重難點23 熱學和光學實驗（解析版）-2025年高考物理【熱重難點】專練（天津專用）

重難點23熱學和光學實驗考點2025考向預測考點1：測量玻璃的折射率高考主要考查通過實驗估測油酸分子的大小，學習測量微觀物理量的思想和方法．通過實驗，觀察光的干涉、衍射和偏振等現象，了解激光的特性，認識波動性?？键c2：用雙縫干涉實驗測光的波長考點3：用油膜法估測油酸分子的大小考點4：探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系【情境解讀】【高分技巧】1．測量玻璃的折射率實驗原理如圖所示，當光線AO以一定的入射角θ1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線AO對應的出射光線O′B，從而畫出折射光線OO′，求出折射角θ2，再根據n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)或n＝eq\f(PN,QN′)計算出玻璃的折射率．實驗器材木板、白紙、玻璃磚、大頭針、圖釘、量角器、三角板、鉛筆．實驗過程(1)用圖釘把白紙固定在木板上．(2)在白紙上畫一條直線aa′，并取aa′上的一點O為入射點，作過O點的法線MM′.(3)畫出線段AO作為入射光線，并在AO上插上P1、P2兩根大頭針．(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線aa′對齊，并畫出另一條長邊的對齊線bb′.(5)眼睛在bb′的一側透過玻璃磚觀察兩個大頭針并調整視線方向，使P1的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一側插上大頭針P3，使P3擋住P1、P2的像，再插上P4，使P4擋住P1、P2的像和P3.(6)移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針P3、P4的針孔位置確定出射光線O′B及出射點O′，連接O、O′得到線段OO′.(7)用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.(8)改變入射角，重復實驗．數據處理(1)計算法用量角器測量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sinθ1和sinθ2.算出不同入射角時的eq\f(sinθ1,sinθ2)，并取平均值．(2)圖像法改變不同的入射角θ1，測出不同的折射角θ2，作sinθ1－sinθ2的圖像，由n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)可知圖像應是過原點的直線，如圖所示，其斜率為折射率．(3)“單位圓”法以入射點O為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，如圖所示，sinθ1＝eq\f(EH,OE)，sinθ2＝eq\f(E′H′,OE′)，OE＝OE′＝R，則n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(EH,E′H′).只要用刻度尺量出EH、E′H′的長度就可以求出n.注意事項(1)實驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且P1和P2之間、P3和P4之間、P2與O、P3與O′之間距離要稍大一些．(2)入射角θ1不宜太大(接近90°)，也不宜太小(接近0°)．(3)操作時手不能觸摸玻璃磚的光潔光學面，也不能把玻璃磚界面當尺子畫界線．(4)實驗過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變．(5)玻璃磚應選用寬度較大的，宜在5cm以上，若寬度太小，則測量誤差較大．2．用雙縫干涉實驗測光的波長實驗原理單色光通過單縫后，經雙縫產生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Δx與雙縫間距d、雙縫到屏的距離l、單色光波長λ之間滿足λ＝eq\f(d,l)Δx.實驗過程(1)觀察雙縫干涉圖樣①將光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如圖所示．②接好光源，打開開關，使燈絲正常發(fā)光．③調節(jié)各器件的高度，使光源燈絲發(fā)出的光能沿遮光筒軸線到達光屏．④安裝單縫和雙縫，盡量使縫的中點位于遮光筒的軸線上，使單縫與雙縫平行，二者間距約為5～10cm.⑤在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的干涉條紋．(2)測定單色光的波長①安裝測量頭，調節(jié)至可清晰觀察到干涉條紋．②使分劃板中心刻線對齊某條亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數，將該條紋記為第1條亮條紋；轉動手輪，使分劃板中心刻線移動至另一亮條紋的中央，記下此時手輪上的讀數，將該條紋記為第n條亮條紋．③用刻度尺測量雙縫與光屏間距離l(d是已知的)．④改變雙縫間的距離d，雙縫到屏的距離l，重復測量．數據處理(1)條紋間距Δx＝eq\f(an－a1,n－1).(2)波長λ＝eq\f(d,l)Δx.(3)計算多組數據，求λ的平均值．注意事項(1)安裝時，注意使光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫的中心均在遮光筒的中心軸線上，并使單縫、雙縫平行且間距適當．(2)光源燈絲最好為線狀燈絲，并與單縫平行且靠近．(3)調節(jié)的基本依據：照在光屏上的光很弱，主要原因是燈絲與單縫、雙縫，測量頭與遮光筒不共軸；干涉條紋不清晰，一般原因是單縫與雙縫不平行．3．用油膜法估測油酸分子的大小實驗原理實驗采用使油酸在水面上形成一層單分子油膜的方法估測分子的大小．當把一滴用酒精稀釋過的油酸滴在水面上時，油酸就在水面上散開，其中的酒精溶于水，并很快揮發(fā)，在水面上形成如圖甲所示形狀的一層純油酸薄膜．如果算出一定體積的油酸在水面上形成的單分子油膜的面積，即可算出油酸分子的大?。肰表示一滴油酸酒精溶液中所含純油酸的體積，用S表示單分子油膜的面積，用d表示油酸分子的直徑，如圖乙所示，則d＝eq\f(V,S).實驗器材盛水淺盤、注射器(或滴管)、容量瓶、坐標紙、玻璃板、爽身粉、油酸酒精溶液、量筒、彩筆．實驗過程(1)配制油酸酒精溶液，取純油酸1mL，注入500mL的容量瓶中，然后向容量瓶內注入酒精，直到液面達到500mL刻度線為止．(2)用注射器(或滴管)將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，并記下量筒內增加一定體積Vn時的滴數n，算出每滴油酸酒精溶液的體積V0.(3)向淺盤里倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上．(4)用注射器(或滴管)將一滴油酸酒精溶液滴在水面上．(5)待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將玻璃板放在淺盤上，并將油酸膜的形狀用彩筆畫在玻璃板上．(6)將畫有油酸薄膜輪廓的玻璃板放在坐標紙上，算出油酸薄膜的面積S(求面積時以坐標紙上邊長為1cm的正方形為單位計算輪廓內正方形的個數，不足半個的舍去，多于半個的算一個)．(7)根據油酸酒精溶液的配制比例，算出一滴油酸酒精溶液中純油酸的體積V，并代入公式d＝eq\f(V,S)，算出油酸薄膜的厚度d.(8)重復以上實驗步驟，多測幾次油酸薄膜的厚度，并求平均值，即為油酸分子直徑的大?。?.探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系實驗器材：注射器、橡膠套、壓力表(如圖所示)實驗數據的獲取空氣的壓強p可以從儀器上方的壓力表讀出，空氣柱的長度l可以在玻璃管側的刻度尺上讀出，空氣柱的長度l與橫截面積S的乘積就是它的體積V.把柱塞緩慢地向下壓或向上拉，讀出空氣柱的長度與壓強的幾組數據．實驗數據的處理在等溫過程中，氣體的壓強和體積的關系在p－V圖像中呈現為雙曲線的一支，如圖甲所示．處理實驗數據時，要通過變換，即畫p－eq\f(1,V)圖像，把雙曲線變?yōu)橹本€，說明p和V成反比，如圖乙所示．這是科學研究中常用的數據處理的方法，因為一次函數反映的物理規(guī)律比較直接，容易得出相關的對實驗研究有用的參數．實驗結論一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p與體積V成反比，所以p－V圖線是雙曲線的一支，但不同溫度下的圖線是不同的．如圖是一定質量的氣體分別在T1、T2溫度下等溫變化的p－V圖線，其中溫度較高的是T2.注意事項(1)本實驗應用控制變量法，探究在氣體質量和溫度不變的情況下(即等溫過程)，氣體的壓強和體積的關系．(2)為保證等溫變化，實驗過程中不要用手握住注射器有氣體的部位．同時，改變體積過程應緩慢，以免影響密閉氣體的溫度．為保證氣體密閉，應在活塞與注射器內壁間涂上潤滑油，注射器內外氣體的壓強差不宜過大．（建議用時：60分鐘）【考向一：測量玻璃的折射率】1．（2024·天津南開·一模）某實驗小組用插針法測量玻璃的折射率。(1)在白紙上放好玻璃磚，和分別是玻璃磚與空氣的兩個界面，如圖甲所示。在玻璃磚的一側插上兩枚大頭針和，用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針和。在插和時，應使（）（選填選項前的字母）。A．只擋住的像 B．只擋住的像 C．同時擋住、的像(2)為了減小實驗誤差，實驗時應注意的是（）A．入射角應盡量小些B．玻璃磚的寬度應小一些C．大頭針、之間的距離及大頭針、之間的距離應適當大些(3)甲同學在畫界面時，不小心將兩界面、間距畫得比玻璃磚寬度大些，如圖乙所示，則他測得的折射率與真實值相比（選填“偏大”、“偏小”、“不變”或“無法確定”）。(4)乙同學在完成光路圖以后，以入射點O為圓心，適當長度為半徑畫圓，分別交入射光線于A點，交入射點O與出射點連線的延長線于C點。過A點、C點作法線的垂線AB、CD，垂足為B點、D點，如圖丙所示。用刻度尺量得，，由此可得出該玻璃的折射率?！敬鸢浮?1)C(2)C(3)偏小(4)1.7【詳解】（1）實驗中，在插時，應使同時擋住、的像；在插時，應使同時擋住和、的像。故選C。（2）為了減小實驗誤差，入射角應盡量大些，玻璃磚的寬度也宜大一些，大頭針應垂直插在紙面上，且應使大頭針、之間的距離及大頭針、之間的距離應適當大些。故選C。（3）作出實際光路圖，如圖所示由圖可知，入射角不變，但是折射角變大，根據折射定律可知，所測折射率偏小。（4）根據題意，由圖丙和折射定律有又有則有2．（2025·廣東珠海·一模）下列是《普通高中物理課程標準》中列出的三個必做實驗的部分步驟，請完成實驗操作和計算。(1)圖甲是“探究加速度與物體受力、物體質量的關系”實驗裝置圖。在平衡摩擦力時，要調整長木板的傾斜角度，使小車在不受細繩拉力的情況下，能夠在長木板上向下做運動。圖乙是實驗得到紙帶的一部分，相鄰兩計數點間有四個點未畫出。打點計時器電源頻率為，則小車的加速度大小為（結果保留2位有效數字）。(2)圖丙是“測量玻璃的折射率”實驗裝置圖，在直線上插了兩枚大頭針和，在側調整觀察視線，另兩枚大頭針和可能插在直線上（選填“1”“2”“3”或“4”）。如果有幾塊寬度（圖中的長度）不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應選用寬度（選填“大”或“小”）的玻璃磚來測量。(3)圖丁為“探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系”實驗裝置，在小球質量和轉動半徑相同，塔輪皮帶套在左、右兩個塔輪的半徑之比為2∶1的情況下，逐漸加速轉動手柄到一定速度后保持勻速轉動，此時左、右兩側露出的標尺格數之比為。其他條件不變，若增大手柄的轉速，則左、右兩標尺的格數（選填“變多”“變少”或“不變”），兩標尺格數的比值。（選填“變大”“變小”或“不變”）【答案】(1)勻速直線0.80(2)2大(3)1:4變多不變【詳解】（1）[1]在平衡摩擦力時，要調整長木板的傾斜角度，使小車在不受細繩拉力的情況下，能夠在長木板上向下做勻速直線運動。[2]相鄰兩計數點間有四個點未畫出，則兩點的時間為s根據逐差法可知，小車的加速度大小為（2）[1]由折射定律得知，光線通過平行玻璃磚后光線向一側發(fā)生側移，由于光線在上表面折射時，折射角小于入射角，則出射光線向左側偏移，又根據幾何知識可知，出射光線和入射光線平行，所以即大頭針和在直線2上；[2]根據實驗操作步驟可知，增大玻璃磚的厚度，測量的折射角較準確，可減小誤差。（3）[1]在小球質量和轉動半徑相同，傳動塔輪皮帶套在左、右兩個塔輪的半徑之比為2:1的情況下，由于左、右兩個塔輪邊緣的線速度大小相等，根據可知，左、右兩個塔輪的角速度之比為1:2，根據可知此時左、右兩側露出的標尺格數之比為1:4[2][3]其他條件不變，若增大手柄轉動的速度，則左、右兩個塔輪的角速度增大，小球做圓周運動的向心力增大，但左、右兩個塔輪的角速度比值不變，所以左、右兩標尺的格數變多，兩標尺格數的比值不變。3．（2024·河北·模擬預測）某實驗小組采用等腰直角三角形玻璃磚做“測玻璃磚的折射率”實驗，操作步驟如下：（1）將一張白紙固定在平整的木板上，將直角邊長為l的玻璃磚放在白紙上，描出玻璃磚的輪廓ABC，取走玻璃磚，畫一條平行于AC的直線DE，與AB邊交點標記為O點，并在此直線上插四個大頭針1、2、3、4，如圖1，再將玻璃磚放到剛才描繪的三角形輪廓位置。（2）一同學在AC側透過玻璃磚觀察大頭針，發(fā)現無論眼睛怎么移動、怎么前后平移玻璃磚（玻璃磚左邊緣始終與紙上描繪的AB邊重合），始終無法實現“大頭針2擋住大頭針1”，其原因可能是。（3）另一同學在BC側透過玻璃磚觀察大頭針，前后平移玻璃磚（玻璃磚左邊緣始終與紙上描繪的AB邊重合），直到大頭針4擋住大頭針1、2、3；在白紙上描出此時玻璃磚的輪廓A?B?C?，測出A?O距離為a。（4）若，此玻璃磚的折射率為（結果可保留根號）。（5）若（3）中，描繪玻璃磚輪廓A?B?C?前，不小心將玻璃磚向前平移了少許（玻璃磚左邊緣仍與紙上描繪的AB邊重合），則測量值真實值（填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】光線在AC側發(fā)生了全反射小于【詳解】[1]若在AC側始終無法實現“大頭針2擋住大頭針1”，其原因可能是此光線在AC側發(fā)生了全反射；[2]若大頭針4擋住大頭針1、2、3，作光路圖如圖所示由幾何關系知，光線在A?C?側發(fā)生全反射的位置位于A?C?的中點P處，由幾何關系可知折射率聯立解得[3]若不小心將玻璃磚向前平移了少許，A?O距離a測量值偏小，由上面分析可知，θ測量值偏大，折射率測量值將小于真實值。4．（2024·四川達州·一模）如圖甲所示，用插針法測定玻璃磚折射率的實驗。(1)為取得較好的實驗效果，下列操作正確的是______。A．必須選用上下表面平行的玻璃磚 B．選擇的入射角應盡量小些C．大頭針應垂直地插在紙面上 D．大頭針和及和之間的距離適當大些(2)下列做法中導致測的折射率偏大的是______。A．為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的比實際向外側平移了一些，其他操作均正確無誤，并仍以和為折射面畫出了光路圖B．在實驗中將玻璃磚界和的間距畫得過窄，而其他操作均正確C．準確畫好玻璃磚界面和bb'后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些(3)學生認真正確操作后，根據測得的入射角和折射角的正弦值畫出圖線，如圖乙所示，從圖線可求得玻璃磚的折射率是?！敬鸢浮?1)CD(2)B(3)1.5【詳解】（1）A．由折射定律知實驗不是必須選擇上下表面平行的玻璃磚也能測出玻璃的折射率，故A錯誤；B．入射角適當大，折射角也會大些，折射現象較明顯，角度的相對誤差會減小，B錯誤；CD．盡可能垂直插放大頭針在紙面上，并使其相鄰的間距適當大些，易于計算角度的正弦值，CD正確。故選CD。（2）A．如圖（實線表示正確的光路，虛線表示操作錯的光路）為了避免筆尖觸劃玻璃磚的折射面，畫出的比實際向外側平移了一些，其他操作均正確無誤，并仍以和為折射面畫出了光路圖，導致折射角偏大，由折射定律知，測的折射率偏小，故A錯誤；B．如圖（實線表示正確的光路，虛線表示操作錯的光路）在實驗中將玻璃磚界和的間距畫得過窄，而其他操作均正確，會導致折射角偏小，由折射定律知，測的折射率偏大，故B正確；C．準確畫好玻璃磚界面和bb'后，實驗過程中不慎將玻璃磚向下平移了一些，入射角和折射角不變化，由折射定律知，測的折射率準確，故C錯誤。故選B。（3）由折射定律變形得可知圖線斜率為所以5．（2024·浙江臺州·一模）如圖1為測定半圓形玻璃磚折射率實驗，在白紙上放好玻璃磚，在弧形一側插上兩枚大頭針和，并使和連線過半圓圓心，再在另一側觀察，調整視線并插入兩枚大頭針和。在紙上標出的大頭針位置和半圓形玻璃磚如圖2所示。(1)請在圖2中畫出所需的光路，并在圖中標出測量折射率所需要測量的物理量；(2)請用所標的物理量表示玻璃的折射率：。(3)在實驗中畫好直徑界面時，不慎將半圓形玻璃磚繞點逆時針轉動了一個小角度如圖3所示，而其他操作均正確，則玻璃折射率的測量值真實值（選填“大于”、“等于”或“小于”）?！敬鸢浮?1)(2)(3)小于【詳解】（1）根據題意可知，大頭針在光線上，故由大頭針的位置可確定入射光線和折射光線，如圖所示，根據折射率的定義，需要測量入射角和折射角。（2）根據折射率的定義可知該玻璃的折射率表達式為（3）將半圓形玻璃磚繞點逆時針轉動了一個小角度后，會使得入射角和折射角測量偏大，即，則折射率的測量值為此時因為故即折射率的測量值小于真實值。6．（2024·浙江金華·二模）甲實驗是是插針法測玻璃磚折射率實驗，圖甲是某次實驗得到的光路圖。乙實驗是雙縫干涉測量光的波長實驗，圖乙是某次實驗中目鏡看到的圖像。(1)關于以上兩個實驗，下列說法正確的是（）A．甲實驗射入玻璃磚的光線入射角越大，實驗誤差越小B．圖甲測得玻璃磚折射率C．乙實驗僅將紅色濾光片換成藍色濾光片，可以增加目鏡中觀測到的條紋個數D．圖乙目鏡內未全部被照亮，是因為光源、單縫、雙縫、光屏未在同一高度上(2)若某單色光恰能使銫發(fā)生光電效應，用該單色光充當圖乙實驗的光源，已知雙縫寬度為d，光屏到雙縫距離為l，測出該單色光的條紋間距為，可知該金屬的逸出功（已知光速為c，普朗克常量為h）【答案】(1)CD(2)【詳解】（1）AB．圖甲中根據折射定律，可得玻璃磚的折射率為顯然，射入玻璃磚的光線入射角適當大些，與測量的相對誤差就越小，但并非越大越好，故AB錯誤；C．根據雙縫干涉條紋間距公式，可知乙實驗僅將紅色濾光片換成藍色濾光片，波長減小，則相鄰明條紋（或暗條紋）之間的距離減小，則目鏡中觀測到的條紋個數將增加，故C正確；D．圖乙目鏡內未全部被照亮，是因為光源、單縫、雙縫、光屏未在同一高度上，故D正確。故選CD。（2）根據雙縫條紋間距公式，可得該單色光的頻率為用該單色光照射金屬銫恰好能發(fā)生光電效應，則根據愛因斯坦光電效應方程方程可得，該金屬的逸出功為【考向二：用雙縫干涉實驗測光的波長】7．（2024·山東日照·一模）如圖甲所示，為“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗裝置。(1)實驗前，應調節(jié)光具座上放置的各光學元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上，保證單縫和雙縫平行。若從目鏡中看到干涉條紋太密，要想減少從目鏡中觀察到的條紋數量，下列做法可行的是_________。A．僅換用間距更小的雙縫B．僅將單縫向雙縫靠近C．僅將屏向靠近雙縫的方向移動D．僅將紅色濾光片換成紫色濾光片(2)轉動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準第1條亮紋，讀出手輪的讀數為1.030mm。繼續(xù)轉動手輪，使分劃板中心刻線對準第10條亮紋如圖乙所示，讀出手輪的讀數為mm。已知雙縫間的寬度d=0.3mm，通過激光測距儀測量出雙縫到投影屏間的距離L=1.0m，則該種色光的波長是m。【答案】(1)A(2)14.530【詳解】（1）A．根據雙縫干涉條紋間距公式從目鏡中看到干涉條紋太密，要想減少從目鏡中觀察到的條紋數量，應增大雙縫干涉條紋間距，僅換用間距更小的雙縫，雙縫干涉條紋間距增大，故A符合題意；B．僅將單縫向雙縫靠近，雙縫干涉條紋間距不變，故B不符合題意；C．僅將屏向靠近雙縫的方向移動，雙縫干涉條紋間距減小，故C不符合題意；D．僅將紅色濾光片換成紫色濾光片，紫光的波長較小，雙縫干涉條紋間距減小，故D不符合題意。故選A。（2）[1]手輪的讀數為[2]雙縫干涉條紋間距為根據雙縫干涉條紋間距公式該種色光的波長為8．（2025·云南曲靖·一模）楊氏雙縫干涉實驗被譽為史上“最美”的十大物理實驗之一。在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，將雙縫干涉實驗儀按要求安裝在光具座上，如圖甲所示。(1)在組裝儀器時單縫和雙縫應該相互放置（選填“垂直”或“平行”）。(2)雙縫間距為d，毛玻璃光屏與雙縫間的距離為L。從目鏡中看到的干涉圖樣如圖乙所示。使分劃板的中心刻線對齊A亮條紋的中心，此時游標尺上的示數情況如圖丙所示，其讀數為mm。若A、B兩條亮紋中央間距為x，則所測光的波長為（用所給物理量的字母表示）。(3)若測量頭中觀察到的圖樣如圖丁所示，波長的測量值真實值（填“大于”、“小于”或“等于”）?！敬鸢浮?1)平行(2)9.15(3)大于【詳解】（1）只有保證單縫和雙縫互相平行，這樣才能在屏上出現明暗相間的條紋；（2）[1]由于游標尺為20分度，其精確度為0.05mm，故游標卡尺的示數為[2]若A、B兩條亮紋中央間距為x，則條紋間距為根據解得（3）條紋與分劃板中心刻線不平行時，實際值為條紋與分劃板中心豎直刻線間的夾角，則有由于可知波長的測量值大于實際值。9．（2025·湖南長沙·一模）小星學習了光的干涉后，用激光筆和雙縫組件（如圖甲所示）做雙縫干涉實驗，并測量激光的波長。他按如下步驟組裝好設備：先將激光筆打開，讓激光垂直照到墻壁上，在墻壁上形成一個小光斑。然后將雙縫組件固定在激光筆前方，讓激光垂直通過雙縫后在遠處墻壁上形成干涉圖樣，如圖乙所示。(1)小星做實驗時，雙縫組件到墻壁距離為，兩次所用雙縫間距分別為和，用刻度尺測量干涉圖樣的數據分別如圖丙和圖丁所示，則圖丙是采用間距為mm的雙縫測得的結果。根據圖丁的測量結果，計算得出激光筆所發(fā)出的激光波長為nm（結果保留三位有效數字）。(2)若實驗過程中保持激光筆與雙縫組件的位置不變，用光屏在離墻壁處承接干涉圖樣，光屏上的圖樣與原來的干涉圖樣相比，會出現的現象是（）A．條紋間距變大B．條紋間距不變C．條紋間距變小D．條紋消失【答案】(1)0.45675(2)C【詳解】（1）[1]由雙縫干涉條紋間距公式可知，本實驗中條紋間距較小的圖丙對應的應為雙縫間距較大的雙縫，即圖丙所對應的雙縫的間距為0.45mm。[2]由雙縫干涉條紋間距公式可知（2）由雙縫干涉條紋間距公式可知，當雙縫與屏的間距減小時，條紋間距也減小。故選C。10．（2025·云南·模擬預測）某同學通過雙縫干涉實驗測量發(fā)光二極管發(fā)出光的波長。圖甲為實驗裝置示意圖，雙縫間距，雙縫到毛玻璃的距離，實驗中觀察到的干涉條紋如圖乙所示。當分劃板中心刻線對齊第1條亮條紋中心，手輪上的讀數為；當分劃板中心刻線對齊第5條亮條紋中心，手輪上的讀數為。完成下列填空：(1)相鄰兩條亮條紋間的距離；(2)根據可算出波長（填正確答案標號）；A． B． C．(3)則待測發(fā)出光的波長為（結果保留3位有效數字）?！敬鸢浮?1)0.508(2)B(3)626【詳解】（1）相鄰兩條亮條紋間的距離為（2）根據相鄰兩條亮條紋間的距離與光的波長關系可得波長為故選B。（3）待測發(fā)出光的波長為11．（2025·廣東·模擬預測）以下是《普通高中物理課程標準》中列出的兩個必做實驗的部分步驟。(1)如圖甲所示，在通過光電門測量物體加速度的實驗中，在滑塊上安裝寬度為1.5cm的遮光條，滑塊在與槽碼相連的細線的牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數字計時器記錄了遮光條通過光電門A的時間，通過光電門B的時間，兩光電門中心之間的距離，則滑塊的加速度大?。ńY果保留兩位有效數字），下列操作中可以減小實驗誤差的是（填正確答案標號）。A．調節(jié)氣墊導軌底部的平衡螺母，確保導軌表面水平B．更換寬度更窄的遮光條C．調節(jié)定滑輪的高度使滑塊與滑輪之間的細繩與導軌表面平行D．減小兩個光電門之間的距離(2)如圖乙所示，在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中，使光源、透鏡、濾光片、單縫、雙縫中心均在遮光筒的中心軸線上，使單縫與雙縫，二者間距約2~5cm。若實驗中觀察到單色光的干涉條紋后，撤掉濾光片，則會在毛玻璃屏上觀察到。若測量單色光波長時發(fā)現條紋太密，難以測量，可以采用的改善辦法是（填正確答案標號）。A．增大雙縫到屏的距離

B．增大單縫到雙縫的距離

C．增大雙縫間距【答案】(1)0.10BC(2)平行明暗相間的彩色條紋A【詳解】（1）[1]遮光條通過光電門A、B的速度大小分別為滑塊的加速度大小[2]A．由于實驗的目的是測量物體的加速度，氣墊導軌表面是否水平對實驗沒有影響，故A項錯誤；B．更換寬度更窄的遮光條，可以提高瞬時速度的測量精度，故B項正確；C．滑塊與滑輪之間的細繩與氣墊導軌表面平行時，加速度才不變，故C項正確；D．適當增大兩個光電門之間的距離，可以減小實驗誤差，故D項錯誤。故選BC。（2）[1]用雙縫干涉測量光的波長實驗中，單縫與雙縫應該平行。[2]撤掉濾光片，則會在毛玻璃屏上觀察到白光干涉形成的明暗相間的彩色條紋；[3]根據公式增大條紋間距，可以減小雙縫間距d，或增大雙縫到光屏的距離L。故選A。12．（2024·浙江金華·一模）在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中。(1)圖1中的a、b、c三個位置對應的器材為______A．a是濾光片、b是單縫、c是雙縫B．a是單縫、b是雙縫、c是濾光片C．a是雙縫、b是單縫、c是濾光片(2)該同學正確操作后觀察到的干涉條紋如圖2甲所示，轉動測量頭的手輪，使分劃板中心刻線對準a位置，手輪的讀數如圖2乙所示，此時手輪的讀數為mm。(3)已知雙縫間距為d，雙縫到毛玻璃的距離為l，分劃板中心刻線對準a位置時手輪的讀數記作x1，繼續(xù)轉動手輪，分劃板中心刻線對準b位置時手輪的讀數記作x2（x2>x1），則所測單色光的波長λ=（用題中物理量符號表示）。(4)為減小誤差，該實驗先測量n個亮條紋的間距，再求出相鄰亮條紋間距Δx。下列實驗采用了類似方法的有______A．“用單擺測量重力加速度的大小”的實驗中單擺周期的測量B．“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗中合力的測量C．“探究彈簧彈力與形變量的關系”的實驗中彈簧的形變量的測量D．“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中1滴油酸酒精溶液的體積測量【答案】(1)C(2)15.575/15.576/15.577/15.578(3)(4)AD【詳解】（1）圖1中的a、b、c三個位置對應的器材為a是雙縫、b是單縫、c是濾光片。故選C；（2）手輪的讀數為15.5mm+0.01mm×7.5=15.575mm（3）條紋間距根據可得（4）減小誤差，該實驗先測量n個亮條紋的間距，再求出相鄰亮條紋間距Δx，本實驗采用的是累積放大測量取平均值，則A．“用單擺測量重力加速度的大小”的實驗中單擺周期的測量是測量至少30次全振動的周期然后取平均值，用的是累積放大測量取平均值，選項A正確；B．“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”的實驗中合力的測量，采用的是等效思想，選項B錯誤；C．“探究彈簧彈力與形變量的關系”的實驗中彈簧的形變量的測量采用多次測量求平均值的方法，故C錯誤；D．“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗中1滴油酸酒精溶液的體積測量采用的放大測量取平均值的方法，故D正確。故選AD?！究枷蛉河糜湍しü罍y油酸分子的大小】13．（2025·全國·模擬預測）某同學用如圖所示實驗裝置設計了“驗證角速度和質量一定時，向心力大小與圓周運動半徑的關系”實驗，小球、質量相同，兩不等長細繩、一端分別與小球相連，另一端分別與固定在豎直細桿上的力傳感器相連，轉動細桿，穩(wěn)定后，小球和小球做勻速圓周運動，讀出力傳感器的示數和。(1)本實驗采用的物理方法與下列實驗中相同的是_____。A．探究加速度與力、質量的關系B．探究力的合成規(guī)律C．用油膜法估測分子的大小(2)為完成實驗，需要測量的物理量為_____。A．細繩、的長度和 B．小球的質量 C．小球轉動一周所需的時間(3)測出需要測量的物理量后，若得到的數據在誤差范圍內滿足關系式（用測量量和已知量表示），則可說明角速度和質量一定時，向心力大小與半徑成正比。(4)若僅將兩小球換為質量不同的小球，則用該實驗裝置（選填“可以”或“不可以”）進行“驗證角速度和半徑一定時，向心力大小與質量的關系”實驗?！敬鸢浮?1)A(2)A(3)(4)不可以【詳解】（1）本實驗采用了控制變量法。A．探究加速度與力、質量的關系實驗也采用了控制變量法，故A正確；B．探究力的合成規(guī)律實驗采用了等效替代法，故B錯誤；C．用油膜法估測分子的大小實驗采用了近似替代法，故C錯誤；故選A。（2）驗證角速度和質量一定時，向心力大小與圓周運動半徑的關系，需測量出轉動半徑，故需要測量的是細繩、的長度和。故選A。（3）設細繩長度為，連接小球的細繩與豎直方向間的夾角為，小球做圓周運動的半徑為，細繩上的拉力為，對某小球進行受力分析，則有若角速度和質量一定時，向心力大小與半徑成正比，則有可得（4）僅將兩小球換為質量不同的小球時，需保證兩小球做圓周運動的半徑、角速度相同，向心力大小與質量成正比，則有，結合上述分析可知，兩側相等，半徑要相等，此時有，故若僅將兩小球換為質量不同的小球，不可以進行“驗證角速度和半徑一定時，向心力大小與質量的關系”實驗。14．（2024·河北邯鄲·模擬預測）做“用油膜法估測油酸分子的大小”的實驗。(1)下列實驗步驟的正確順序是__________（填寫實驗步驟前的序號）。A．往邊長約為的淺盤里倒入約深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上B．用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定C．將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油酸膜的面積，根據油酸的體積和油酸膜的面積計算出油酸分子直徑的大小D．用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積E．將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上(2)實驗中，體積為的所用油酸酒精溶液中純油酸的體積為，用注射器和量筒測得滴上述溶液的體積為，把一滴該溶液滴入盛水的撒有痱子粉的淺盤中，待水面穩(wěn)定后，得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示，圖中每個小正方形的邊長為，則油酸薄膜的面積；可求得油酸分子的直徑為（用、、、、表示）。(3)某同學實驗中最終得到的油酸分子直徑數據偏大，可能是因為__________。A．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格B．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開C．用注射器和量筒測體積溶液滴數時多記錄了幾滴【答案】(1)DABEC(2)(3)AB【詳解】（1）實驗過程應先用注射器將事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，記下量筒內每增加一定體積時的滴數，由此計算出一滴油酸酒精溶液的體積，再根據油酸酒精溶液的濃度計算出油酸的體積，后往邊長約為的淺盤里倒入約深的水，待水面穩(wěn)定后將適量的痱子粉均勻地撒在水面上，再用注射器將事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形狀穩(wěn)定，隨后將玻璃板放在淺盤上，然后將油酸膜的形狀用彩筆描繪在玻璃板上，最后將畫有油酸膜形狀的玻璃板平放在坐標紙上，計算出油酸膜的面積。根據油酸的體積和油酸膜的面積計算出油酸分子直徑的大小。即實驗步驟的正確順序是DABEC。（2）根據數格子的辦法，多于半格算一格，少于半格舍去，油膜的總格數為71格，則油膜總面積為由于所用油酸酒精溶液每體積溶液中有純油酸體積，則溶液的濃度為用注射器和量筒測得體積為的上述溶液有滴，則一滴溶液中純油酸的體積為油酸分子直徑為聯立解得（3）A．計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格，導致油膜面積測量值偏小，根據可知油酸分子直徑測量值偏大，故A正確；B．水面上痱子粉撒得太多，油膜沒有充分展開，導致油膜面積測量值偏小，根據可知油酸分子直徑測量值偏大，故B正確；C．用注射器和量筒測體積溶液滴數時多記錄了幾滴，導致油酸體積測量值偏小，根據可知油酸分子直徑測量值偏小，故C錯誤。故選AB。15．（2024·浙江溫州·一模）(1)在“探究變壓器原、副線圈電壓與匝數關系”的實驗中，下列說法正確的是___________。A．若去掉鐵芯，實驗結果不會受到影響B(tài)．為保證實驗安全，原線圈應接低壓直流電源C．交變電流產生的磁場對鐵芯有力的作用，可能使鐵芯振動發(fā)出“嗡嗡”聲(2)某同學在完成上述實驗后，采用如圖所示的電路測量變壓器原線圈的電阻（阻值較?。?，為保證電路中各元件安全，實驗結束時，首先進行的操作是___________。A．斷開導線A B．斷開開關 C．取下電池(3)下列說法正確的是___________A．圖甲“驗證動量守恒定律”實驗中，斜槽軌道必須光滑且其末端水平B．圖乙“驗證機械能守恒定律”實驗中，應先接通打點計時器的電源，再釋放重物C．圖丙“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉D．圖丁“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗中，把濾光片由紅色換成綠色，可增加目鏡中觀察到的亮條紋個數【答案】(1)C(2)A(3)BD【詳解】（1）A．在理想變壓器中鐵芯的作用是減小磁場的損失，若去掉鐵芯，實驗結果會受到影響。故A錯誤；B．為保證實驗安全，原線圈應接低壓交流電源。故B錯誤；C．交變電流產生的磁場，使變壓器鐵芯硅鋼片產生渦電流，導致變壓器振動而發(fā)出聲音，正常情況下這種聲音是清晰而有規(guī)律的，但若螺絲沒有擰緊，變壓器就會發(fā)出明顯的“嗡嗡”低鳴聲。故C正確。故選C。（2）當通過線圈的電流急劇減小時，會產生較大自感電動勢，阻礙電流的減小，所以在實驗結束時，應先把并聯在線圈上的電壓表從電路中斷開，否則斷開開關瞬間會產生大電壓燒毀電表，故應先斷開導線A。故選A。（3）A．圖甲“驗證動量守恒定律”實驗中，斜槽軌道沒有必要必須光滑，只需保證小球從同一位置靜止釋放即可，但其末端必須水平，以保證小球在空中做平拋運動。故A錯誤；B．圖乙“驗證機械能守恒定律”實驗中，應先接通打點計時器的電源，再釋放重物。故B正確；C．圖丙“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，先撒入痱子粉，再滴入油酸酒精溶液。故C錯誤；D．圖丁“用雙縫干涉實驗測量光的波長”實驗中，把濾光片由紅色換成綠色，入射光的波長變短，根據可知相鄰條紋間距減小，增加了目鏡中觀察到的亮條紋個數。故D正確。故選BD。16．（2024·浙江寧波·一模）(1)在“用油膜法估測油酸分子的大小”實驗中，下列器材需要用到的有___（多選）。A．B． C． D．(2)在上述實驗時，每油酸酒精溶液中有純油酸，用注射器測得80滴這樣的溶液為。把1滴這樣的溶液滴入盛水的淺盤里，等油膜形狀穩(wěn)定后，測得油膜面積約為，可估算油酸分子的直徑大小約為m。（結果保留一位有效數字）(3)如圖為“用傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律”的實驗裝置，實驗時某同學緩慢推動活塞，在使注射器內空氣體積逐漸減小的過程中，由注射器壁上的刻度讀出氣體的體積，由壓強傳感器測得的壓強值在計算機屏幕上實時顯示，實驗過程中該同學發(fā)現，環(huán)境溫度逐漸升高，則實驗得到的圖像可能是。A． B．C． D．【答案】(1)AC(2)(3)B【詳解】（1）A．實驗中需用注射器測油酸酒精溶液一定體積的滴數，A正確；B．該裝置測量氣體的壓強與體積的關系，本實驗不需要，B錯誤；C．實驗中用坐標紙測量油膜的面積，C正確；D．該裝置演示液體的表面張力，D錯誤。故選AC。（2）1滴油酸酒精溶液中有純油酸的體積故油酸分子的直徑為（3）根據理想氣體狀態(tài)方程整理可得由此可知，隨著環(huán)境溫度的升高，圖像的斜率會逐漸變大，B正確，ACD錯誤。故選B。17．（2024·浙江·一模）在“用油膜法估測分子的大小”實驗中，將體積為V1的純油酸配成總體積為V2的油酸酒精溶液，用注射器取體積為V0的上述溶液，再把它一滴一滴地全部滴入燒杯，滴數為N。(1)把一滴油酸酒精溶液滴入淺盤中，待穩(wěn)定后得到油酸薄膜的輪廓形狀和尺寸如圖所示。圖中每個小正方形格的邊長為a，可估算出油酸分子的直徑為__________。A． B． C． D．(2)若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了較長時間再使用，實驗得到的油酸分子直徑數據（選填“偏大”“偏小”或“無影響”）?！敬鸢浮?1)B(2)偏小【詳解】（1）輪廓包圍方格約為68個，故油酸薄膜的面積為每滴溶液中含有純油酸的體積為油酸分子的直徑為故選B。（2）根據若配制好的油酸酒精溶液敞口后放置了較長時間再使用，由于酒精的揮發(fā)，使得油酸酒精溶液濃度變大，而代入計算的濃度偏小，一滴油酸酒精溶液中純油酸體積測量值偏小，則計算得到的油酸分子直徑將偏小。18．（2024·陜西安康·模擬預測）某同學用油膜法估測油酸分子的大小，實驗步驟如下：①將1mL純油酸配制成2000mL的油酸酒精溶液；②用小注射器抽取油酸酒精溶液，并將油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，直到量筒中的溶液體積為1mL時共計滴入了61滴；③向淺盤中倒入約2cm深的水，并將爽身粉均勻地撒在水面上；④用注射器在水面上滴一滴配制好的油酸酒精溶液；⑤待油酸薄膜的形狀穩(wěn)定后，將帶有坐標方格的玻璃板放在淺盤上，并用彩筆在玻璃板上描出油酸薄膜的形狀，如圖所示。每滴油酸酒精溶液中含有的純油酸的體積為（保留兩位有效數字）；已知圖中每個小方格的邊長為1cm，由圖可知油膜的面積為（保留三位有效數字），油酸分子的直徑為m（保留兩位有效數字）?！敬鸢浮浚ǎ┗颉驹斀狻縖1]每滴溶液中含有的純油酸的體積[2]將大于半格算一格，小于半格舍去，數得的格子數為125格，則油膜的面積[3]油酸分子直徑的大小【考向四：探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系】19．（2024·全國·模擬預測）為了便于研究一定質量氣體在溫度不變時氣體壓強與體積的關系，某興趣小組同學借助如圖所示DIS實驗軟件系統(tǒng)進行實驗，主要步驟如下：①將壓強傳感器接入數據采集器；②將注射器體積調整為18mL，并接入壓強傳感器；③打開電腦上“專用軟件”，待數據穩(wěn)定后開始記錄氣體體積為18mL時的壓強值；④減小注射器內氣體體積，重復②③操作，每隔1mL記錄一次數據，得到如下表實驗數據。次序12345壓強104.0112.7117.9125.3132.9體積1817161514體積的倒數0.0560.0590.0630.0670.071乘積1872.01915.91886.41879.51860.6回答下列問題：(1)根據表中實驗數據，以為縱坐標進行擬合，發(fā)現是一條不過原點的直線，應該選擇表中為橫坐標；(2)將體積一欄每次的體積加上再重新擬合，發(fā)現擬合后的直線過了原點，則每次加上的主要為的體積（漏氣的體積遠小于）；(3)實驗小組同學發(fā)現將體積一欄每次的體積加上前后，乘積一欄均依次增加，可能原因為?！敬鸢浮?1)體積的倒數或(2)連接軟管內氣體(3)手握注射器推活塞造成注射器內氣體溫度升高或沒有緩慢移動活塞造成注射器內氣體溫度升高【詳解】（1）分析題表中數據可知，一定質量氣體在溫度不變時氣體壓強與體積的倒數成正比，即圖像為一條直線，故應以為縱坐標，體積的倒數為橫坐標；（2）將體積一欄每次的體積加上再重新擬合，發(fā)現擬合后的直線過了原點，則加上的主要為連接軟管內氣體的體積；（3）實驗小組同學發(fā)現將體積一欄每次的體積加上前后，乘積一欄依次增加，說明手握注射器推活塞造成注射器內氣體溫度升高或沒有緩慢移動活塞造成注射器內氣體溫度升高。（說明：只要回答出注射器內氣體溫度升高就可得分）20．（2024·浙江·一模）用圖所示裝置完成“探究氣體等溫變化的規(guī)律”實驗(1)下列說法正確的是A．實驗時需要用手扶住注射器外壁B．實驗時緩慢地向上拉或向下壓柱塞，是為了盡量減小注射器與柱塞間的摩擦C．封閉一定質量的氣體時，先要摘除橡膠套，拉動柱塞使之移到適當位置后，再用橡膠套封閉注射器的注射孔(2)某實驗小組進行了兩次規(guī)范的實驗，并由記錄的數據作出了p—V圖像，如圖甲、乙圖線所示。若兩次實驗氣體的質量一定，則氣體溫度T甲T乙；若兩次實驗氣體的溫度不變，則氣體質量m甲m乙(兩空均選填“＞”、“＜”或“＝”)?！敬鸢浮?1)C(2)>>【詳解】（1）[1]A．實驗時為防止溫度發(fā)生變化，不能用手握注射器推拉柱塞，故A錯誤；B．實驗時緩慢地向上拉或向下壓柱塞，是為了防止溫度發(fā)生變化，故B錯誤；C．在封閉一定質量的氣體時，要先摘除橡膠套，拉動柱塞使之移到適當位置后，再用橡膠套封閉注射器的注射孔，故C正確。故選C。（2）[1]在p-V圖象中，根據可得即離坐標原點越遠的等溫線溫度越高，故[2]由克拉珀龍方程式中m是氣體的質量，M是摩爾質量，R是摩爾氣體常量，可知在相同情況下，當溫度T不變時，所選氣體的質量m越大，pV值越大，可知m甲>m乙21．（2024·廣東湛江·模擬預測）下列是《普通高中物理課程標準》中列出的三個必做實驗的部分步驟，請完成實驗操作和計算。(1)圖甲是“探究向心力大小與半徑、角速度、質量的關系”實驗裝置示意圖。長槽橫臂的擋板A和短槽橫臂的擋板B到各自轉軸的距離相等。本實驗中，用到的物理方法是（選填“控制變量法”或“等效替代法”），若將質量相等的小球分別放在擋板A、B處，傳動皮帶套在左、右兩個塔輪的半徑之比為2：1。當轉動手柄時，左、右兩側露出的標尺格數之比為。(2)在“長度的測量及其測量工具的選用”實驗中，某同學用游標卡尺測量一小球的直徑，測量結果如圖乙所示，則該小球的直徑。(3)在“探究等溫情況下，一定質量氣體壓強與體積的關系”實驗中，為了控制氣體溫度這一變量，應（選填“快速”或“緩慢”）推動活塞，并且避免用手握住注射器封閉氣體部分。【答案】(1)控制變量法1：4(2)1.220(3)緩慢【詳解】（1）[1][2]本實驗中采用的物理方法是控制變量法，若將質量相等的兩小球分別放在擋板A、B處，兩小球做圓周運動的半徑相等，傳動皮帶套在左、右兩個塔輪的半徑之比為2：1，根據A、B兩處的角速度大小之比為1：2，根據左、右兩側露出的標尺格數之比為1：4。（2）圖乙為20分度的游標卡尺，精度為0.05mm。主尺讀數為12mm，游標尺上第4條刻線與主尺上的一條刻線對齊，測量結果為。（3）在“探究等溫情況下，一定質