①[1]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A。②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是x，则相邻亮条纹间
距为
，根据
可得光的波长是
。
7．（2021·浙江·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。
【答案】
【详解】光路图如图所示
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根据折射定律可知
。
8．（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。(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】 C D
【详解】①[1]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。②[2]根据
，可
知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离l，减小双缝的间距d；故选D。
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