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，

考點2：用雙縫干涉實驗測光的波長學習測量微觀物理量的思想和方法.通過實驗，

考點3：用油膜法估測油酸分子的大小觀察光的干涉、衍射和偏振等現象，了解激光的

特性，認識波動性。

考點4：探究等溫情況下一定質量氣體壓強與體積的關系

重難詮釋

【精檢像讀】

【高分技巧】

1.測量玻璃的折射率

實驗原理

如圖所示，當光線以一定的入射角。1穿過兩面平行的玻璃磚時，通過插針法找出跟入射光線N。對應的出

射光線。'8,從而畫出折射光線O。，，求出折射角。2,再根據“=畫四或”計算出玻璃的折射率.

sin02QN

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a",并取。優上的一點。為入射點，作過。點的法線

(3)畫出線段/。作為入射光線，并在上插上尸卜尸2兩根大頭針.

(4)在白紙上放上玻璃磚，使玻璃磚的一條長邊與直線°優對齊，并畫出另一條長邊的對齊線6尻

(5)眼睛在6〃的一側透過玻璃被觀察兩個大頭針并調整視線方向，使Pi的像被P2的像擋住，然后在眼睛這一

側插上大頭針尸3,使23擋住尸1、22的像，再插上尸4,使尸4擋住P、尸2的像和23.

(6)移去玻璃枝，拔去大頭針，由大頭針尸3、尸4的針孔位置確定出射光線。'2及出射點。'，連接。、。得到線

段。。1

(7)用量角器測量入射角。1和折射角。2,并查出其正弦值sin和sin02.

(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仇和折射角仇，并查出其正弦值sin01和sin。2.算出不同入射角時的血21，并取平均值.

sin

⑵圖像法

改變不同的入射角仇，測出不同的折射角仇，作sina一sin仇的圖像，由〃=血&可知圖像應是過原點的直線,

sin%

如圖所示，其斜率為折射率.

(3)“單位圓”法

以入射點。為圓心，以一定的長度R為半徑畫圓，如圖所示，sin仇=型，sin02=~,OE=OE'=R,則"

OEOE'

=電辿=包.只要用刻度尺量出EH,ETf的長度就可以求出?.

sin%E'H'

B

注意事項

⑴實驗時，應盡可能將大頭針豎直插在紙上，且尸1和尸2之間、尸3和尸4之間、尸2與。、R與。'之間距離要稍

大一些.

(2)入射角"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，經雙縫產生穩定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮(暗)條紋間距Ax與雙縫間距小雙縫到屏

的距離/、單色光波長久之間滿足

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.

濾

透光

光源鏡片單縫雙縫遮光筒毛玻璃屏

'區A

②接好光源，打開開關，使燈絲正常發光.

③調節各器件的高度，使光源燈絲發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〃條亮條紋.

③用刻度尺測量雙縫與光屏間距離是已知的).

④改變雙縫間的距離d,雙縫到屏的距離/,重復測量.

數據處理

⑴條紋間距Ax=血二生

n—1

⑵波長

(3)計算多組數據，求施勺平均值.

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，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小.用『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

浮在水面上的“***

那子粉油酸薄膜油酸分子

iiiiiiiiiiiiiii：水

甲乙

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

⑴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匕時的滴數〃，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匕并代入公式算出油酸薄

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小.

4.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/可以在玻璃管側的刻度尺上讀出，空氣柱的長度

/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一廠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—1圖像，把雙曲線變為直線，說明P和廣成反比，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與體積修成反比，所以P—%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71、？2溫度下等溫變化的P—k圖線，其中溫度較高

的是T2.

Pt

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.

限時提升練◎

（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。

甲

（1）在白紙上放好玻璃成，a。'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

大頭針月和A，用“+”表示大頭針的位置，然后在另一側透過玻璃磚觀察，并依次插上大頭針鳥和鳥。在插己

和與時，應使（）（選填選項前的字母）。

A.A只擋住＜的像B.勺只擋住心的像c.A同時擋住耳、鳥的像

（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.大頭針月、鳥之間的距離及大頭針巴、巴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a屋、附'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。為圓心，適當長度為半徑畫圓，分別交入射光線65于/點，交入

射點。與出射點O'連線的延長線于。點。過N點、C點作法線MV'的垂線/8、CD,垂足為3點、。點，如

圖丙所示。用刻度尺量得48=8.50cm,CD=5.00cm,由此可得出該玻璃的折射率〃==

【答案】（1）C（2）C（3）偏小（4）1.7

【詳解】（1）實驗中，在插A時，應使鳥同時擋住＜、￡的像；在插舄時，應使舄同時擋住A和＜、鳥的像。

故選Co

（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6、5之間的距離及大頭針與、舄之間的距離應適當大些。

故選Co

（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。

AB

（4）根據題意，由圖丙和折射定律有〃=然=斐名

IDCzJ,OA

1）C

又有OA=OC

e-AB8.50.r

貝l］有〃=—=——=1.7

CD5.00

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50Hz,則小車的加速度大小為__________m/s2（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NO上插了兩枚大頭針4和巴，在附'側調整觀察視線，另

兩枚大頭針A和鳥可能插在直線_________上（選填“1”“2”“3”或"4”）。如果有幾塊寬度（圖中油的長度）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__________o（選填“變大”“變小”或“不變”）

【答案】⑴勻速直線0.8（X2）2大⑶1:4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。

⑵相鄰兩計數點間有四個點未畫出，則兩點的時間為7=5x：=0.1s

2

根據逐差法可知，小車的加速度大小為.="汽,,°=5.99+6.80+7.：2；：；62-4.38-5.20*001m/s2=0.80m/s

y1yXU.1

（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，所以即大頭針片和鳥在

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v可知，左、右兩個塔輪的角速度之比為1:2,根據尸=加「療

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石專做“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/的玻璃磚放在白紙上，描出玻璃枝的輪廓/2C,取走

玻璃磚，畫一條平行于/C的直線與邊交點標記為。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/C側透過玻璃磚觀察大頭針，發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o

（3）另一同學在8C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/官。，測出距離為.。

（4）若。=5，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/聲U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

邊重合），則測量值__真實值（填“大于”“等于”或“小于

【答案】光線在/C側發生了全反射巫小于

2

【詳解】[1]若在/C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NC側發生了全反射；

[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，。側發生全反射的位置位于，。的中點P處，由幾何關系可知sin<?=

if尸

聯立解得〃=亞

[3]若不小心將玻璃磚向前平移了少許，?。距離。測量值偏小，由上面分析可知，。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。

M一，優。才的

,Q04一一

I/：sjn。］

00.20.40.60.8

乙

(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8及A和鳥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，畫出的附'比實際向外側平移了一些，其他操作均正確無誤，并仍以。加

和附，為折射面畫出了光路圖

B.在實驗中將玻璃磚界和b"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a屋和6〃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。

【答案】⑴CD⑵B⑶1.5

【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6〃比實際向外側平移了一些，其他操作均正確無誤，并仍以加，和

附'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。屋和的間距畫得過窄，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.準確畫好玻璃成界面。詭和6〃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Bo

sin。

（3）由折射定律〃

sin%

變形得sin0=—sin6

2nX

可知圖線斜率為左='1=042

n0.63

所以〃=1.5

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，在白紙上放好玻璃枝，在弧形一側插

上兩枚大頭針《和A，并使4和6連線過半圓圓心O,再在另一側觀察，調整視線并插入兩枚大頭針巴和巴。

在紙上標出的大頭針位置和半圓形玻璃磚如圖2所示。

o

(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：0

(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”)。

【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

(3)將半圓形玻璃磚繞。點逆時針轉動了一個小角度7后，會使得入射角和折射角測量偏大，即&=&+/,

0=0+/

sin(6+/)

則折射率的測量值為〃=

sin(a+/)

1

cosyd--------siny

此時L迦叱smatan。

sin。1

nsin(cr+/)cos/+------smy

tana

因為e>a

故土＜1

n

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.圖甲測得玻璃枝折射率〃=里

PP'

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）若某單色光恰能使葩發生光電效應，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/,測出該單色光的條紋間距為Ax,可知該金屬的逸出功％=（已知光速為c,普朗克常量為〃）

【答案】（1）CD（2）等hcl

a/\x

PPf

【詳解】（1）AB.圖甲中根據折射定律，可得玻璃磚的折射率為"=——cin7=*D7=;P^P;'

sinrQQ

R

顯然，射入玻璃磚的光線入射角適當大些，尸P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Ax=。力，可知乙實驗僅將紅色濾光片換成藍色濾光片，波長幾減小，則相鄰

a

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□=-=—

aZa/\x

用該單色光照射金屬葩恰好能發生光電效應，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

w,hcl

【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￡=1.0m,則該種色光的波長是mo

乙

【答案】(1)A(2)14.5304.5*10一7

【詳解】(1)A.根據雙縫干涉條紋間距公式=

a

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Ao

(2)[1]手輪的讀數為%=14.5mm+3.0x0.01mm=14.530mm

[2]雙縫干涉條紋間距為Ax=&一'J。"__L212mm=1.5mm

n10-1

根據雙縫干涉條紋間距公式AX=|A

a

該種色光的波長為X=4△%="義10-3義1.5x10-3m=4.5x10一7m

L1

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。

光源凸透鏡濾光片單縫y縫遮光筒毛玻直屏目鏡

|.審------才--^[■?云--------:二二二

L二''

I，/,\.."1

]7\]i]

甲

(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工。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mmo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”)。

【答案】⑴平行⑵9.15察⑶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9mm+3x0.05mm=9.15mm

Y

[2]若4、8兩條亮紋中央間距為x,則條紋間距為Ax=,

根據故=。2

a

解得力=三

（3）條紋與分劃板中心刻線不平行時，實際值&實=Ar測cos。

e為條紋與分劃板中心豎直刻線間的夾角，則有Ax實＜Ax測

由于2=工4

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。

干涉圖樣

0.300.45

激光筆

雙縫組件放大圖

甲乙

14.0mm21.6mm

丙丁

（1）小星做實驗時，雙縫組件到墻壁距離為2.4m,兩次所用雙縫間距分別為0.30mm和0.45mm,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L2m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】⑴0.45675(2)C

【詳解】(1)[1]由雙縫干涉條紋間距公式心=。2可知，本實驗中條紋間距較小的圖丙對應的應為雙縫間距

a

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

a

0一21.6

可知d\xU/UX

Z=---=-------mm=675nm

L2400

(2)由雙縫干涉條紋間距公式以=。2可知，當雙縫與屏的間距減小時，條紋間距也減小。

a

故選Co

10.(2025?云南?模擬預測)某同學通過雙縫干涉實驗測量發光二極管(LED)發出光的波長。圖甲為實驗裝

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，手輪上的讀數為玉=2.145mm；當分劃板中心刻線對齊第5條亮條

紋中心，手輪上的讀數為無5=4177mm。完成下列填空:

(1)相鄰兩條亮條紋間的距離Ax=mm；

(2)根據可算出波長(填正確答案標號)；

A.2=――B.A=—AxC.A=---

dIdAx

(3)則待測LED發出光的波長為幾=nm(結果保留3位有效數字)。

【答案】(1)0.508(2)6(3)626

r-x4177-2145

【詳解】(1)相鄰兩條亮條紋間的距離為=_——mm=0.508mm

44

(2)根據相鄰兩條亮條紋間的距離與光的波長關系Ax=4彳可得波長為X=gAr

aI

故選Bo

7

(3)待測LED發出光的波長為X=4AX=°，45°X10o508x10-3m=626x10-m=626nm

I365.0xl0-3

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

加i=0.15s,通過光電門B的時間Af2=0?05s,兩光電門中心之間的距離s=40cm,則滑塊的加速度大小.

（結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）。

【答案】（1）0.10BC⑵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H=f=0.1m/s,%=：=0.3m/s

hh

2_2

滑塊的加速度大小a=±、=0.10m/s2

2s

[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BCo

(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Ax=華

a

增大條紋間距，可以減小雙縫間距力或增大雙縫到光屏的距離心

故選Ao

12.(2024?浙江金華?一模)在“用雙縫干涉測量光的波長”的實驗中。

圖1圖2

(1)圖1中的a、b、c三個位置對應的器材為

A.。是濾光片、b是單縫、c是雙縫

B.a是單縫、6是雙縫、c是濾光片

C.。是雙縫、6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。位置，

手輪的讀數如圖2乙所示，此時手輪的讀數為mmo

(3)已知雙縫間距為力雙縫到毛玻璃的距離為/,分劃板中心刻線對準。位置時手輪的讀數記作刈，繼續轉動

手輪，分劃板中心刻線對準6位置時手輪的讀數記作X2(X2>XI),則所測單色光的波長b(用題中物理

量符號表示)。

(4)為減小誤差，該實驗先測量〃個亮條紋的間距，再求出相鄰亮條紋間距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】⑴C⑵15.575/15.576/15.577/15.578(3)^^^(4)AD

41

【詳解】(1)圖1中的a、b、c三個位置對應的器材為。是雙縫、b是單縫、c是濾光片。故選C；

(2)手輪的讀數為15.5mm+0.01mmx7.5=15.575mm

（3）條紋間距Ax=三戶

根據Ax=4/l

a

可得）/"xj

4/

（4）減小誤差，該實驗先測量〃個亮條紋的間距，再求出相鄰亮條紋間距Ax,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。

【考向三：用油膜法估測油酸分子的大小】

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P、。質量相同，兩不等長細繩。、6一端分別與小球相連，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，穩定后，小球尸和小球。做勻速圓周運動，讀出力傳感器的示數

片和巴。

ba

Q/P

（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。、6的長度4和4B.小球的質量冽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。

【答案】(1)A(2)A(3)4/2=鳥4(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Ao

(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6的長度4和L

故選Ao

(3)設細繩長度為/,連接小球的細繩與豎直方向間的夾角為凡小球做圓周運動的半徑為，，細繩上的拉力

為尸，對某小球進行受力分析，則有sin6=]

Fsin0v

若角速度和質量一定時，向心力大小與半徑成正比，則有4

可得甲2=￡4

(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

結合上述分析可知，兩側e相等，半徑要相等，此時有4=4,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40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩定后將適量的琲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，體積為匕的所用油酸酒精溶液中純油酸的體積為匕，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琲子粉的淺盤中，待水面穩定后，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S=；可求得油酸分子的直徑為(用匕、

匕、%、〃、S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o

A.計算油膜面積時，舍去了所有不足一格的方格

B.水面上彈子粉撒得太多，油膜沒有充分展開

C.用注射器和量筒測外體積溶液滴數時多記錄了幾滴

【答案】⑴DABEC(2)71a2嬴(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40cm的淺盤里倒入約2cm深的水，待水面穩定后將適量的琲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5=71/

由于所用油酸酒精溶液每匕體積溶液中有純油酸體積匕，則溶液的濃度為x=?

用注射器和量筒測得體積為4的上述溶液有“滴，則一滴溶液中純油酸的體積為憶=五尤

V

油酸分子直徑為

聯立解得“=嘯

nSVx

(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"=2V

可知油酸分子直徑測量值偏大，故A正確；

B.水面上琲子粉撒得太多，油膜沒有充分展開，導致油膜面積測量值偏小，根據d=2V

可知油酸分子直徑測量值偏大，故B正確；

C.用注射器和量筒測外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4=?

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.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(阻值較小)，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/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，再撒入扉子粉

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】⑴C（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出聲音，正常情況下這種聲

音是清晰而有規律的，但若螺絲沒有擰緊，變壓器就會發出明顯的“嗡嗡”低鳴聲。故C正確。

故選Co

（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

故選Ao

（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，先撒入琲子粉，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，根據微=42

a

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