1
18.光学与热学实验
1.(4 分)(2024 上海卷)通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的
直径约为 。
A.10-15 m
B.10-12 m
C.10-9 m
D.10-6 m
2.(4 分)(2024 河北卷)某同学通过双缝干涉实验测量单色光的波长,实验装置如图所示,其
中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。
该同学调整好实验装置后,分别用红色、绿色滤光片,对干涉条纹进行测量,并记录第一
条和第六条亮条纹中心位置对应的游标尺读数,如表所示:
单色光类别
x1/mm
x6/mm
单色光1
10.60
18.64
单色光2
8.44
18.08
根据表中数据,判断单色光1 为 (选填“红光”或“绿光”)。
3.(6 分)(2024 浙江6 月选考)如图所示,用“插针法”测量一等腰三角形玻璃砖(侧面分别记为A 和
B、顶角大小为θ)的折射率。
(1)在白纸上画一条直线ab,并画出其垂线cd,交于O 点。
(2)将侧面A 沿ab 放置,并确定侧面B 的位置ef。
(3)在cd 上竖直插上大头针P1和P2,从侧面B 透过玻璃砖观察P1和P2,插上大头针P3,要求P3能挡住
(选填“P1”“P2”或“P1和P2”)的虚像。
2
(4)确定出射光线的位置 (选填“需要”或“不需要”)第四枚大头针。
(5)撤去玻璃砖和大头针,测得出射光线与直线ef 的夹角为α,则玻璃砖的折射率 n= 。
4.(7 分)(2023 山东卷)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p 和体积V(等于注射器示数
V0与塑料管容积ΔV 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。
甲
乙
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.p 与V 成正比
B.p 与1
V
成正比
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL,由图乙可读出封闭气体压强为 Pa(保留3 位有
效数字)。
3
(3)某组同学进行实验时,一同学在记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV 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p 的增大而 (选填
“增大”或“减小”)。
5.(9 分)(2025 河北石家庄模拟)某实验小组利用图甲所示装置测量某种单色光的波长。
(1)装置中的元件a、b、c 分别为 。
A.滤光片、双缝、单缝
B.滤光片、单缝、双缝
C.单缝、双缝、滤光片
(2)若从目镜中观察到的条纹如图乙所示,应为实验时忘记加装元件 。
A.光源 B.单缝 C.双缝
(3)若将光源改为激光,实验时用不到的元件有 和 (填正确选项的字母)。
A.滤光片
B.单缝
C.双缝
6.(10 分)(2025 安徽九市联考)在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验过程中。
(1)单分子油膜:油酸分子式为C17H33COOH,它的一个分子可以看成由两部分组成,一部分
是C17H33—,另一部分是—COOH,—COOH 对水有很强的亲和力。当把一滴用酒精稀释
过的油酸滴在水面上时,油酸就在水面上散开,其中酒精溶于水中,并很快挥发。油酸中
C17H33—部分冒出水面,而—COOH 部分留在水中,油酸分子就直立在水面上,形成一个单
分子层油膜。
(2)配制溶液:将1 mL 纯油酸配制成2 000 mL 的油酸酒精溶液。
(3)测量体积:用量筒测出1 mL 溶液共有80 滴。
4
(4)平静水面:在边长为30~40 cm 浅盘里倒入2~3 cm 深清水,待水面稳定后将爽身粉均匀
地撒在水面上。
(5)滴入溶液:用清洁的滴管将配制好的1 滴溶液轻轻滴入浅盘中。
(6)描线:待油膜散开稳定后,用描线笔描出油膜轮廓。
(7)数格:每格边长是0.5 cm,油膜轮廓如图所示。
①油膜的面积为 m2(结果保留两位有效数字);
②油酸分子的直径约为 m(结果保留2 位有效数字);
③在“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中,实验小组测得油酸分子直径的结果明显
偏小,原因可能是 。
A.油酸在水面未完全散开时即描线
B.计算油膜面积时把所有不足一格的方格计算在内
C.用量筒测出1 mL 溶液的滴数时,多数了滴数
7.(10 分)(2025 湖北武汉模拟)某同学在实验室利用如图甲所示的仪器,运用玻意耳定律
来测定一个形状不规则的小物件的体积,实验过程如下:
(1)将小物件装入注射器主管内,通过拉活塞的方式改变封闭气体的体积和压强,操作过
程中,下列说法正确的是 。
A.不能用手握住注射器的主管
B.要用手握住注射器主管以保持其稳定
C.若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,将活塞塞回针筒后即可继续实验
D.若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,必须清除之前获得的数据,重做实验
5
(2)实验中通过针筒上的刻度读取了多组气体体积V 和压强传感器采集的压强p,作出V-
1
p
图线,如图乙所示。若作出的图线为图乙中的直线①,与横、纵轴的交点坐标值分别是
a、b,已知传感器和注射器连接处的塑料管容积为V0,则小物件的体积为 。
(3)若作出的图线为图乙中的曲线②,造成该现象的原因可能是 。
6
参考答案
1.答案 C
解析 通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为10-9 m,
故C 正确。
2.答案 绿光
解析 根据Δx= L
d
λ 可得λ=d Δ x
L
,由图表代入数据可知Δx1=18.64 -10.60
5
mm=1.608
mm,Δx2=18.08-8.44
5
mm=1.928 mm,故Δx1<Δx2,则λ1<λ2,已知绿光的波长小于红光波
长,则单色光1 是绿光。
3.答案 (3)P1和P2
(4)不需要
(5)cosα
sinθ
解析 (3)要求P1和P2在一条光线上,该光线透过玻璃砖后过P3,故P3要能挡住P1和P2的
虚像。(4)cd 与ab 垂直,则过P1和P2的光线与ab 垂直,光线垂直入射时传播方向不变,可
确定ef 边上的入射点,此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线,不需要插
第四枚大头针。(5)根据几何关系可知入射角为θ,折射角为π
2
-α,故n=sin(
π
2 -α)
sinθ
= cosα
sinθ
。
4.答案 (1)B
(2)2.04×105
(3)增大
解析 (1)横坐标为1
V
,题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,p 与1
V
成正比,选项B 正确。
7
(2)若气体被压缩到V=10.0 mL,即1
V = 1
10
mL-1=100×10-3 mL-1,从题图乙可得p=2.04×105
Pa。
(3)p 增大时,pΔV 增大,故记录数据时漏掉了ΔV,则在计算pV 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p 的增大而增大。
5.答案 (1)B
(2)C
(3) A B
解析 (1)装置中的元件a、b、c 分别对应滤光片、单缝、双缝。故选B。
(2)图乙所示条纹为衍射条纹,没有加装双缝。故选C。
(3)激光具有很好的单色性及相干性,所以不需要滤光片和单缝。故选A、B。
6.答案 (7)①3.5×10-3 ②1.8×10-9 ③BC
解析 (7)①②油膜所占坐标纸格数约140 格,故油膜面积为S=140×(0.5×10-2)2 m2=3.5×10-
3 m2,一滴油酸酒精混合溶液中纯油酸的体积为V=
1
2 000 × 1
80
mL=6.25×10-6 mL,则油酸
分子的直径约为d=V
S
≈1.8×10-9 m。
③油酸在水面未完全散开时即描线会导致面积S 偏小,故直径偏大,A 错误;计算油膜面积
时把所有不足一格的方格计算在内,会导致面积S 偏大,故直径偏小,B 正确;用量筒测出1
mL 溶液的滴数时,多数了滴数,会导致计算的油酸体积偏小,故直径偏小,C 正确。
7.答案 (1)AD (2)b+V0 (3)室温升高
解析 (1)操作中,不能用手握住注射器的主管,是为了保持封闭气体的温度不变,故A 正确,
B 错误;若实验过程中不慎将活塞拉出针筒,气体的质量发生变化,因此以上数据全部作
废,应重新做实验,故C 错误,D 正确。
(2)设物件体积为V1,对一定量的气体发生等温变化,根据玻意耳定律可得p(V+V0-
V1)=CT,变形得V=CT· 1
p
+V1-V0,可知V1-V0=b,体积为V1=b+V0。
8
(3)V- 1
p
图像的斜率为k=CT,由图乙可知曲线②的斜率增大,故造成该现象的原因可能是
室温升高。
