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专题18 光学、热学实验
4 大考点概览
考点01 热学实验
考点02 光学实验
一、单选题
1．（2026·江苏·一模）两小组在同一教室同时用传感器探究气体等温变化的规律，但是描绘出的
图
像斜率不同，原因可能是（ ）
A．注射器内的空气柱质量不同
B．有一小组注射器存在漏气
C．一小组缓慢推动活塞，另一小组快速推动
D．一小组将注射器水平放置，另一小组竖直放置
【答案】A
【详解】根据理想气体状态方程
，整理得
在严格等温条件下，
图像的斜率为
，斜率差异本质由
或
不同导致。
A．质量不同，物质的量
不同，斜率
不同，A 正确；
B．漏气会使
变化，但这是实验过程中的动态变化，会导致图像不再是过原点的直线，而非单纯斜率不同，
B 错误；
C．快速推动会使气体温度
升高，破坏“等温”条件，此时图像不再是单一斜率的直线，而是偏离等温
考点1
热学实验
线，C 错误；
D．注射器水平放置和竖直放置对实验无影响，图像不变，D 错误。
故选A。
2．（2026·河北邯郸·一模）某实验小组做“用油膜法估测油酸分子的大小”实验时，测得的油酸分子直径
明显偏小，造成这种情况的原因可能是______。
A．在计算油膜面积时，把凡是不足一格的格数都舍去
B．配制完成的油酸酒精溶液敞口放置，隔天才做实验
C．痱子粉撒得太厚导致油膜未充分散开
D．用注射器和量筒测1mL 油酸酒精溶液的滴数时漏记了几滴
【答案】B
【详解】A ．根据
，其中为油膜面积。 计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格，则测
量值偏小，导致
测量值偏大，选项A 错误；
B ．油酸酒精溶液敞口放置，酒精挥发，油酸浓度变大，同体积中油酸更多，则测量值偏大，导致
测
量值偏小，选项B 正确；
C ．油酸未完全散开，测量值偏小，导致
测量值偏大，选项C 错误；
D．求每滴溶液体积时，少计了1 滴，则计算出的每滴溶液体积偏大，计算所取的
偏大，导致
的测量
值偏大，选项D 错误。
故选B。
二、多选题
3．（2025·浙江杭州·一模）下列实验操作，正确的有（ ）
A．“用单摆测重力加速度”时，在最高点释放摆球并同时开始计时
B．“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系”时，使用多用电表的交流电压挡测电压
C．“用油膜法估测油酸分子直径的大小”是一种通过测量宏观量来测量微观量的方法
D．“双缝干涉测波长”实验中，单缝与光源之间不放滤光片，观察不到干涉条纹
【答案】BC
【详解】A．“用单摆测重力加速度” 时，用单摆测重力加速度” 时，应将摆球从平衡位置拉开一个小
角度后释放，并从摆球经过平衡位置时开始计时，因为平衡位置速度最大，计时误差小，故A 错误；
B．变压器原、副线圈电压是交流电压，“探究变压器原、副线圈电压与匝数的关系” 时，用多用电表交
流电压挡测电压，故B 正确；
C．“用油膜法估测油酸分子直径的大小”，通过测量油膜面积（宏观量）等，计算分子直径（微观量） ，
故C 正确；
D．“双缝干涉测波长” 实验中，单缝与光源间不放滤光片，光源含多种色光，会出现彩色干涉条纹，不
是观察不到，故D 错误。
故选BC。
三、实验题
4．（2026·北京延庆·一模） 物理实验一般涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作和
实验分析等。
(1)用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行。正确操作后，作出的光路图及测出的相关角
度如图所示。则这块玻璃砖的折射率
_____（用图中字母表示）。
(2)在做“用油膜法估测分子的大小”的实验时，油酸酒精溶液的浓度为每1000mL 溶液中有纯油酸
0.1mL，用注射器测得1mL 上述溶液有200 滴，把一滴该溶液滴入盛水的表面撒有痱子粉的浅盘里，待水
面稳定后，测得油酸膜的近似轮廓如图所示，图中正方形小方格的边长为1cm，则油酸膜的面积是
___________cm2。根据上述数据，估测出油酸分子的直径是___________m。（最后一空的结果保留3 位有
效数字）
(3)实验小组准备用如图所示的实验装置探究加速度与力和质量的关系。该实验装置有几处错误，请指出其
中的两处错误：
①_________________ ②_________________
【答案】(1)
(2) 40
(3) 打点计时器用直流电源 拉小车的线没有与木板平行
【详解】（1）由折射定律可得这块玻璃砖的折射率
。
（2）[1]图中超过半格的小格数是40。油酸膜的面积
[2]1 滴酒精油酸溶液中含油酸的体积
油酸分子的直径是
（3）[1][2]打点计时器应该使用交流电源，图中用的是直流电源；实验要调整滑轮，使拉小车的线与木板
平行，图中拉小车的线没有与木板平行；该实验要平衡摩擦力，需要将靠近打点计时器的一端垫高，图中
未平衡摩擦力；实验开始前应将小车靠近打点计时器，图中小车离打点计时器较远。任选两个原因即可。
5．（2026·河北·一模）为了探究“等温条件下气体压强与体积的关系”，某同学设计了如图甲所示的实验
装置。水平桌面上固定一足够高、导热性能良好、开口向上的汽缸，质量为m0、横截面积为S、厚度不计
的光滑活塞密封一定质量的理想气体，轻质细绳一端连接活塞中心，另一端绕过两个光滑定滑轮连接轻质
沙桶（桶中开始没有细沙），连接活塞的细绳竖直，在桶中加入细沙之前，活塞稳定时，活塞到汽缸底部
的高度为
。已知重力加速度为g，大气压强为
，环境温度不变。
(1)在桶中加入细沙之前，活塞稳定时，密封气体的压强
_________。
(2)在沙桶中缓慢加入一定质量的细沙，活塞稳定时，记录下沙桶中细沙的质量m 与活塞到汽缸底部的高度
h，多次重复这一过程，得到多组m、h 的数据，利用所得数据，描绘出
图像如图乙所示，则该图像
的纵截距为_________；根据图乙可知该图像的横截距为a，若在误差允许的范围内，满足大气压强
_________，则温度一定时，气体压强与体积成反比。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）在桶中加入细沙之前，活塞稳定时，根据平衡条件可得
解得密封气体的压强
（2）[1][2]在沙桶中缓慢加入一定质量的细沙，活塞稳定时，根据平衡条件可得
解得
根据玻意耳定律可知
联立整理可得
可知
图像的纵截距为
；
根据图乙可知该图像的横截距为a，则有
可得
。
6．（2025·湖北·一模）某兴趣小组在“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中，通过宏观量的测量间接
计算微观量。
(1)本实验利用了油酸分子易在水面上形成__________（填“单层”或“多层”）分子油膜的特性。
(2)实验已经测得一滴油酸酒精溶液中含有油酸的体积为
；将画有油酸膜轮廓的玻璃板放在坐标
纸上，如图所示，小方格的边长为
。由图可知油膜面积为__________
（结果保留2 位有效数
字）；计算出油酸分子直径为__________
（结果保留1 位有效数字）。
【答案】(1)单层
(2)
【详解】（1）本实验利用了油酸分子易在水面上形成单层分子油膜的特性，这样才能通过油膜的体积和
面积计算分子直径。
（2）[1]根据图中信息，通过数方格的方法，不足一半的方格舍去，超过一半的当作整格，估算油膜覆盖
小方格的总数约为100 个，已知小方格边长
，则每个方格的面积为
所以油膜的总面积为
[2]已知一滴油酸酒精溶液中油酸体积为
，根据分子直径公式可得油酸分子直径为
一、单选题
1．（2026·四川宜宾·一模）某同学欲测一块矩形玻璃砖的折射率，实验过程中，他把玻璃砖一边与
对
齐，但另一条边
画得略窄于玻璃砖，如图所示，其它操作符合要求，他测得的折射率为1.8，则该玻璃
砖的折射率最有可能为下列选项中的是（ ）
A．2.0
B．1.9
C．1.7
D．1.0
【答案】C
【详解】根据题干中的玻璃砖形状与摆法，设有一束光线射入玻璃砖，红色为光线的实际传播路径，如图
所示
由于
画的略窄，绿色为实验中画出的光路，可知折射角的大小偏小，根据折射率公式
折射角偏小时，测得的折射率偏大，实际的折射率应小于1.8，并且折射率大于1。
故选C。
二、实验题
2．（2026·福建泉州·一模）“用光传感器做双缝干涉的实验”装置图如图甲所示，光传感器可以把光的强
度在
轴上各点分布情况，通过计算机显示成图像。
考点2
光学实验
(1)双缝挡光片应该是图甲中__________（填“
”或“
”）。
(2)光源有红光和绿光两种，其中红光在计算机屏幕上显示的图像是__________（填“乙”或“丙”）
(3)某次实验中，已知双缝间距为
，双缝到光传感器间的距离为
，计算机上显示第1 条明条
纹中心的横坐标为
，第5 条明条纹中心的横坐标为
，由以上数据可测得该单色光的波长
是__________
（保留三位有效数字）。
【答案】(1)Q
(2)丙
(3)520
【详解】（1）双缝实验原理图，如图所示。
题干中所给光源为单色光源，所以不需要滤光片，则根据先后顺序，
为单缝挡光片，
为双缝挡光片。
（2）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离
其中，为两缝到屏的距离，
为两缝的间距，
为光波的波长。
对于题干中的红光和绿光，、
一样，
所以
乙图为绿光，丙图为红光。
（3）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离
代入数据得
3．（2026·海南·一模）(1)某物理兴趣小组设计实验测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图乙所示，他们
将圆柱体放在水平桌面上，底下垫白纸，并用铅笔在白纸上描出圆柱体的底面，其圆心为O。将激光器放
置于桌面上，使其发出的光束经圆柱体折射后射出。
①用10 分度的游标卡尺测得圆柱体底面的直径如图甲所示，则该直径D=___________cm。
②激光束射到底面上的A 点，入射光线为CA，用铅笔挡光，然后在白纸上记下该点的位置，找到两个位
置，然后连线即可在白纸上画出光束路径，如图乙所示。过O 点作OG 垂直AB，垂足为G，测得OG 的长
度L=1.00cm，则激光束在A 点处折射角的正弦值为___________。（结果用分数表示）
③如图乙所示，过E 点作EF 垂直AC，垂足为F，测得EF 和AE 的长度，通过计算得到入射角的正弦值
为0.6，则圆柱体的折射率为___________。（结果保留两位有效数字）
(2)实验小组用如图丙所示的装置来测量当地的重力加速度，电火花计时器打出的纸带如图丁所示，回答下
列问题：
①电火花计时器所接的电源为___________（填“8V 交流”“8V 直流”“220V 直流”或“220V 交流”）
电。手捏纸带的上端，把纸带拉成竖直状态，让重物靠近电火花计时器由静止释放。
②已知电火花计时器的打点周期为T，并得到1~7 的计时点，相邻计时点间的距离在图丁中已标出，则打
“6”点时，重物的速度大小为___________，当地的重力加速度大小g=___________。
【答案】(1) 6.00
1.8
(2) 220V 交流
【详解】（1）①[1]直径
②[2]过O 点作OG 垂直AB，垂足为G，测得OG 的长度L=1.00cm，根据几何关系可知，折射角的正弦值
③[3]根据折射定律
解得n=1.8
（2）①[1]电火花计时器所接的电源为220 V 交流电。
②[2][3]根据匀变速运动，中间时刻瞬时速度等于全程平均速度
由逐差法有
解得 g=
4．（2026·四川雅安·一模）某实验小组用激光笔测量平行玻璃砖的折射率。步骤如下：光屏与玻璃砖平行
放置，记录屏MN 和玻璃砖abcd 的位置；用激光笔以一定角度照射玻璃砖，记录入射点O1和屏上光点S1
的位置；移走玻璃砖，记录屏上光点S2的位置；做相应辅助线，其中
，
，O1、O2、
Q 在一条直线上；用刻度尺测得：O2S1=9.90cm，O2Q=7.90cm，S1P=7.10cm，PQ=3.85cm。
(1)记录玻璃砖位置时，某同学用铅笔紧靠玻璃砖画线，这种操作__________（选填“正确”或“错误”）；
(2)根据所测数据计算玻璃砖的折射率n=__________（结果保留三位有效数字）；
(3)若换用频率更大的激光进行实验，其他条件保持不变，观察到S1与S2的间距__________（选填“变大”
或“变小”）。
【答案】(1)错误
(2)
(3)变大
【详解】（1）记录玻璃砖位置时，某同学用铅笔紧靠玻璃砖画线，这种操作错误。不能用玻璃砖替代直
尺画线，避免划伤和污染玻璃的光学面，可以先在白纸上描出玻璃砖每个界面的两个点，然后取下玻璃砖
再用直尺连成线。
（2）
如图所示，根据折射定律有
其中
，
，又O2S1=9.90cm，O2Q=7.90cm，S1P=7.10cm，PQ=3.85cm，可得折射率
（3）根据第（2）问的分析可知激光的入射光线和出射光线平行，换用频率更大的激光进行实验，折射率
更大，则折射角
更小，可知出射点O2向右偏移，可知屏上光点S1的位置向右偏移，可得S1与S2的间距
变大。
5．（2026·陕西延安·一模）如图所示，用“插针法”测量一等腰直角三角形玻璃砖的折射率。主要步骤如
下：
（1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O 点；
（2）将玻璃砖斜边AB 沿ab 放置，并确定直角边BC 的位置ef，cd 与ef 的交点为
；
（3）在cd 上竖直插上大头针
和
，从侧面BC 透过玻璃砖观察
和
，插上大头针
，要求
能挡住
______（选填“
”“
”或“
和
”）的虚像；
（4）撤去玻璃砖和大头针，连接
与
，过
作ef 的垂线，垂足为D，用刻度尺量出
的长度
，
的长度
，则玻璃砖的折射率
______。（用题给物理量字母表示）
（5）为了减小实验误差，大头针
的位置应离
较______（选填“近”或“远”）一些。
【答案】
和
远
【详解】[1]实验要求
和
在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过
，故
要挡住
和
的像；
[2]作出光线在分界面处的法线，如图所示
根据折射定律可得
[3]为了减小实验误差，大头针
的位置应离
较远一些，光线所在的方向更准确。
6．（2026·河北·一模）如图所示，用“插针法”测量一等腰直角三角形玻璃砖的折射率。主要步骤如下：
（1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O 点；
（2）将玻璃砖斜边AB 沿ab 放置，并确定直角边BC 的位置ef，cd 与ef 的交点为O′；
（3）在cd 上竖直插上大头针P1和P2，从侧面BC 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；
（4）撤去玻璃砖和大头针，连接P3与O′，过P3作ef 的垂线，垂足为D，用刻度尺量出（O′D 的长度L1，
O′P3的长度L2，则玻璃砖的折射率n=___________________。（用题给物理量字母表示）
（5）为了减小实验误差，大头针P3的位置应离O'较________（选填“近”或“远”）一些。
【答案】 P1和P2
远
【详解】[1]实验要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要挡住P1和P2的像；
[2]作出光线在分界面处的法线，如图所示
根据折射定律可得
[3]为了减小实验误差，大头针P3的位置应离O'较远一些，光线所在的方向更准确。
7．（2026·重庆沙坪坝·一模）某同学利用如图所示装置研究双缝干涉现象并测量光的波长，
(1)下列与实验相关的说法中正确的是___________。
A．透镜的作用是使得射向单缝的光更集中
B．测量过程中误将6 个条纹间距数成5 个，波长测量值偏小
C．将双缝的间距变小，其他条件不变，则干涉条纹间距变窄
(2)下列图示中条纹间距表示正确的是___________。
A．
B．
C．
D．
(3)该同学测得双缝到光屏的距离
，已知双缝间距
，对干涉条纹进行测量，并记录
第一条和第六条亮纹中心位置对应的游标卡尺读数分别为：9.60mm 和
，则该单色光的波长
___________
（结果保留三位有效数字）。
【答案】(1)A
(2)C
(3)
【详解】（1）A．透镜的作用是使得射向单缝的光更集中，故A 正确；
B．数错条纹数导致
偏大，波长测量值偏大，故B 错误；
C．双缝间距
变小，条纹间距
变大，故C 错误。
故选A。
（2）分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐。
故选C。
（3）由
其中
可得
8．（2025·河南·一模）某实验小组的同学在测定玻璃砖的折射率时，从实验室选择了截面为直角三角形的
玻璃砖，∠C=θ，其中BC 和AC 面为光学面，实验时在BC 下侧插了两枚大头针P1、P2，且P1P2⊥BC，并
在AC 面的上侧按正确操作插入另两枚大头针P3、P4，如图甲所示。
(1)在插大头针P4时，应保证________；
A．P4挡住P3
B．P4挡住P3和P2的像
C．P4挡住P3和P1、P2的像
(2)在处理实验数据时，甲同学用量角器测量了出射光线P3、P4与AC 界面的夹角也为θ，则玻璃砖的折射
率为n=________，乙同学以出射点O 为圆心，适当的长度为半径画圆，圆与入射光线、出射光线的交点分
别为a、b，过a、b 两点作法线的垂线，垂足分别为c、d，如图乙所示，用刻度尺测量圆的半径为R，
ac=L1，bd=L2，则玻璃砖的折射率为n=________。
【答案】(1)C
(2)
或
【详解】（1）利用插针法测量玻璃砖的折射率时，在插P3时，应使P3挡住P1、P2的像，在插P4时，应使
P4挡住P3和P1、P2的像。故选C。
（2）[1]由题意可知，P1P2⊥BC，则光线在玻璃砖中的入射角为θ，出射光线P3、P4与AC 的夹角为θ，则
出射光线的折射角为（90°-θ），由折射定律得
则玻璃砖的折射率为
。
[2]若按乙同学的方案处理数据时，光在玻璃砖中的入射角的正弦值为
出射光线的折射角的正弦值为
由折射定律得
则玻璃砖的折射率为
。
9．（2026·湖北省直辖县级单位·一模）浸润式光刻机的核心原理，是在投影物镜与晶圆之间填充高折射率
液体，替代传统干式光刻的空气介质，从而提升数值孔径（NA）、缩短等效曝光波长，突破分辨率极限。
芯片制造除了需要高端EUV 光刻机，也需要高端光刻胶，为研究EUV 光刻机所用光刻胶的光学性质，研究
人员利用折射法测量某液态光刻胶的折射率n。实验装置如图所示：圆形透明容器装有光刻胶，光刻胶上
表面与圆心O 平齐，光线从空气经O 点射入光刻胶液体，圆形容器周围标有角度刻度，可直接读取入射角
和折射角。
(1)实验中，为减小测量误差，下列操作正确的是（ ）
A．入射光线应尽可能靠近法线
B．入射角不宜过小，也不宜过大
C．只需测量一组入射角和折射角就可计算折射率
D．改变入射角多次测量，取折射率的平均值
(2)某次实验中，测得入射角
，折射角
。已知
，
。请根据折射
定律计算该光刻胶的折射率
________。（结果保留2 位有效数字）
(3)实验时要求光线细、亮、清晰。某次实验时某实习生误将一定宽度的折射光线偏向法线一侧读取数据，
则测得的折射率与真实值相比会________（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】(1)BD
(2)1.5
(3)偏大
【详解】（1）AB．为了减小测量误差，入射角不宜过小，否则角度测量的相对误差较大，也不宜过大，
否则反射光增强折射光减弱，导致折射光线不清晰，故 A 错误，B 正确；
CD．只测量一组数据偶然误差较大，应改变入射角多次测量，取折射率的平均值以减小偶然误差，故 C
错误，D 正确。
故选BD。
（2）根据折射定律
由题图可知入射角
，折射角
。代入数据得
（3）将折射光线偏向法线一侧读取数据，则测得的折射角
小于真实折射角
。根据折射率计算公式
，由于
偏小，
偏小，导致计算出的折射率
偏大。
三、解答题
10．（2025·广东清远·一模）某同学采用激光笔和标有角度的光具盘（如图甲所示）测量半圆形玻璃砖的
折射率。实验步骤如下：将玻璃砖的圆心与光具盘的圆心重合，使玻璃砖的直径与光具盘上所画的某条直
径对齐，随后标记光具盘上观察到的三条光线。移走玻璃砖后，依据标记绘制光路图如图乙所示。请回答
下列问题：
(1)求半圆形玻璃砖的折射率n；
(2)已知半圆形玻璃砖的直径为d，光在真空中传播的速度为c，求该激光经过玻璃砖所用时间t。
【答案】(1)
(2)
【详解】（1）同时出现三条光线是由于发生了反射和折射，由题可知C 为入射光线、B 为反射光线，A 为
折射光线，则入射角为
，折射角为
根据折射定律可得
可得玻璃砖的折射率为
（2）根据
可得激光在玻璃内传播的速度
传播路程
可得激光经过玻璃砖所用时间为
