届高考备考物理二轮专题特训热学实验 光学实验解析版.docx
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届高考备考物理二轮专题特训热学实验光学实验解析版
热学实验 光学实验（原卷版）
1.在“探究气体压强与体积的关系”的实验中。
某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的原因可能是（ ）
序号
V（ml）
p（×105Pa）
p·V（×105Pa·ml）
1
20.0
1.0010
20.020
2
18.0
1.0952
19.714
3
16.0
1.2313
19.701
4
14.0
1.4030
19.642
5
12.0
1.6351
19.621
A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B.实验时环境温度升高了
C.实验时外界大气压强发生了变化
D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
2.（多选）图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。
在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sinr）与入射角正弦值（sini）的关系图象。
则下列说法正确的是（ ）
图
A.光由D经O到A
B.该玻璃砖的折射率n＝1.5
C.若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的
D.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为
3.现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：
待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。
实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上两个明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置。
（1）请在原图上作出光路图；
图
（2）计算玻璃砖的折射率的表达式为n＝________（用字母P和图中已知线段字母表示）。
4.某同学利用图所示装置测量某种单色光的波长。
实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
回答下列问题：
图
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。
则所测单色光的波长为________nm（结果保留3位有效数字）。
5.在观察光的双缝干涉现象的实验中：
（1）将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图9甲中的________。
图
（2）换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________（以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”）。
6.在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1____Δx2（填“＞”“＝”或“＜”）。
若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm。
7.如图所示，MN为半圆形玻璃砖的对称轴，O为玻璃砖的圆心，某同学在与MN平行的直线上插上两枚大头针P1、P2，在MN上插大头针P3，从P3一侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整P3位置使P3能同时挡住P1、P2的像，确定了的P3位置如图所示，他测得玻璃砖直径D＝8cm，P1、P2连线与MN之间的距离d1＝2cm，P3到O的距离d2＝6.92cm（取
＝1.73）。
画出光路图并求该玻璃砖的折射率。
图
8.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，
（1）以下几个主要的操作步骤相应要获得的实验数据是：
①配制油酸酒精溶液时，必须记录并算出________________。
②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……这一步是为了测出______________________________________________________________。
③用滴管将配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜的形状稳定后，……。
这一步是为了测出_____________________________________。
（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。
现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2。
由此估算出油酸分子的直径为________m（结果保留1位有效数字）。
9.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。
从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。
然后，接通电源使光源正常工作。
图
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。
某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙（a）所示，此时图丙（b）中游标尺上的读数x2＝________mm。
（2）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm。
10.某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上大头针P3和P4，使P3挡住P1、P2的像，P4也挡住P1、P2的像，在纸上标出的大头针位置和三棱镜轮廓如图所示。
图
（1）在图上画出对应的光路。
（2）为了测出三棱镜玻璃材料的折射率，若以AB为分界面，需要测量的量是______________________________________，在图上标出它们。
（3）三棱镜玻璃材料折射率的计算公式是n＝________。
（4）若在描绘三棱镜轮廓的过程中，放置三棱镜的位置发生了微小的平移（移至图中的虚线位置，底边仍重合），若仍以AB为分界面，则三棱镜玻璃材料折射率的测量值________真实值（填“大于”“小于”或“等于”）。
11.甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度的大小。
（1）甲组同学采用图甲所示的实验装置。
图
A.由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l，测得多组周期T和l的数据，作出l－T2图象，如图乙所示。
①实验得到的l－T2图象是________；
②小球的直径是________cm；
B.在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值________。
（填“偏大”“偏小”或“不变”）
（2）乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图丙所示，将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丁所示的v－t图线。
A.由图丁可知，该单摆的周期T＝________s；
B.更换摆线长度l后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2－l图线（l为摆线长），并根据图线拟合得到方程T2＝4.04l＋0.024。
由此可以得出当地的重力加速度g＝________m/s2。
（取π2＝9.86，结果保留3位有效数字）
12.用油膜法估算分子大小的实验中，首先需将纯油酸稀释成一定浓度的油酸酒精溶液，稀释的目的是________________________________________________________
____________________________________________________________________。
实验中为了测量出一滴已知浓度的油酸酒精溶液中纯油酸的体积，可以_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
为得到油酸分子的直径，还需测量的物理量是___________________________________
_____________________________________________________________________。
13.现用“探究气体压强与体积的关系”的实验来测量大气压强p。
注射器针筒已被固定在竖直方向上，针筒上所标刻度是注射器的容积，最大刻度Vm＝10mL。
注射器活塞已装上钩码框架，如图所示。
此外，还有一架托盘天平、若干钩码、一把米尺、一个针孔橡皮帽和少许润滑油。
图
（1）下面是实验步骤，试填写所缺的②和⑤。
①用米尺测出注射器针筒上全部刻度的长度L。
②_____________________________________________________________。
③把适量的润滑油抹在注射器的活塞上，将活塞插入外筒中，上下拉动活塞，使活塞与针筒的间隙内均匀地涂上润滑油。
④将活塞拉到适当的位置。
⑤________________________________________________________。
⑥在钩码框架两侧挂上钩码，记下挂上的钩码的质量m1，在达到平衡后，记下注射器中空气柱的体积V1。
在这个过程中不要用手接触注射器以保证空气柱温度不变。
⑦增加钩码的个数，使钩码的质量增大为m2，达到平衡后，记下空气柱的体积V2。
（2）计算大气压强p的公式是_____________________________________________。
（用已给的和测得的物理量表示，重力加速度为g）
14.
（1）如图所示的四个图反映“用油膜法估测分子的大小”实验中的四个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是________（用符号表示）。
图
（2）用油膜法测出油酸分子的直径后，要测定阿伏加德罗常数，还需要知道油滴的________。
A.摩尔质量B.摩尔体积
C.质量D.体积
（3）某同学实验中最终得到的计算结果和大多数同学的比较，数据偏大，对出现这种结果的原因，下列说法中可能正确的是________。
A.错误地将油酸酒精溶液的体积直接作为油酸的体积进行计算
B.计算油酸膜面积时，错将不完整的方格作为完整方格处理
C.计算油酸膜面积时，只数了完整的方格数
D.水面上痱子粉撒得较多，油酸膜没有充分展开
15.某同学利用单摆测量重力加速度。
（1）为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是________。
A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线
C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动
D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
（2）如图所示，在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1m的单摆。
实验时，由于仅有量程为20cm、精度为1mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL。
用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝________。
图
16.在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中：
（1）摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最________（填“高”或“低”）点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。
图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为________。
图
（2）用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。
O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为________m。
（3）若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝________。
（4）考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：
“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大”。
学生乙说：
“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________。
A.甲的说法正确
B.乙的说法正确
C.两学生的说法都是错误的
17.某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：
玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规，笔，白纸。
（1）下列哪些措施能够提高实验准确程度________。
A.选用两光学表面间距大的玻璃砖
B.选用两光学表面平行的玻璃砖
C.选用粗的大头针完成实验
D.插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些
（2）该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞如下图所示，其中实验操作正确的是________。
（3）该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点O为圆心作圆，与入射光线、折射光线分别交于A、B点，再过A、B点作法线NN′的垂线，垂足分别为C、D点，如图所示，则玻璃的折射率n＝________。
（用图中线段的字母表示）
图
热学实验 光学实验（解析版）
1.在“探究气体压强与体积的关系”的实验中。
某同学在实验中测得的数据在计算机屏幕上显示如下表所示，仔细观察“p·V”一栏中的数值，发现越来越小，造成这一现象的原因可能是（ ）
序号
V（ml）
p（×105Pa）
p·V（×105Pa·ml）
1
20.0
1.0010
20.020
2
18.0
1.0952
19.714
3
16.0
1.2313
19.701
4
14.0
1.4030
19.642
5
12.0
1.6351
19.621
A.实验时注射器活塞与筒壁间的摩擦力越来越大
B.实验时环境温度升高了
C.实验时外界大气压强发生了变化
D.实验时注射器内的气体向外发生了泄漏
【答案】 D
2.（多选）图甲为某同学利用半圆形玻璃砖测定玻璃折射率n的装置示意图，AO、DO分别表示某次测量时，光线在空气和玻璃中的传播路径。
在正确操作后，他利用测出的数据作出了图乙所示的折射角正弦值（sinr）与入射角正弦值（sini）的关系图象。
则下列说法正确的是（ ）
图
A.光由D经O到A
B.该玻璃砖的折射率n＝1.5
C.若由空气进入该玻璃砖中，光的波长变为原来的
D.若以60°角由空气进入该玻璃砖中，光的折射角的正弦值为
【解析】 由折射定律n＝
可知，sinr－sini图象的斜率的倒数表示折射率，所以n＝1.5>1，说明实验时光由A经过O到D，选项A错误，B正确；在由空气进入该玻璃砖时，光的频率不变，光的波长变为原来的
，选项C正确；以入射角i＝60°由空气进入该玻璃砖时，由折射定律n＝
，其折射角的正弦值为sinr＝
sini＝
×
＝
，选项D正确。
【答案】 BCD
3.现要估测一矩形玻璃砖的折射率n，给定的器材有：
待测玻璃砖、白纸、铅笔、大头针1枚、直尺、直角三角板。
实验时，先将直尺的一端O和另一点M标上两个明显的标记，再将玻璃砖平放在白纸上，沿其两个长边在白纸上画出两条直线AB、CD，再将直尺正面紧贴玻璃砖的左边缘放置，使O点与直线CD相交，并在白纸上记下点O、M的位置，如图所示，然后在右上方通过AB所在界面向左下方观察，调整视线方向，直到O点的像与M点的像重合，再在AB直线上插上大头针，使大头针挡住M、O的像，记下大头针P点的位置。
（1）请在原图上作出光路图；
图
（2）计算玻璃砖的折射率的表达式为n＝________（用字母P和图中已知线段字母表示）。
【解析】
（1）调整视线方向，当O点的像和M点的像重合时，从O点发出的光线经玻璃砖折射后与从M点发出的光线经AB面反射后重合。
在观察的一侧插上大头针，使大头针挡住M、O的像，则大头针的位置为折射光线射出玻璃砖的点和从M点发出的光线在AB面上的反射点，如图所示。
（2）折射率n＝
＝
＝
。
【答案】
（1）光路图见【解析】
（2）
4.某同学利用图所示装置测量某种单色光的波长。
实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹。
回答下列问题：
图
（1）若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________。
A.将单缝向双缝靠近
B.将屏向靠近双缝的方向移动
C.将屏向远离双缝的方向移动
D.使用间距更小的双缝
（2）若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝________。
（3）某次测量时，选用的双缝的间距为0.300mm，测得屏与双缝间的距离为1.20m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。
则所测单色光的波长为________nm（结果保留3位有效数字）。
【解析】
（1）相邻明（暗）干涉条纹的宽度Δx＝
λ，要增加观察到的条纹个数，即减小Δx，需增大d或减小l，因此应将屏向靠近双缝的方向移动，选项B正确。
（2）第1条到第n条暗条纹间的距离为Δx，则相邻暗条纹间的距离Δx′＝
，又Δx′＝
λ，解得λ＝
。
（3）由λ＝
，代入数据解得λ＝630nm。
【答案】
（1）B
（2）
（3）630
5.在观察光的双缝干涉现象的实验中：
（1）将激光束照在如图乙所示的双缝上，在光屏上观察到的现象是图9甲中的________。
图
（2）换用间隙更小的双缝，保持双缝到光屏的距离不变，在光屏上观察到的条纹宽度将________；保持双缝间隙不变，减小光屏到双缝的距离，在光屏上观察到的条纹宽度将________（以上均选填“变宽”“变窄”或“不变”）。
【解析】
（1）双缝干涉图样是平行且等宽的明暗相间的条纹，A图正确。
（2）根据Δx＝
λ知，双缝间的距离d减小时，条纹间距变宽；当双缝到屏的距离l减小时，条纹间距变窄。
【答案】
（1）A
（2）变宽 变窄
6.在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1____Δx2（填“＞”“＝”或“＜”）。
若实验中红光的波长为630nm，双缝与屏幕的距离为1.00m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5mm，则双缝之间的距离为________mm。
【解析】 双缝干涉条纹间距Δx＝
λ，红光波长长，所以红光的双缝干涉条纹间距较大，即Δx1＞Δx2.相邻条纹间距Δx＝
＝2.1mm＝2.1×10－3m，根据Δx＝
λ可得d＝
＝0.3mm。
【答案】 ＞ 0.3
7.如图所示，MN为半圆形玻璃砖的对称轴，O为玻璃砖的圆心，某同学在与MN平行的直线上插上两枚大头针P1、P2，在MN上插大头针P3，从P3一侧透过玻璃砖观察P1、P2的像，调整P3位置使P3能同时挡住P1、P2的像，确定了的P3位置如图所示，他测得玻璃砖直径D＝8cm，P1、P2连线与MN之间的距离d1＝2cm，P3到O的距离d2＝6.92cm（取
＝1.73）。
画出光路图并求该玻璃砖的折射率。
图
【解析】 光路图如图所示，
sini＝
＝
，得i＝30°
则∠OAB＝60°
OB＝OAsin60°＝3.46cm
根据几何关系有
P3B＝d2－OB＝3.46cm
tan∠BAP3＝
＝1.73，得∠BAP3＝60°
因此r＝180°－∠OAB－∠BAP3＝60°
据折射定律得n＝
，解得n＝1.73。
【答案】 1.73 光路图见解析
8.在“用油膜法估测分子的大小”的实验中，
（1）以下几个主要的操作步骤相应要获得的实验数据是：
①配制油酸酒精溶液时，必须记录并算出________________。
②用滴管取配制好的油酸酒精溶液，然后逐滴滴入量筒中，……这一步是为了测出______________________________________________________________。
③用滴管将配制好的油酸酒精溶液在水面上滴入1滴，待水面上形成的油膜的形状稳定后，……。
这一步是为了测出_____________________________________。
（2）将1cm3的油酸溶于酒精，制成300cm3的油酸酒精溶液；测得1cm3的油酸酒精溶液有50滴。
现取一滴该油酸酒精溶液滴在水面上，测得所形成的油膜的面积是0.13m2。
由此估算出油酸分子的直径为________m（结果保留1位有效数字）。
【解析】
（2）一滴油酸酒精溶液中油酸的体积为V＝
×
m3＝Sd，其中S＝0.13m2，故油酸分子的直径d＝
＝5×10－10m。
【答案】
（1）①油酸酒精溶液的浓度 ②一滴油酸酒精溶液的体积 ③一滴油酸酒精溶液中的油酸形成的单分子油膜的面积
（2）5×10－10
9.在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上，如图甲所示，并选用缝间距d＝0.2mm的双缝屏。
从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l＝700mm。
然后，接通电源使光源正常工作。
图
（1）已知测量头主尺的最小刻度是毫米，副尺上有50个分度。
某同学调整手轮后，从测量头的目镜看去，第一次映入眼帘的干涉条纹如图乙（a）所示，图乙（a）中的数字是该同学给各暗纹的编号，此时图乙（b）中游标尺上的读数x1＝1.16mm；接着再转动手轮，映入眼帘的干涉条纹如图丙（a）所示，此时图丙（b）中游标尺上的读数x2＝________mm。
（2）利用上述测量结果，经计算可得两个相邻明纹（或暗纹）间的距离Δx＝________mm；这种色光的波长λ＝________nm。
【解析】
（1）由游标尺的读数规则可知x2＝（15.0＋1×0.02）mm＝15.02mm。
（2）题图乙（a）中暗纹与题图丙（a）中暗纹间的间隔为6个，故Δx＝
＝2.31mm；由Δx＝
λ可知λ＝
＝660nm。
【答案】
（1）15.02
（2）2.31 660
10.某同学为了测量截面为正三角形的玻璃三棱镜的折射率，先在白纸上放好三棱镜，在棱镜的左侧插上两枚大头针P1和P2，然后在棱镜的右侧观察到P1和P2的像，当P1的像恰好被P2的像挡住时，插上
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