2015-2024年高考物理试题分类汇编：热学和光学实验（全国解析版）

专题28飘窗*常弯窠联

十年考情­探规律1

考点十年考情(2015-2024)命题趋势

考点1热学实验通过实验估测油酸分子的大

2024・上海•高考真题、2023•山东•高考真题、2020±

（10年4考）海•高考真题、2019•全国•高考真题小，学习测量微观物理量的思

2024•浙江•高考真题、2024•北京•高考真题、2024•河想和方法.

北•高考真题、2024•安徽•高考真题、2024•湖北•高考

考点2光学实验通过实验，观察光的干涉、衍

真题、2024•广东•高考真题、2023•广东•高考真题、

（10年6考）2023•海南•高考真题、2022•海南•高考真题、2021•浙射和偏振等现象，了解激光的

江•高考真题、2019•天津•高考真题、2019•全国•高考

特性，认识波动性.

真题、2018•浙江•高考真题、2018•浙江•高考真题

分考点•精准练上

考点01热学实验

L（2023•山东•高考真题）利用图甲所示实验装置可探究等温条件下气体压强与体积的关系。将带有刻度的

注射器竖直固定在铁架台上，注射器内封闭一定质量的空气，下端通过塑料管与压强传感器相连。活塞上

端固定一托盘，托盘中放入祛码，待气体状态稳定后，记录气体压强P和体积V（等于注射器示数V。与塑

料管容积AV之和），逐次增加祛码质量，采集多组数据并作出拟合曲线如图乙所示。

回答以下问题：

（1）在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一定质量的气

体。

A.P与V成正比B.P与5成正比

（2）若气体被压缩到V=10.0mL,由图乙可读出封闭气体压强为Pa（保留3位有效数字）。

（3）某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了AV,则在计算PV乘积时，他的计算结果与同组正

确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随P的增大而（填"增大'或"减小"）。

【答案】B2.04xlO5增大

【详解】（1）⑴在实验误差允许范围内，图乙中的拟合曲线为一条过原点的直线，说明在等温情况下，一

定质量的气体，P与1成正比。

故选B。

（2）⑵若气体被压缩到V=10.0mL,则有

1

mL=100x10-3mL-

V10.0

由图乙可读出封闭气体压强为

/?=2.04x10sPa

（3）[3]某组同学进行实验时，一同学在记录数据时漏掉了AV,则在计算PV乘积时，根据

p（V0+AV）-p^=pAV

可知他的计算结果与同组正确记录数据同学的计算结果之差的绝对值会随P的增大而增大。

2.（2020・上海•高考真题）在油膜实验中，均匀撒扉子粉有利于形成,便于记录数据。将一滴

体积为V的油酸酒精溶液滴入水中油膜充分散开后面积为S,溶液的浓度为“，估算该油酸分子的直径

为=

【答案】油酸分子层在水中边界清晰的轮廓等

kJ

【详解】⑴⑵在油膜实验中，均匀撒痒子粉有利于形成油酸分子层在水中边界清晰的轮廓，便于记录油酸

分子层的面积。纯油酸的体积

咻=vn

油酸分子直径

3.（2019•全国•高考真题）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.

【答案】使油酸在浅盘的水面上容易形成一块单分子层油膜把油酸酒精溶液一滴一滴地滴入小

量筒中，测出1mL油酸酒精溶液的滴数，得到一滴溶液中纯油酸的体积油膜稳定后得表面积S.

【详解】油膜法测量分子大小需要形成单分子油膜，故而需要减少油酸浓度；一滴油酸的体积非常微小不

易准确测量，故而使用累积法，测出N滴油酸溶液的体积匕用丫与N的比值计算一滴油酸的体积；由于

V

形成单分子油膜，油膜的厚度"可以认为是分子直径，故而还需要测量出油膜的面积S,以计算厚度用=《.

（2024•上海•高考真题）物质性质

实验是人类认识物质世界的宏观性质与微观结构的重要手段之一，也是物理学研究的重要方法。

4.通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为（）

A.W15mB.10一2mC.10~9mD.ICT6m

5.验证气体体积随温度变化关系的实验装置如图所示，用支架将封有一定质量气体的注射器和温度传感器

（2）下列有助于减小实验误差的操作是

A.实验前测量并记录环境温度B.实验前测量并记录大气压强

C.待温度读数完全稳定后才记录数据D.测量过程中保持水面高于活塞下端

【答案】4.C5.AC

【解析】4.通过“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验可推测油酸分子的直径约为10T°m或lO-m,故选

Co

5.（1）⑴实验过程中压强不变，根据

pvpv7c

T~r+273K-

可得

rr

V=—T=—（Z+273K）

PP

可知，在压强不变的情况下，气体体积与热力学温度成正比，与摄氏温度成一次函数关系，故A正确，BCD

错误。

故选A。

（2）[2]A.环境温度不影响实验数据，实验前测量并记录环境温度并不能减小实验误差，故A错误；

B.本实验压强不变，实验前测量并记录大气压强不能减小实验误差，故B错误；

C.待温度读数完全稳定后才记录数据，稳定后的数据更加接近真实数据，故能减小误差，故C正确；

D.测量过程中保持水面高于活塞下端不能减少误差，故D错误。

故选C„

考点02光学实验

1.（2024・浙江•高考真题）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0）的折射率。

①在白纸上画一条直线并画出其垂线cd,交于。点;

②将侧面A沿ab放置，并确定侧面B的位置ef

③在cd上坚直插上大头针P1和P2,从侧面8透过玻璃砖观察Pi和P2,插上大头针P3,要求P3能挡住—

（选填“PJ、叩2"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；

⑤撤去玻璃砖和大头针，测得出射光线与直线的夹角为a,则玻璃砖折射率公o

【答案】Pi和P2不需要学

sin”

【详解】③⑴要求P1和P2在一条光线上，该光线透过玻璃砖后过P3,故P3要能挡住P1和P2的虚像；

④[2]cd与浦垂直，则过P1和P2的光线与"垂直，光垂直入射时传播方向不变，可确定^边上的入射点，

此时只需要找到折射光线上的一点即可确定出射光线，不需要插第四枚大头针；

⑤⑶根据几何关系可知入射角为折射角为故

sin----a

\2）cosa

77——

sin0sin0

2.（2024•北京・高考真题）某同学测量玻璃的折射率，作出了如图所示的光路图，测出了入射角i和折射角

r，则此玻璃的折射率〃=。

【详解】根据折射定律有

sinz=nsinr

解得

sinz

n=———

sinr

7.（2024・河北•高考真题）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1所示，其中测量头

包括毛玻璃、游标尺、分划板、手轮、目镜等。

:铮滤光片华缝夕缝测量头

光源曾遮光筒

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

【详解】根据=可得

a

d\x

A=-----

L

由图表带入数据可知

羽=1864一10-60mm=i,6。8mm

5

AX=空史上2.928mm

25

故

Ax1<Ax2

则

4<4

已知绿光的波长小于红光波长，则单色光1是绿光。

8.（2024・安徽•高考真题）某实验小组做"测量玻璃的折射率”及拓展探究实验.

⑴为测量玻璃的折射率，按如图所示进行实验，以下表述正确的一项是。（填正确答案标号）

A.用笔在白纸上沿着玻璃砖上边和下边分别画出直线。和a'

B.在玻璃砖一侧插上大头针片、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使鸟把片挡住，这样就

可以确定入射光线和入射点。…在眼睛这一侧，插上大头针A，使它把々、心都挡住，再插上大头针鸟，

使它把匕、2、鸟都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点。2

C.实验时入射角4应尽量小一些，以减小实验误差

（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"）

⑶为探究折射率与介质材料的关系，用同一束微光分别入射玻璃砖和某透明介质，如图丙、丁所示。保持

相同的入射角％,测得折射角分别为4、4（%<%），则玻璃和该介质的折射率大小关系为〃飒_____n

"屏（填。"或此实验初步表明：对于一定频率的光，折射率与介质材料有关。

【答案】（1）B（2）大（3）>

【详解】（1）A.在白纸上画出一条直线。作为界面，把长方体玻璃砖放在白纸上，使它的一个长边与。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。'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。和"，故A错误；

B.在玻璃砖一侧插上大头针［、P2,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，使乙把A挡住，这样就可以

确定入射光线和入射点。I。在眼睛这一侧，插上大头针鸟，使它把4、2都挡住，再插上大头针乙，使它

把4、2、乙都挡住，这样就可以确定出射光线和出射点。2，故B正确；

C.实验时入射角〃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；

故选Bo

（2）由图乙可知，入射角相同，绿光的折射角小于红光的折射角，根据光的折射定律

sina

n=-----

sin/3

可知绿光的折射率大于红光的折射率，又因为绿光的频率大于红光的频率，所以频率大，折射率大。

（3）根据折射定律可知，玻璃的折射率为

sina,

/璃=­

sin%

该介质的折射率为

其中

所以

9.（2024・湖北・高考真题）某同学利用激光测量半圆柱体玻璃砖的折射率，具体步骤如下:

v/mrr

图⑶51015202530x/mm

图（b）

①平铺白纸，用铅笔画两条互相垂直的直线A4'和班'，交点为。。将半圆柱体玻璃砖的平直边紧贴A4',

并使其圆心位于。点，画出玻璃砖的半圆弧轮廓线，如图（a）所示。

②将一细激光束沿C。方向以某一入射角射入玻璃胸，记录折射光线与半圆弧的交点M。

③拿走玻璃砖，标记C。光线与半圆弧的交点P。

④分别过〃、尸作3方的垂线MM'、PP',M'、P是垂足，并用米尺分别测量MM'、PP的长度元和y。

⑤改变入射角，重复步骤②③④，得到多组尤和y的数据。根据这些数据作出v-x图像，如图（㈠所示。

⑴关于该实验，下列说法正确的是（单选，填标号）。

A.入射角越小，误差越小

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差

C.选择圆心。点作为入射点，是因为此处的折射现象最明显

（2）根据V-x图像，可得玻璃砖的折射率为—（保留三位有效数字）。

⑶若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测量结果—（填"偏大""偏小"或"不

变"）。

【答案】（1）B（2）L57（3）不变

【详解】（1）A.入射角适当即可，不能太小，入射角太小，导致折射角太小，测量的误差会变大，故A错

误；

B.激光的平行度好，比用插针法测量更有利于减小误差，故B正确；

C.相同的材料在各点的折射效果都一样，故C错误。

故选Bo

（2）设半圆柱体玻璃砖的半径为R,根据几何关系可得入射角的正弦值为

sini=—

R

折射角的正弦值为

.X

sinr=—

R

折射率

sinz

n=———2

sinrx

可知y-x图像斜率大小等于折射率，即

（3）根据（2）中数据处理方法可知若描画的半圆弧轮廓线半径略大于玻璃砖的实际半径，则折射率的测

量结果不变。

10.（2024•广东•高考真题）下列是《普通高中物理课程标准》中列出的三个必做实验的部分步骤，请完成

实验操作和计算。

⑴图甲是"探究加速度与物体受力、物体质量的关系"实验装置示意图。图中木板右端垫高的目的是—O

图乙是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出。打

点计时器电源频率为50Hz,则小车的加速度大小为—m/s2（结果保留3位有效数字）。

（2）在“长度的测量及其测量工具的选用"实验中，某同学用50分度的游标卡尺测量一例柱体的长度，示数如

图丙所示，图丁为局部放大图，读数为—cm。

456cm

023△.

T

⑶在"用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏。遮光筒不可

调节。打开并调节—=使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮。取下光屏，装上单缝、双缝和测量头。调节

测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到—O

【答案】⑴平衡摩擦力2.86（2）4.108⑶光源干涉条纹

【详解】（1）[1]木板右端抬高的目的是平衡摩擦力；

⑵小车的加速度大小

(16.29+13.43+10.59-7.72-4.88-2.01)x展

am/s2=2.86m/s2

9x0.12

（2）游标卡尺读数为

4.1cm+4x0.02mm=4.108cm

（3）[1]⑵在“用双缝干涉实验测量光的波长”实验调节过程中，在光具座上安装光源、遮光筒和光屏，遮光

筒不可调节，打开并调节光源，使光束沿遮光筒的轴线把光屏照亮，取下光屏，装上、双缝和测量头，调

节测量头，并缓慢调节单缝的角度直到目镜中观察到干涉条纹。

11.（2023,广东•高考真题）某同学用激光笔和透明长方体玻璃砖测量玻璃的折射率，实验过程如下：

（1）将玻璃砖平放在水平桌面上的白纸上，用大头针在白纸上标记玻璃砖的边界

（2）①激光笔发出的激光从玻璃砖上的M点水平入射，到达^面上的。点后反射到N点射出.用大头针

在白纸上标记。点、M点和激光笔出光孔。的位置

②移走玻璃砖，在白纸上描绘玻璃砖的边界和激光的光路，作连线的延长线与^面的边界交于P点，

如图（a）所示

图(a)

③用刻度尺测量尸河和的长度4和“2.尸M的示数如图（b）所示，4为cm。测得乙为3.40cm

P._____________________・M

-IIII|IIIIIIIII|IIIIIIIII|/

0cm12）

图（b）

（3）利用所测量的物理量，写出玻璃砖折射率的表达式，=；由测得的数据可得折射率"为

（结果保留3位有效数字）

测量值-真实值

（4）相对误差的计算式为5=xlOO%。为了减小4、4测量的相对误差，实验中激光在M

一真实值

点入射时应尽量使入射角o

【答案】2.25牛1.51稍小一些

【详解】（2）③⑴刻度尺的最小分度为0.1cm,由图可知，4为2.25cm；

（3）⑵⑶玻璃砖折射率的表达式

fM

sini_MP_OM_d2

带入数据可知

“="1.51

2.25

测量值-真实值

（4）⑷相对误差的计算式为5=X100%,为了减小4、4测量的相对误差，实验中4、d

真实值2

要尽量稍大一些，即激光在〃点入射时应尽量使入射角稍小一些。

12.（2023•海南•高考真题）用激光测玻璃砖折射率的实验中，玻璃砖与屏尸平行放置，从另一侧用激光笔

以一定角度照射，此时在屏上的S/处有激光点，移走玻璃砖，光点移到S2处，回答下列问题：

（1）请画出激光束经玻璃折射后完整的光路图_______;

（2）已经测出=OA=h,SiS2=Is,则折射率"=（用//、12、刀表示）；

（3）若改用宽4更小的玻璃砖做实验，则S/S间的距离会（填"变大"，"变小"或"不变"）。

4Ja-4)~+6

【答案】变小

【详解】（1）⑴根据题意画出光路图如下图所示

（2）设光线在C点的入射角为。、折射角为a,根据折射定律有

ns\v\O=sin。

由于射入玻璃砖的入射角是射出玻璃砖的折射角，则

SiS2=CB

根据几何关系可知

sin。=

sinci=-.1~

联立解得

（「自）用忑

（3）[3]若改用宽H更小的玻璃砖做实验，则画出光路图如下

可看出S/S2间的距离变小。

13.（2012•福建•高考真题）在"用双缝干涉测光的波长”实验中（实验装置如图）:

光源滤光片单缝双缝遮光筒屏

]::一，]

UU

（1）下列说法哪一个是错误的。（填选项前的字母）

A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝

B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐

C.为了减少测量误差，可用测微目镜测出〃条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距

（2）测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为mm。

婕I

【答案】A1.970

【详解】调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，不放单缝和双缝，A错误，符合题意;

B.测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐，B正确，不符合题意;

C.为了减小测量误差，可用测微目镜测出〃条亮纹中心间的距离求出相邻两条亮纹间距

a

A4x=——

n—

进而应用

\x=-A.

d

计算波长，C正确，不符合题意。

故选Ao

（2）[2]由图可知示数为

(1.5+47.0x0.0l)mm=1.970mm

14.（2022•海南•高考真题）在用双缝干涉测量光的波长的实验中，如图所示，贝

①a、b分别是（）

A.单缝和双缝B.双缝和单缝C.单缝和单缝D.双缝和双缝

②如果双缝间距是d,双缝到毛玻璃的距离是L第一条亮纹到第六条亮纹间距是x,则光的波长是

（用x、d、L表示）

光源滤光片I遮尤弋

°目镜

毛玻璃

dx

【答案】A

~5L

【详解】①⑴由双缝干涉原理可知，先用滤光片得到单色光，然用单缝得到细长的光源，最后用双缝得到

两束相干光，故心。分别单缝和双缝。

故选Ao

②[2]第一条亮纹到第六条亮纹间距是X,则相邻亮条纹间距为

,x

Ax=一

5

T0

根据Ax=J可得光的波长是

a

oAxddx

X=------

L5L

15.（2021•浙江•高考真题）小明同学在做“测定玻璃的折射率"实验时，发现只有3枚大头针，他把大头针4

2、C插在如图所示位置，并测出了玻璃的折射率。请在答题纸相应方框中画出光路图，标出入射角i和折

射角r,并写出折射率〃的计算式

sini

n=-------

sinr

16.（2021,浙江•高考真题）图示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置。实验中:

①观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是=（单选）

A.旋转测量头B.增大单缝与双缝间的距离C.调节拨杆使单缝与双缝平行

②要增大观察到的条纹间距，正确的做法是（单选）

A.减小单缝与光源间的距离B.减小单缝与双缝间的距离

C.增大透镜与单缝间的距离D.增大双缝与测量头间的距离

【答案】CD

【详解】①[1]若粗调后看不到清晰的干涉条纹，看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝

不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行。

故选C。

②⑵根据

AI,

△%——A

d

可知要增大条纹间距可以增大双缝到光屏的距离I,减小双缝的间距d;

故选D。

17.（2019・天津・高考真题）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.插在玻璃成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

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MV'的垂线，垂足分别为C、D点,如图所示，则玻璃的

折射率”=.（用图中线段的字母表示）

AC

【答案】ADD

【详解】采用插针法测定光的折射率的时候，应选定光学表面间距大一些的玻璃砖，这样光路图会更加清

晰，减小误差，同时两枚大头针的距离尽量大一些，保证光线的直线度，因此AD正确，光学表面是否平行

不影响该实验的准确度，因此B错误，应选用细一点的大头针因此C错误.

根据光的折射定律可知当选用平行的玻璃砖时出射光和入射光应是平行光，又因发生了折射因此出射光的

出射点应相比入射光的延长线向左平移，因此D正确，ABC错误

由折射定律可知折射率〃=受需1,有，S2。。卷，联立解得”募

18.（2019•全国•高考真题）某同学利用图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:

（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/,测得第1条暗条纹到第〃条暗条纹之间的距离为Ax,则

单色光的波长限;

（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）。

\X'd

【答案】B/“।”630

【详解】（1）⑺相邻两亮（暗）干涉条纹的/卡丁，要增加观察到的条纹数，即/x越小，需增大d或减小

a

I,因此应将屏向靠近双缝的方向移动，或使用间距更大的双缝，故A、C、D错误，B正确;

(2)[2]由

AxAl

n-1d

得

6?Ax

(n-1)/

（3）⑶所测单色光的波长

O.3xlO-3mx7.56xlO-3m

d\xa6.3xICT，m=630nm

(4一1)x1.2m

19.（2018•浙江•高考真题）（1）细丝和单缝有相似的衍射图样，在相同条件下，小明用激光束分别垂直照

射两种不同直径的细丝I和细丝II，在光屏上形成的衍射图样如图中a