2025版高考物理二轮复习 第18讲　光学和热学实验

第18讲光学和热学实验高考专题辅导与测试·物理目录CONTENTS01洞悉·高频考点精研典型例题02演练·分层强化提升关键能力

洞悉·高频考点精研典型例题01

考点一光学实验实验装置图（示意图）归纳总结考查热点测量玻

璃的折

射率

①准备：画aa'，取O

点作法线MM'；画

AO，插P1、P2两根大

头针②插针：放玻璃砖，画bb'，观察，插P3、P4，注意：玻璃砖与白纸的相对位置不能改变③作折射光线：由P3、P4的位置确定出射光线O'B及出射点O'，连接O、O'得到折射光线OO'①考操作：插P3要使P3

挡住P1、P2的像，插P4

要使P4挡住P1、P2的像

和P3②考处理：连OO'，测θ1和θ2，根据计算、作图或单位圆法即可求得折射率③考注意点：大头针的间距要稍大一些，θ1不宜太大或太小；手不能触摸光学面；也不能把玻璃砖界面当尺子画界线等实验装置图（示意图）归纳总结考查热点用双缝

干涉实

验测量

光的波

长

①操作：调共轴，安

装单缝和双缝，放滤

光片，观察单色光的

干涉条纹②测波长：使分划板

中心刻线对齐第1条和

第n条亮条纹的中央，

记下此时手轮上的读

数①考操作：调各器件

的高度要使光沿遮光

筒轴线到达光屏，使

单缝与双缝平行、二

者间距约为5～10

cm②考读数：考测量头

读数③考计算：会计算相

邻条纹间距，根据公

式求出波长【典例1】

（2024·河北高考11题节选）某同学通过双缝干涉实验测量单

色光的波长，实验装置如图所示，其中测量头包括毛玻璃、游标尺、分划

板、手轮、目镜等。该同学调整好实验装置后，分别用红色、绿色滤光片，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尺读数，如表所示：单色光类别x1/mmx6/mm单色光110.6018.64单色光28.4418.08根据表中数据，判断单色光1为

（填“红光”或“绿光”）。绿光

【典例2】

（2024·安徽高考11题）某实验小组做“测量玻璃的折射率”

及拓展探究实验。（1）为测量玻璃的折射率，按如图甲所示进行实验，以下表述正确的一

项是

（填正确答案标号）。BA.

用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线a和a'B.

在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点O2C.

实验时入射角θ1应尽量小一些，以减小实验误差解析：

在白纸上画出一条直线a作为界面，把长方体玻璃砖放

在白纸上，使它的一个长边与a对齐。用直尺或者三角板轻靠在玻璃

砖的另一长边，按住直尺或三角板不动，将玻璃砖取下，画出直线a'

代表玻璃砖的另一边，而不能用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边

分别画出直线a和a'，故A错误；在玻璃砖一侧插上大头针P1、P2，眼

睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使P2把P1挡住，这样就可以确

定入射光线和入射点O1。在眼睛这一侧，插上大头针P3，使它把P1、

P2都挡住，再插上大头针P4，使它把P1、P2、P3都挡住，这样就可以

确定出射光线和出射点O2，故B正确；实验时入射角θ1应尽量大一

些，但也不能太大（接近90°），以减小实验误差，故C错误。（2）为探究介质折射率与光的频率的关系，分别用一束红光和一束绿光

从同一点入射到空气与玻璃的分界面。保持相同的入射角，根据实

验结果作出光路图，并标记红光和绿光，如图乙所示。此实验初步

表明：对于同一种介质，折射率与光的频率有关。频率大，折射

率

（填“大”或“小”）。大

＞考点二热学实验实验装置图（示意图）归纳总结考查热点用油膜法估测油酸分子的大

小

①配制：纯油酸1

mL中注入酒精，至500

mL线②计算：根据n滴体积，求每滴油酸酒精溶液体积V0③操作：爽身粉均匀撒在水面中心；用滴管将一滴油酸酒精溶液滴在水面上④描轮廓：油酸薄膜形状稳定后，描绘到玻璃板上①考计算：准确计算1滴油酸酒精溶液中纯油酸体积②考估算：正确估算油膜面积，估算分子大小③误差分析：爽身粉撒太多厚度不均，致油酸散不开等④考细节：再次实验时，应保持浅盘清洁，可用酒精清洗，用脱脂棉擦，用清水冲实验装置图（示意图）归纳总结考查热点探究等温

情况下一

定质量气

体压强与

体积的关

系

①考装置：竖直②考操作：抹润滑油、装橡胶套③考读数：读取气柱长④结论：如何得出结论【典例3】

（2024·湖北武汉模拟）（1）图1反映“用油膜法估测分子的

大小”实验中的4个步骤，将它们按操作先后顺序排列应是

（用符

号表示）；bcad解析：

用“用油膜法估测分子的大小”的实验步骤为：配制油酸酒精溶液→测定一滴油酸酒精溶液中纯油酸的体积→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。因此操作先后顺序排列应是bcad。（2）在做“用油膜法估测分子的大小”的实验中，将油酸溶于酒精，其

浓度为每1

000

mL溶液中有0.6

mL油酸。用注射器测得1

mL上述溶

液有75滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘里，待水面稳定后，画出油

膜的形状。如图2所示，坐标纸中正方形方格的边长为1

cm，试求：①油酸膜的面积是

cm2；1.3×102②每滴油酸酒精溶液中含有纯油酸的体积是

m3；③按以上实验数据估测出油酸分子的直径是

m。（结果均保留两位有效数字）8.0×10－126.1×10－10解析：①图中油酸膜中大约有131个小方格，则油酸膜的面积为S＝

132×12

cm2＝132

cm2≈1.3×102

cm2

（3）若阿伏加德罗常数为NA，油酸的摩尔质量为M。油酸的密度为ρ，则

下列说法正确的是

（填正确选项前字母）。A.1

kg油酸所含有分子数为ρNAB

【典例4】

（2024·广东深圳二模）如图所示，“探究气体等温变化规

律”的实验装置，用一个带有刻度的注射器及DIS实验系统来探究气体的

压强与体积的关系。实验中气体的质量保持不变，气体的体积可以从注射

器壁上的刻度直接读出，气体的压强由压强传感器精确测定。（1）为了减小实验误差，下列做法正确的是

⁠。A.

压缩气体时需要缓慢进行B.

封闭气体的容器需要密封良好C.

需要测出封闭气体的质量AB解析：

本实验的条件是温度不变、气体质量一定，所以压缩气

体时需要缓慢进行，且注射器密封性要好，故A、B正确；本实验研

究一定质量的气体压强与体积的关系，不需要测量气体的质量，故C

错误。（2）甲同学在做本实验时，按实验要求组装好实验装置，推动活塞使注

射器内空气柱从初始体积45.0

mL减到25.0

mL。实验过程中，读取

五组数据，气体体积直接从注射器的刻度读出并输入计算机。得到

的数据如下表所示：序号12345V/mL45.040.035.030.025.00.0220.0250.0290.0330.040p/kPa104.7117.6132.5153.1180.72.326

72.940

03.842

55.050

07.228

0pV/（kPa·mL）4

711.54

7044

637.54

5934

517.5

对于一定质量的气体，温度恒定时，

压强与体积成反比

（4）某同学发现pV乘积数值逐渐减小（如图），请分析产生此现象的原

因可能是：

⁠。实验过程中可能漏气了

演练·分层强化

提升关键能力

02

1.

（2024·浙江6月选考16题节选）如图所示，用“插针法”测量一等腰三

角形玻璃砖（侧面分别记为A和B、顶角大小为θ）的折射率。（1）在白纸上画一条直线ab，并画出其垂线cd，交于O点；（2）将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef；12345（3）在cd上竖直插上大头针P1和P2，从侧面B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）确定出射光线的位置

（选填“需要”或“不需要”）

第四枚大头针；P1和P2不需要解析：

要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3，故P3要遮挡住P1和P2的虚像。解析：

cd与ab垂直，则过P1、P2的光线与ab垂直，光垂直入射时传播方向不变，则可以确定ef边上的入射点，此时只需要找到折射光线上一点即可确定出射光线，故不需要插第4枚大头针。12345（5）撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线ef的夹角为α，则玻璃

砖折射率n＝

⁠。

123452.

（2024·北京东城一模）做“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验。（1）下列实验步骤的正确顺序是

（填写实验步骤前的序号）。a.往边长约为40

cm的浅盘里倒入约2

cm深的水，待水面稳定后将

适量的爽身粉均匀地撒在水面上b.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜

形状稳定c.将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，计算出油酸膜

的面积，根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油酸分子直径

的大小dabecd.用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒中，

记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由此计算出一滴油酸酒精

溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度计算出油酸的体积e.将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘在玻璃

板上12345解析：

实验过程应先用注射器将事先配好的油酸酒精溶液一

滴一滴地滴入量筒中，记下量筒内每增加一定体积时的滴数，由

此计算出一滴油酸酒精溶液的体积，再根据油酸酒精溶液的浓度

计算出油酸的体积，然后往边长约为40

cm的浅盘里倒入约2

cm深

的水，待水面稳定后将适量的爽身粉均匀地撒在水面上，再用注

射器将事先配好的油酸酒精溶液滴一滴在水面上，待薄膜形状稳

定，随后将玻璃板放在浅盘上，然后将油酸膜的形状用彩笔描绘

在玻璃板上，最后将画有油酸膜形状的玻璃板平放在坐标纸上，

计算出油酸膜的面积。根据油酸的体积和油酸膜的面积计算出油

酸分子直径的大小。即实验步骤的正确顺序是dabec。12345（2）实验中，所用油酸酒精溶液每V1体积溶液中有纯油酸体积V2，用

注射器和量筒测得V0体积的上述溶液有n滴，把一滴该溶液滴入盛

水的撒有爽身粉的浅盘中，待水面稳定后，得到油酸薄膜的轮廓

形状和尺寸如图所示，图中每个小正方形格的边长为a，则油酸薄

膜的总面积S＝

；可求得油酸分子的直径为

⁠

（用V1、V2、V0、n、S表示）。71a2

12345

12345（3）某同学实验中最终得到的油酸分子直径数据偏大，可能是因

为

⁠。A.

油膜中含有大量未溶解的酒精B.

计算油膜面积时，舍去了所有不足一格的方格C.

水面上爽身粉撒得太多，油膜没有充分展开D.

用注射器和量筒测V0体积溶液滴数时多记录了几滴BC12345

123453.

（2024·湖北武汉模拟）图（a）是用双缝干涉测量光的波长的实验

装置。（1）测量过程中，下列说法正确的是

⁠。A.

换用间距更大的双缝，相邻两亮条纹中心的距离增大B.

把绿色滤光片换成红色滤光片，相邻两亮条纹中心的距离增大C.

把屏向远离双缝的方向移动，相邻两亮条纹中心的距离减小B12345

12345（2）在某次测量中，测量头如图（b）所示，调节分划板的位置，使分

划板中心刻线对齐某亮条纹的中心，此时螺旋测微器的读数

为

mm；转动手轮，使分划板中心刻线向一侧移动到另

一条亮条纹的中心，由螺旋测微器再读出一读数。解析：

螺旋测微器的读数为1

mm＋13.0×0.01

mm＝1.130mm。1.13012345（3）若实验测得第1条亮条纹到第4条亮条纹中心间的距离x＝0.960

mm，已知双缝间距d＝1.5

mm，双缝到屏的距离l＝1.00

m，则对

应的光波波长λ＝

nm（保留3位有效数字）。480

123454.

（2024·江西南昌模拟）某同学用如图甲所示的装置验证查理定律，操作步骤简述如下：①将一装有细导管的橡皮塞塞住试管口封闭一定质量的气体，细导管的另一端接压强传感器；②将压强传感器与计算机相连，将一温度传感器也与计算机相连；③将适量热水（约80

℃）倒入大号烧杯中，并将试管浸入热水中至管口与水面相平，再将温度传感器浸没入水中；④在计算机上打开相应软件，等待水温缓慢下降，计算机将两传感器的示数拟合成一条曲线，如图乙所示为部分图线。12345（1）在实验误差允许的范围内，所得的图像是一条直线，说明一定质

量的气体，在体积不变时

。（填正确答案标号）A.

压强p与摄氏温度t成正比B.

压强p与摄氏温度t成一次函数B

12345（2）若实验过程中有