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专题24 波、光、热学实验
用单摆测量重力加速度的大小
1．某实验小组利用单摆测当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。
(1)实验时用螺旋测微器测量小球直径，示数如图乙所示，则读数为________mm。
(2)关于该实验，下列说法正确的是________。
A．摆线要选择细些的、伸缩性大些的，并且适当长一些
B．测量摆长时应将摆线长加上小球半径作为摆长
C．为了使单摆的周期大一些，方便测量，开始时要拉开摆球，使摆角较大
D．摆球振动稳定后，当摆球运动至最低点处开始计时，记下摆球做50 次全振动所用的时间t，则单
摆周期
(3)实验中，若直接使用公式
计算重力加速度，发现某次测得的重力加速度的值偏大，其原因可
能是________。
A．摆线具有弹性，摆动时绳子伸长
B．以摆线的长度作为摆长来进行计算
C．把
次全振动时间误当成n 次全振动时间
D．在加速上升的电梯中做此实验
(4)通过改变摆线的长度，该小组测得多组摆长L 和对应的周期的平方
，画出的
图像如图丙所示，
若图像的斜率为k，纵截距为b，可得当地的重力加速度大小为________。
2．如图1 所示，某实验小组进行“用单摆测量重力加速度”实验。
(1)下面两种悬挂方式中，正确的是_________（填“甲”或“乙”）。
(2)如图2，用游标卡尺测得钢球的直径
_________cm。
(3)计数时，应选择小球运动过程中的最_________（填“低”或“高”）点作为计时起点。
(4)下列操作可能导致重力加速度测量偏小的是_________。
A．绳长测量偏短
B．钢球未在同一竖直面内摆动
C．误将29 次全振动数成了30 次
(5)改变摆长
，重新测量周期
，多次实验后，做出
图线，如图3 所示。已知图中直线斜率为
，
则重力加速度的表达式
_________。
(6)若采用（5）的实验方案，能否不测量小球的直径？________（填“能”或“不能”），并简述原因：
________。
测定玻璃的折射率
1．在“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针
和
，
然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针
、
，使
挡住
、
的像，
挡住
和
、
的像。如
图所示，
和
分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图中AO 表示经过大头针
和
的光线，该光线与界面
交于O 点，MN 表示法线。
(1)请将光路图画完整________，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角
和折射角
；
(2)该玻璃砖的折射率可表示为
__________。（用
和
表示）
(3)下列说法正确的是________。
A．玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中
与
间的距离大些
B．入射角应尽量小些
C．大头针
、
及
、
之间的距离应适当大些
D．如果某同学将玻璃界面
和
的间距画得过宽了，如图所示，其他操作正确，折射率的测量值
将偏大
2．在“测玻璃的折射率”实验中。
(1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是（ ）
A．必须选用上下表面平行的玻璃砖
B．大头针应垂直地插在纸面上
C．选择的入射角应尽量小些
D．大头针
和
及
和
之间的距离适当大些
(2)甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O 点为圆心，
为半径画
圆，交
延长线于C 点，过A 点和C 点作垂直法线的直线分别交于B 点和D 点，如图所示，若他测得
，
，则可求出玻璃的折射率
___________；
(3)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面
、
与玻璃砖位置的关
系分别如图①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均
正确，且均以
、
为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比___________；乙同学测得
的折射率与真实值相比___________。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”）
用双缝干涉测量光的波长
1．某物理兴趣小组的同学利用如图（a）所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图（b）是
红光产生的干涉条纹，图（c）是通过目镜观测到测量头上的A、B 两条纹的位置刻度。
(1)下列说法正确的是_____（填标号）.
A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行
B．实验中还需测出单缝到光屏的距离
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大
D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小
(2)已知双缝到光屏的距离
，双缝间距
，相邻两亮条纹中心间距为
，则所测红
光波长约为________
.
2．“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。
(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）。
用油膜法估测分子的大小
1．(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下：
A．用公式
，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小
B．用浅盘装入约2cm 深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面
C．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V
D．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴
数
E.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，用彩笔将薄膜的形
状描画在玻璃板上
F.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）
再根据方格的边长求出油膜的面积S
上述实验步骤的合理顺序是___________；
(2)以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL 溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL 上述溶
液有80 滴，把1 滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，得到油酸薄膜的轮廓形状和
尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得：
①油酸薄膜的面积是___________cm2；
②一滴溶液中纯油酸的体积是___________mL；
③油酸分子的直径是___________m；（③的结果保留一位有效数字）
(3)下列操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是_______
A．配制好的油酸酒精溶液放置太久
B．在计算油膜面积时，把凡是不足一格的格数都舍去
C．在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积时，少数了一滴
D．油酸薄膜未充分散开
2．某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。
(1)请选出需要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D______（用字母符号表示，第一步已经给
出）。
A ．
B ．
C ．
D ．
E.
F.
(2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是________。
A．对油酸溶液起到稀释作用
B．有助于测量一滴油酸的体积
C．有助于油酸的颜色更透明便于识别
D．可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓
(3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104mL 溶液中含有1mL 油酸，又用滴管测得每50 滴这种油酸酒
精溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻
璃板放在画有边长为1cm 的正方形小格的纸上，如图所示。油酸分子的直径d=________m。（结果保留1
位有效数字）
(4)在该实验中，若测出的分子直径结果明显偏大，则可能的原因有________（多选）。
A．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
B．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多
C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理
D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL 的溶液滴数少计了5 滴
(5)某同学利用所学知识和查阅的数据估算油酸分子直径。他把油酸分子看成紧密排列的球体，查阅得知
油酸的密度ρ=0.90×103 kg/m3，油酸的摩尔质量M=0.28kg/mol，取阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，
π=3.14，则油酸分子的直径约为________m（结果保留1 位有效数字）。
探究等温情况下一定量的气体压强与体积的关系
1．实验小组利用如图甲所示的装置做“探究等温情况下一定量的气体压强与体积的关系”的实验。实验
时用橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，向上拉动柱塞，获得多组空气柱的体积
与压强
的数据。据此回
答下列问题：
(1)关于本实验，下列说法正确的是__________。
A．读数时应该用手握住空气柱外的玻璃管，保持装置稳定
B．可以在柱塞上涂抹润滑油提高装置的气密性
C．应快速拉动柱塞然后读数，避免气体与外界发生热交换
(2)实验小组作出
图像，若图像是一条过原点的直线，说明在温度不变的情况下，一定量的气体压强
与体积成__________（选填“正比”或“反比”）。
(3)图乙是该实验小组在不同环境温度下，对同一段空气柱做实验得出的两条等温线
和
，对应的温度分
别为
、
，则
__________
（选填“
”“
”或“
”）。
2．用如图甲所示的装置来探究“气体等温情况下压强随体积变化的规律”。注射器内封闭了一定质量的
气体，注射器导热性能良好。用细绳系住活塞，另一端跨过滑轮挂钩码。调节滑轮的高度，使细绳拉直
时能水平。实验时依次挂上质量相同的钩码，通过注射器的刻度读出对应空气柱的体积。已知注射器的
最大体积为Vm，刻度全长为L，每个钩码的质量均为m，重力加速度为g。
(1)关于本实验的操作，下列说法正确的是（ ）
A．活塞要加适量润滑油，防止水平放置的注射器漏气
B．为防止注射器移动，挂钩码时可以用手握住注射器
C．挂上钩码可以立即读取空气柱体积
(2)根据测得的气体体积V 和对应的钩码数n，作出
图像，如图乙。若图线的纵轴截距为b，斜率大
小为k，则大气压强p0=________（用题目中已知量表示）。
(3)若在增加钩码的过程中，室温升高，图线________弯曲（选填“不会”、“向上”或“向下”）。
专题24 波、光、热学实验
用单摆测量重力加速度的大小
1．(1)11.700/11.699/11.701 (2)BD (3)CD (4)
【详解】（1）读数为
。
（2）A．摆线不能有伸缩性，应适当细些、长些，故A 错误；
B．摆长为摆线长加小球半径，故B 正确；
C．单摆测重力加速度的前提是摆角小于5°，故C 错误；
D．当摆球运动至最低点处开始计时，误差最小，50 次全振动所用的时间t，则单摆周期
，故D 正
确。
故选BD。
（3）根据
，得
A．摆线具有伸缩性，则摆长测量值偏小，则g 的测量值偏小，故A 错误；
B．以摆线的长度作为摆长来进行计算，摆长测量值偏小，则g 的测量值偏小，故B 错误；
C．把
次全振动时间误当成n 次全振动时间，T 的测量值偏小，则g 的测量值偏大，故C 正确；
D．在加速上升的电梯中做此实验，等效重力加速度大于g，则g 的测量值偏大，故D 正确。
故选CD。
（4）[1][2]图丙中，
图像交纵轴于正半轴，这是由于把摆线长当成摆长造成的，但这并不会改变图
像的斜率，由
，得
则
得
2．(1)甲 (2)1.06 (3)低 (4)A (5)
(6) 能 小球直径不影响图线的斜率
【详解】（1）单摆实验要求摆长在摆动过程中保持不变。甲图中细线用夹子夹住，摆动时不容易滑动导
致摆长变化；乙图中细线缠绕在横杆上，摆动时摆长会发生改变，故甲正确。
（2）游标卡尺主尺读数为
，游标尺为 10 分度，第6 条刻度线与主尺刻度线对齐，读数为
（3）小球在最低点时速度最大，经过该位置的时间极短，人眼对位置的判断误差对时间测量的影响最小，
故应选择最低点作为计时起点。
（4）根据
可知
A．若绳长测量偏短，则
的测量值偏小，导致
的测量值偏小，A 正确；
B．钢球未在同一竖直面内摆动形成圆锥摆，根据
可知周期变小，导致
测量值偏大，B 错误；
C．误将 29 次全振动数成 30 次，周期
测量值偏小，导致
测量值偏大，C 错误。
故选A。
（5）由单摆周期公式
可得
则
解得
（6）[1][2]设摆线长为，小球直径为
，则实际摆长
代入周期公式得
由此可知
图线为线性关系，其斜率
仅通过斜率即可求出
，与截距无关，故能不测量小球直径。
测定玻璃的折射率
1．(1)
(2)
(3)AC
【详解】（1）光路如图所示
（2）根据折射定律可得玻璃砖的折射率
（3）A．实验中，为了便于准确作出光路图，应使玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中
与
间的距离
大些，故A 正确；
B．实验中，为了便于测量折射角与入射角，入射角应尽量大些，故B 错误；
C．实验中，为了更加精准确定入射光线与折射光线，大头针
、
及
、
之间的距离应适当大些，
故C 正确；
D．以实线作出实际光路图，用虚线作出测量光路图，如图所示
根据图像可知，光进入玻璃砖的入射角不变，测量时的折射角偏大，则折射率的测量值将偏小，故D 错
误。
故选AC。
2．(1)BD (2)1.6 (3) 偏小 不变
【详解】（1）A．玻璃上下表面不平行也能测出折射率，故A 错误；
B．为了减小误差，大头针应垂直地插在纸面上，故B 正确；
C．选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故C 错误；
D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故D 正确。
故选BD。
（2）根据几何关系可得玻璃的折射率为
（3）[1]如图为在①图中分别作出的实际光路图（图中实线）和以 ab、cd 为界面、以大头针留的痕迹作
为出射光线画的实验光路图（图中虚线）
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则甲同学测得的折射率
与真实值相比偏小；
[2]②图中对折射率的测量无影响，即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。
用双缝干涉测量光的波长
1．(1)AD (2)1008nm
【详解】（1）A．实验中，单缝和双缝必须平行，故A 正确；
B．由
可知，不需要测定单缝到光屏的距离，故B 错误；
C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故C 错误；
D．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的
距离将减小，故D 正确。
故选AD。
（2）由
解得
根据螺旋测微器的读数规则可知A 条纹位置刻度为
，B 条纹位置刻度为
，则条纹间距
代入数据，可得红光的波长
2．(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
用油膜法估测分子的大小
1．(1)BDCEFA (2) 117/118/119
(3)A
【详解】（1）油膜法估测分子的大小的步骤为：准备浅盘，测一滴溶液体积，计算一滴溶液中纯油酸的
体积，描绘油膜形状，测油膜面积，算出薄膜厚度。故顺序为BDCEFA。
（2）[1] 由图示油膜可知，不足一半的方格舍去，超过一半的当做整体，油膜所占坐标纸的格数是118
个，油膜的面积为
[2] 油酸酒精溶液中纯油酸的浓度为
一滴溶液中纯油酸的体积
[3] 油酸分子的直径
（3）A．配制好的油酸酒精溶液放置太久，酒精挥发导致溶液浓度变大，计算时仍按原浓度计算，纯油
酸体积的计算值比真实值偏小，从而使直径测量值偏小，A 正确；
B．把凡是不足一格的格数都舍去，测量的面积值比真实值偏小，从而使得直径测量值偏大，B 错误；
C．少数了一滴， 会使计算出的一滴溶液的体积偏大，进而导致纯油酸体积偏大，从而使计算出的分子
直径大，C 错误；
D．油酸未完全散开，面积偏小，故得到的分子直径将偏大，D 错误。
故选A。
2．(1)BFEC (2)A (3)
(4)AD (5)
【详解】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（记下配制比例）→测定
一滴酒精油酸溶液的体积→准备浅水盘→形成油膜→描绘油膜边缘→测量油膜面积→计算分子直径，由
于题干要求从D 开始故填BFEC。
（2）油酸溶于酒精，故酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，降低油酸表面张力，便于扩散，且
控制油酸用量便于形成单分子层。
故选A。
（3）通过数油膜在纸上的格数可知，共约62 个格，则油膜占有的面积约为
一滴酒精油酸溶液纯油酸的体积
油酸分子的大小
（4）A．水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，测得的油膜面积偏小，由
可知，测出的分
子直径结果偏大，故A 正确；
B．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，则溶液浓度增大，计算代入的浓度小于真实值，得到的
分子直径将偏小，故B 错误；
C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理，测得油膜面积偏大，由
可知，测
出的分子直径结果偏小，故C 错误；
D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL 的溶液滴数少计了5 滴，测得纯油酸的体积偏大，由
可知，
测出的分子直径结果偏大，故D 正确。
故选AD。
（5）把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有
解得油酸分子的直径约为
探究等温情况下一定量的气体压强与体积的关系
1．(1)B (2)反比 (3)
【详解】（1）A．用手握住玻璃管会改变封闭气体温度，破坏等温条件，故A 错误；
B．柱塞涂抹润滑油可以提高气密性，防止漏气，保证封闭气体质量不变，故B 正确；
C．快速拉动柱塞会使气体温度发生变化，需等待气体与外界完成热交换、温度恢复后再读数，故C 错误。
故选B。
（2）
图像为过原点的直线，说明
与
成正比，因此温度不变时，一定质量气体的压强与体积成
反比。
（3）根据理想气体状态方程
变形得
可知
图像的斜率
斜率与温度成正比。由图乙可知，a 的斜率更大，因此
。
2．(1)A (2)
(3)向下
【详解】（1）A．活塞加适量润滑油，可减小摩擦并防止漏气，保证气体质量不变，A 正确。
B．用手握住注射器会使气体温度升高，违背“等温”条件，B 错误。
C．挂上钩码后需等待活塞稳定、气体温度恢复室温后再读数，立即读数会因未平衡导致误差，C 错误。
故选A。
（2）设活塞横截面积为
封闭气体压强为：
由玻意耳定律
（
为
时的体积）
变形得：
对比
可得：
两式相除消去
，
可得
（3）若室温升高，气体体积会膨胀（
变大），对应
变小。在相同钩码数
下，
比等温时更小，因
此图线会向下弯曲。
