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专题十七 热学和光学实验
——精剖细解细备考讲义
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。
知识点1：热学试验
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Vn时的滴数n。
根据V0＝算出每滴油酸酒精溶液的体积V0。
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
1
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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V0；
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n0，不足半个的舍去，多于半个的算一个；
④用正方形的个数乘单个正方形的面积S0(即n0S0)计算出油膜的面积S。
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】
2
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【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】
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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。
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。
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。
热学实验
1．（2023·广东广州·三模）（1）在用油膜法估测分子大小的实验中，用移液管量取0.25mL 油酸，
倒入标注250mL 的容量瓶中，再加入酒精后得到250mL 的溶液，然后用滴管吸取这种溶液，向小
量筒中滴入100 滴溶液，溶液的液面达到量筒中1mL 的刻度，再用滴管取配好的油酸溶液，向撒有
痱子粉的盛水浅盘中滴下2 滴溶液，在液面上形成油酸薄膜，待油膜稳定后，放在带有正方形坐标
格的玻璃板下观察油膜，如图甲所示，坐标格的每个小正方形大小为2cm×2cm，由图甲可以估算
出油膜的面积是 cm2，由此估算出油酸分子的直径是 m（保留一位有效数字）。
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（2）做“用油膜法估测分子的大小”实验时，三个同学都有一个操作错误，其中导致最后所测分
子直径偏大的是 。
A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际浓度比计
算值小了
B．乙同学用注射器和量筒测得58 滴油酸酒精溶液为1mL，不小心错记录为57 滴
C．丙同学计算油膜面积时，把所有不足半格的油膜都算成了一格
【答案】 256
AB/BA
【详解】（1）[1][2]液面上纯油酸体积为
由图甲计算油膜面积，多于半格算一格，少于半格舍去。则油膜面积约为
油酸分子的直径为
（2）[3]A．甲同学在配制油酸酒精溶液时，不小心把酒精倒多了一点，导致油酸酒精溶液的实际
浓度比计算值小了，则一滴油酸酒精溶液的实际浓度比计算值小，计算得一滴纯油酸的体积比实际
值大，则算出的直径偏大，A 正确；
B．乙同学用注射器和量筒测得58 滴油酸酒精溶液为1mL，不小心错记录为57 滴，则一滴油酸酒
精溶液体积的计算值变大，算出的一滴油酸酒精溶液中纯油酸体积变大，则算出的直径偏大，B 正
确；
C．丙同学计算油膜面积时，把所有不足半格的油膜都算成了一格，则计算得油膜面积变大，直径
变小，C 错误。
故选AB。
2．（2023·广东汕头·模拟预测）在“用油膜法估测分子大小”的实验中，所用油酸酒精溶液的浓度
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为每
体积溶液中有纯油酸体积
，用注射器和量筒测得
体积上述溶液有
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
，则可求得：
（1）油酸薄膜的面积
；
（2）油酸分子的直径是 ；（用
、
、
、
、表示）
（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是由于 ；
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．用注射器和量筒测
体积溶液滴数时多记录了几滴
D．水面上痱子粉撒得太多，油膜没有充分展开
【答案】 71a2（69a2～73a2均正确）
BD/DB
【详解】（1）[1]轮廓包围方格约为71 个，故油酸薄膜的面积为
（2）[2]每滴溶液中含有纯油酸的体积为
油酸分子的直径为
（3）[3]
A．如果油膜中含有大量未溶解的酒精，导致油酸的实际面积比统计面积小，计算时采用统计的油
酸面积S 偏大，由
可知，油酸分子直径d 的计算值将比真实值偏小，故A 错误；
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B．如果计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，导致统计的油膜面积偏小，计算结果将偏
大，故B 正确；
C．用注射器和量筒测
体积溶液滴数时多记录了几滴，则每一滴油酸酒精溶液所含纯油酸的体积
的测量值偏小，计算结果将偏小，C 错误；
D．如果水面上痱子粉撒得较多，油酸没有充分展开，导致统计的油酸面积比充分展开的油酸面积
小，计算结果将偏大，故D 正确。
故选BD。
3．（2024·安徽黄山·二模）在“用油膜法估测分子的大小”实验中，小物同学用体积为A 的纯油酸
配置成体积为B 的油酸酒精溶液，用注射器取体积为C 的油酸酒精溶液，再把它一滴一滴地全部滴
入烧杯，滴数为N。
(1)此后实验操作的正确排序为：____________（用字母符号表示）。
A．描绘油膜轮廓B．取油酸酒精溶液
C．撒粉
D．滴油酸酒精溶液
(2)把1 滴该溶液滴入浅盘里，稳定后测得油酸膜面积为S，估算出油酸分子的直径大小为
（用以上字母表示）；
(3)小物同学的计算结果明显偏大，其原因可能是____________
A．计算油膜面积时所有不足一格的方格全部按满格计数
B．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大
C．未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓
D．用注射器测得1mL 溶液有N 滴时数成了
滴
【答案】(1)CBDA
(2)
(3)CD
【详解】（1）“油膜法估测分子大小”实验中先把痱子粉均匀撒到水面上，再用注射器取一定的
溶液，然后滴到水中，再盖上玻璃盖，用笔在玻璃上描出油酸的轮廓，把坐标纸铺在玻璃上，故顺
序为CBDA。
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（2）体积为C 的油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
一滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积为
所以油酸分子的直径大小为
（3）A．油膜面积测量值偏大，由上式可知d 的测量值偏小，故A 错误；
B．痱子粉末太薄使油酸边界不清，导致油膜面积测量值偏大，d 的测量值偏小，故B 错误；
C．未等痱子粉完全散开，就在玻璃片上描绘了油膜轮廓，导致油膜面积测量值偏小，d 的测量值
偏大，故C 正确；
D．求每滴的体积时，溶液有N 滴时数成了（N-1）滴，则体积偏大，d 的测量值偏大，故D 正确。
故选CD。
4．（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
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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
，
5．（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。
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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h0（mmHg），若某次使玻璃管开口向上竖直放置，测得空气柱长度l1。
水银柱投影h1，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（水银未溢出），测得空气柱长度l2，水银柱投影h2。若实验成功，则h0、l1、h1、l2、h₂ 应验
证满足的关系为 。
(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
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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。
6．（2024·浙江·模拟预测）（2）小张同学用如图所示装置做“探究气体等温变化的规律”实验。
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①他把测得的实验数据列表分析，发现气体压强p 和体积V 的乘积数值越来越小。出现这一结果的
原因可能是实验过程中
A．柱塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B．环境温度升高了
C．外界大气压强发生了变化
D．注射器内的气体向外泄漏了
②关于本实验的下列说法中，正确的是
A．推拉柱塞时动作要快
B．柱塞涂润滑油主要是为了减小摩擦
C．注射器外侧刻度尺的刻度均匀但并未标单位，这对实验结果的可靠性不会有影响
【答案】 D C
【详解】
①根据理想气体状态方程有
其中常量C 与气体的种类和气体质量有关，实验中发现压强p 和体积V 的乘积数值越来越小，可知
造成这一现象的可能原因是温度降低或气体质量减小。
故选D。
A
②．本实验条件是温度不变，故推拉柱塞时，动作要慢，故A 错误;
B．柱塞涂润滑油主要是为了封闭气体，保证气体质量一定，故B 错误;
C．玻璃管外侧刻度均匀即可，具体刻度值对实验结果的可靠性不会有影响，故C 正确。
故选C。
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知识点2：光学试验
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θ1穿过两面平行的玻璃砖时，通过插针法找出跟入射
光线AO 对应的出射光线O′B，从而求出折射光线OO′和折射角θ2，再根据n＝或n＝计算出玻璃的
折射率
【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P1、P2两根大头针；
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P1的像被P2的像挡住，然
后在眼睛这一侧插上大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，再插上P4，使P4挡住P3和P1、P2的像；
移去玻璃砖，拔去大头针，由大头针P3、P4的针孔位置确定出射光线O′B 及出射点O′，连
接O、O′得线段OO′；
用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2；
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。
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大头针应竖直地插在白纸上，且玻璃砖每两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应大一点，
以减小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P1、
P2的像。
【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 θ1－sin θ2图像，由n＝可知其斜率为折射率。
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 θ1＝，sin θ2＝，OE＝OE′
＝R，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S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0。对屏上与P0距
离为x 的一点P，两缝与P 的距离PS1＝r1，PS2＝r2。在线段PS2上作PM＝PS1，则S2M＝r2－r1，因
d≪l，三角形S1S2M 可看作直角三角形。则r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ)。另x≈ltan θ≈lsin θ 则r2－
r1＝d， 若P 处为亮纹，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。
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【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a1；转动手轮，使分化板中心刻线移至另一亮
条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，得出n 个亮条纹间的距离为a＝|a2－a1|，则相邻两亮条纹
间距Δx＝；③用刻度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
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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。
光学实验
7．（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；
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（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
8．（2024·山西·一模）如图所示，在用插针法测半圆形玻璃砖折射率的实验中，已知玻璃砖的圆心
为
、半径为
，实验主要步骤如下：
①将白纸平铺在木板上并用图钉固定，在白纸上作虚线
，把玻璃砖放在纸上，使玻璃砖的圆心
位于
上且玻璃砖的直径边垂直于
，描出玻璃砖的圆弧边和直径边。
②在玻璃砖的另一侧插上大头针
，使
能挡住________的像。
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③插上大头针
，使
能挡住
及
、
的像
④作与
平行的直线交圆弧边于A 点，在直线上插上两枚大头针
、
⑤取下玻璃砖，作过
、
的直线交玻璃砖的直径边于
点，测得
完成下列问题：
(1)步骤②中应填的内容是 ；
(2)以上步骤的合理顺序是 （填步骤前序号）；
(3)该玻璃砖材料的折射率为 。
【答案】(1)挡住
、
的像
(2)①④②③⑤
(3)
【详解】（1）在玻璃砖的另一侧插上大头针
，使
能挡住
、
的像。
（2）根据实验的操作步骤，可知该实验的合理操作步骤为①④②③⑤
（3）做出光路图如图所示
根据几何关系可知
为等腰三角形，过B 点做三角形的高线，垂足为C，可得
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可得该玻璃的折射率
9．（2024·天津南开·一模）某实验小组用插针法测量玻璃的折射率。
(1)在白纸上放好玻璃砖，
和
分别是玻璃砖与空气的两个界面，如图甲所示。在玻璃砖的一
侧插上两枚大头针
和
，用“+”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
和
。在插
和
时，应使（ ）（选填选项前的字母）。
A．
只挡住
的像
B．
只挡住
的像
C．
同时挡住
、
的像
(2)为了减小实验误差，实验时应注意的是（ ）
A．入射角应尽量小些
B．玻璃砖的宽度应小一些
C．大头针
、
之间的距离及大头针
、
之间的距离应适当大些
(3)甲同学在画界面时，不小心将两界面
、
间距画得比玻璃砖宽度大些，如图乙所示，则他
测得的折射率与真实值相比 （选填“偏大”、“偏小”、“不变”或“无法确
定”）。
(4)乙同学在完成光路图以后，以入射点O 为圆心，适当长度为半径画圆，分别交入射光线
于A
点，交入射点O 与出射点
连线的延长线于C 点。过A 点、C 点作法线
的垂线AB、CD，垂足
为B 点、D 点，如图丙所示。用刻度尺量得
，
，由此可得出该玻璃的折
射率
。
【答案】(1)C
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(2)C
(3)偏小
(4)1.7
【详解】（1）实验中，在插
时，应使
同时挡住
、
的像；在插
时，应使
同时挡住
和
、
的像。
故选C。
（2）为了减小实验误差，入射角应尽量大些，玻璃砖的宽度也宜大一些，大头针应垂直插在纸面
上，且应使大头针
、
之间的距离及大头针
、
之间的距离应适当大些。
故选C。
（3）作出实际光路图，如图所示
由图可知，入射角不变，但是折射角变大，根据折射定律可知，所测折射率偏小。
（4）根据题意，由图丙和折射定律有
又有
则有
10．（2024·江西九江·二模）用如图甲所示的双缝干涉实验装置来测量光的波长。
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(1)上图中I、II、III、IV 的名称依次是______。
A．单缝、双缝、毛玻璃屏、目镜
B．双缝、单缝、毛玻璃屏、目镜
C．单缝、双缝、目镜、毛玻璃屏
D．双缝、单缝、目镜、毛玻璃屏
(2)在调节仪器时单缝和双缝应该相互 放置。（选填“垂直”或“平行”）
(3)已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50 个分度。某同学调整手轮使测量头的分划板中
心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1 条亮纹，此时测量头上游标卡尺的读数为
；
接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6 条亮纹中心对齐，此时测量头上游标卡尺如图乙
所示，则读数为 mm。已知双缝间距
，测得双缝到毛玻璃屏的距离
，
所测光的波长
nm（保留三位有效数字）。
(4)为减小误差，该实验并未直接测量相邻亮条纹间的距离
，而是先测量多个条纹的间距再求出
。下列实验采用了类似方法的有______。
A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量
B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量
C．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1 滴油酸酒精溶液体积的测量
【答案】(1)A
(2)平行
(3) 15.02
(4)C
【详解】（1）光源后面为滤光片，使光源发出的光变为单色光，之后为单缝，使单色光的相干性
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较好，之后为双缝，变为两束相干光，在遮光筒中传播，避免外界光线干扰，最后在毛玻璃上叠加
形成干涉图样，我们再通过目镜进行观测。故选A。
（2）在组装仪器时单缝和双缝应该相互平行放置。
（3）[1]测量头精度为0.02mm，故读数为
[2]由公式
可知
（4）A．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用等效替代的方法，故A
错误；
B．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧形变量的测量，采用多次测量求平均值的方法，
故B 错误；
C．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1 滴油酸酒精溶液体积的测量采用的放大测量取平
均值的方法，故C 正确。
故选C。
11．（2024·辽宁辽阳·一模）同学做“用双缝干涉测量光的波长”实验，使用的双缝间距d＝
0.30mm，双缝到光屏的距离L＝900mm，该同学观察到的干涉条纹如图甲所示。
(1)在测量头上的是一个螺旋测微器（又叫“千分尺”），分划板上的刻度线处于
、
位置时，
对应的示数如图乙、丙所示，则相邻亮条纹的间距
mm（结果保留三位小数）。
(2)计算单色光的波长的公式λ＝ （用L、d、
、
表示），可得波长λ＝ nm（结果
保留三位有效数字）。
(3)若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，则用波长更长的单色光照射时，一定 （填
“能”或“不能”）发生光电效应。
【答案】(1)1.235/1.236/1.237
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(2)
412
(3)不能
【详解】（1）乙和丙对应的读数分别为
x1=1.5mm+0.01mm×19.0=1.690mm
x2=7.5mm+0.01mm×37.0=7.870mm
则
（2）根据
其中
解得
带入数据解得
（3）若该单色光恰好能使某金属发生光电效应，因波长越长，频率越小，则用波长更长的单色光
照射时，则一定不能发生光电效应。
12．（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
。
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（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）
（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”)
【答案】 20.502/20.501
变小
【详解】（1）[1]该读数为
（2）[2]已知条纹
间还有3 条亮条纹，则相邻两亮条纹的间距为
由干涉条纹的间距公式
解得
（3）由干涉条纹的间距公式
可得，换波长更短的单色光重复上述实验，条纹间距将变小。
13．（23-24 高三上·陕西榆林·阶段练习）两名同学“用DIS 研究温度不变时气体的压强跟体积的关
系”，实验示意图如图甲所示，缓慢推动活塞，在使注射器内空气体积逐渐减小的过程中，多次从
注射器的刻度上读出体积值并输入计算机，同时由压强传感器将对应体积的压强值通过数据采集器
传送给计算机。实验完成后，两名同学在计算机屏幕上显示出如图乙所示的①②两条p-V 图线。
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（1）两组图线经检验均符合反比例关系，由图判断导致①②两组数据差异的原因可能是
。（填序号）
A．两组实验环境温度不同 B．两组封闭气体的质量不同
C．某组器材的气密性不佳 D．某组实验中活塞移动太快
（2）在实验操作过程中，要采取以下做法 是为了保证实验的恒温条件。（填序号）
A．用橡皮帽堵住注射器的小孔 B．移动活塞要缓慢
C．实验时，不要用手握注射器 D．在注射器活塞一周涂润滑油
（3）为验证气体的压强p 与体积V 成反比例关系，还可将图线转化为V （选填“p”或
“
”）图线而得到如图丙所示的一条直线；图线不过坐标原点，则截距中的b 代表的是
。
【答案】 AB/BA BC/CB
注射器与压强传感器连接处软管的气体体积
【详解】
（1）[1]AB．根据理想气体状态方程
，整理可得
由曲线可知对于同一
值所对应的
值不同，故两组注射器内气体的p 与V 的乘积不相等，可知当
气体质量一定时，若两组实验环境温度T 不同，pV 乘积不等；常数C 与气体的质量有关，当两组
封闭气体的质量不同时，pV 乘积不等，故AB 正确；
CD．器材的气密性不佳实验过程中气体质量改变，活塞移动太快，封闭气体内能改变，温度改变，
图线不符合反比例关系，故CD 错误。
故选AB。
（2）[2]AD．本实验需要研究的问题是“一定质量气体在温度不变时，压强与体积的关系”，实验
中为保证气体的质量不变，用橡皮帽堵住注射器的小孔，并在注射器光滑活塞一周涂润滑油，防止
漏气，即封闭气体的容器密封良好，故AD 错误；
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BC．为保证气体的温度不变，实验时，移动活塞一定要缓慢，同时不要用手握注射器，否则不能
保证实验条件，故BC 正确。
故选BC。
（3）[3][4]根据玻意耳定律
，整理可得
则
图线为一条直线，根据实验数据画出的
图线不过坐标原点，该图线的方程为
说明注射器中的气体的体积小于实际的封闭气体的体积，结合实验的器材可知，截距b 代表注射器
与压强传感器连接部位的气体体积。
14．（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 。
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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。
15．（2024·海南·模拟预测）某实验小组的同学利用如图所示的双缝干涉实验装置测量光的波长。
(1)实验过程中，在光屏上得到了明暗相间的条纹，则下列说法正确的是_____________（填选项序
号）。
A．仅增大双缝间距，相邻干涉条纹中心间距增大
B．仅增大双缝到屏的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
C．仅增大单缝到双缝的距离，相邻干涉条纹中心间距增大
D．仅把蓝色滤光片换成红色滤光片，相邻干涉条纹中心间距增大
(2)如果双缝间距是
，双缝到屏的距离是
，第1 条亮纹中央到第5 条亮纹中央间距是
，则光的
波长是 （用
表示）。
【答案】(1)BD
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(2)
【详解】（1）A．根据双缝干涉的条纹间距公式
式中
为双缝到光屏的距离，d 为双缝间距离，由此可知，仅增大双缝间距d，相邻干涉条纹中心
间距减小，A 错误；
B．仅增大双缝到屏的距离
，相邻干涉条纹中心间距增大，B 正确；
C．仅将单缝与双缝间距增大不会影响条纹间距，C 错误；
D．仅把蓝色滤光片换成红色滤光片，红光波长
长，相邻干涉条纹中心间距增大，D 正确。
故选BD。
（2）第一条亮纹到第五条亮纹间距是
，则相邻亮条纹间距为
根据公式可得光的波长是
16．（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
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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；
[2]
④
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。
17．（2024·全国·模拟预测）甲、乙两同学在做“测定玻璃的折射率”的实验时，分别选用平行玻
璃砖/半圆形玻璃砖做实验。
（1）甲同学在画好平行玻璃砖界面两条直线后，不慎误将玻璃砖向上平移至图甲中虚线位置，而
其他操作均正确，则测得的折射率将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
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（2）乙同学插大头针
、
确定和射光线，另一侧垂直纸面插大头针
，
为折射光线，作
BA、CD 垂直于法线于A、D 两点；则玻璃砖的折射率可表示为
（用图中线段长度表
示）；若乙同学在插大头针
前不小心将玻璃砖以O 为圆心逆时时针转过一小角度，由此测得玻
璃砖的折射率将 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】 不变
偏小
【详解】（1）[1]如图所示
可知所作的折射光线与实际的折射光线平行，所以在入射角和折射角测量准确的情况下，测得的折
射率将不变。
（2）[2]根据折射定律可得玻璃砖的折射率为
[3] 实验中该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O 为圆心逆时针转过一小角度，可知折射光线
将以O 为圆心逆时针转动，则AB 的测量值不变，CD 的测量值变大，由
可知测得玻璃砖的折射率将偏小。
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