实验精练03 波、光、热实验（选考第16题）-2025年高考物理【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

实验精练03 波、光、热实验 一、单摆 1．公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g＝中求出g值，最后求出g的平均值． 设计如下所示实验表格 实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s－2) 重力加速度g的平均值/(m·s－2) 1 g＝ 2 3 2．图像法：由T＝2π得T2＝l，以T2为纵坐标，以l为横坐标作出T2－l图像．其斜率k＝，由图像的斜率即可求出重力加速度g. 3．选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1 m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球． 4．摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小． 5．摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆． 6．计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，要测n次全振动的时间 二、双缝干涉测量光的波长 1．将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示． 2．接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． 3．调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． 4．安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，两者间距5～10 cm，这时可观察白光的干涉条纹． 5．在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． 6．使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中心，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮条纹，两条纹间距为a＝|a2－a1|，则相邻两条亮条纹间的距离Δx＝＝. 7．测量头在使用时应使中心刻线对应着亮(暗)条纹的中心. 三、探究气体等温变化的规律 （1）实验过程： 1．如图所示组装实验器材． 2．利用注射器选取一段空气柱为研究对象，注射器下端的开口有橡胶套，它和柱塞一起把一段空气柱封闭． 3．把柱塞缓慢地向下压或向上拉，读取空气柱的长度与压强的几组数据．空气柱的长度l可以通过刻度尺读取，空气柱的长度l与横截面积S的乘积就是它的体积V.空气柱的压强p可以从与注射器内空气柱相连的压力表读取． （2）数据分析 1．作p－V图像 以压强p为纵坐标，以体积V为横坐标，用采集的各组数据在坐标纸上描点，绘出等温曲线，如图所示．观察p－V图像的特点看能否得出p、V的定量关系． 2．作p－图像 以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系． 3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比． （3）注意事项 1．改变气体体积时，要缓慢进行． 2．实验过程中，不要用手接触注射器的外壁． 3．实验前要在柱塞上涂抹润滑油． 4．读数时视线要与柱塞底面平行． 5．作p－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉． 四、折射率的测定 装置图： 1．原理：n= 2．操作步骤 (I)在桌面上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的两个边a和a'。 (2)在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线α的交点就是O,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，此时再插入第三个大头针C,使它把A、B都挡住，再插第四个大头针D,使它把前三个大头针都挡住。 (3)取下玻璃砖，把AB、CD用直线连接起来，分别交直线a、a'于O、O',再连接OO',用量角器得出入射角和折射角，如图甲所示，代入公式计算出玻璃的折射率。 3也可以作单位圆，如图乙所示，测量EF和GH的长度，用公式n=得出玻璃的折射率。 【例题】（2024•乐清市校级模拟）（1）杨同学在做双缝干涉实验时，测量相邻亮条纹间距，某次读数为10.30mm，则测量头上安装的测量仪器与以下哪种一致 （2）用传感器和计算机可以方便地描出平抛运动的物体的轨迹，设计原理如图1所示。从某点无初速释放物体（图中未画出），使其做平抛运动。物体每隔20ms可向四周发射红外脉冲，竖直平面内安放着红外接收装置B，B1，B2两个接收器各自测出收到红外脉冲的时间，并由此算出与物体的距离，在计算机屏幕上确定点迹，以此描绘出物体的轨迹。下列判断正确的是 （单选）。 A．物体应选择质量大体积大的球 B．物体做平抛运动起点一定在B1B2连线的正上方 C．计算机屏幕上记录一个点迹，需释放物体一次 D．屏幕上相邻点迹间速度变化量相同 难度：★★★ 建议时间：20分钟 1．（2024•金华模拟）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 （1）图1中的a、b、c三个位置对应的器材为 。 A．a是滤光片、b是单缝、c是双缝 B．a是单缝、b是双缝、c是滤光片 C．a是双缝、b是单缝、c是滤光片 （2）该同学正确操作后观察到的干涉条纹如图2甲所示，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a位置，手轮的读数如图2乙所示，此时手轮的读数为 mm。 （3）已知双缝间距为d，双缝到毛玻璃的距离为l，分划板中心刻线对准a位置时手轮的读数记作x1，继续转动手轮，分划板中心刻线对准b位置时手轮的读数记作x2（x2＞x1），则所测单色光的波长λ＝ （用题中物理量符号表示）。 （4）为减小误差，该实验先测量n个亮条纹的间距，再求出相邻亮条纹间距Δx。下列实验采用了类似方法的有 。 A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量 2．（2024•温州一模）（1）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，下列说法正确的是 。 A．若去掉铁芯，实验结果不会受到影响 B．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源 C．交变电流产生的磁场对铁芯有力的作用，可能使铁芯振动发出“嗡嗡”声 （2）某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先进行的操作是 。 A．断开导线A B．断开开关 C．取下电池 （3）下列说法正确的是 。 A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平 B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物 C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉 D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，可增加目镜中观察到的亮条纹个数 3．（2024•浙江二模）如图是小明同学在做“测定玻璃的折射率”的实验中所留下的图纸。如图（a）所示，该同学选用的玻璃砖前后两个光学面相互平行，a和a′分别是玻璃砖与空气的两个界面，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并插上大头针P3，使其挡住P2、P1的像；接着插上大头针P4，使其挡住P3和P2、P1的像，用“。”表示大头针的位置，这样P1、P2确定了射入玻璃砖的光线，P3、P4确定了射出玻璃砖的光线。 （1）根据以上信息，请你在图（a）中画出光路图。 （2）小明同学根据a界面测得的入射角θ1和折射角θ2的正弦值画出了如图（b）所示的图像，从图像可求得玻璃砖的折射率是 （保留两位有效数字）。 （3）如图（c）所示，若在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率与真实值相比将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 4．（2024•浙江模拟）某同学用如图1所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。 （1）为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，以下说法正确的是 。 A．要尽可能保持环境温度不变 B．实验过程中应缓慢地推动活塞 C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞 D．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油 （2）分别在环境温度为T1、T2（T1＜T2）时完成上述探究活动。图2各图能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是 。 （3）实验中发现，气体压强与体积的乘积pV越来越小，原因可能是 。 （4）该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出图像可能是图3中的 。（选填“A”、“B”或“C”） （5）该同学用第（4）问中图线与纵轴交点坐标（或坐标的绝对值）作为大米体积，由此求出大米的密度比真实值 。（选填“偏大”、“偏小”或“相等”） 5．（2024•鹿城区校级模拟）某同学通过图所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 ①将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则 （填“需要”或“不需要”）重做实验。 ②实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应选择 。 A．p﹣V图像 B．图像 C．图像 D．图像 ③选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图所示，忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则这颗冰糖的体积为 。 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2．作p－图像 以压强p为纵坐标，以为横坐标，在坐标纸上描点．如果p－图像中的各点位于过原点的同一条直线上，就说明压强p跟成正比，即压强与体积成反比．如果不在同一条直线上，我们再尝试其他关系． 3．实验结论：一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，其压强与体积的倒数成正比． （3）注意事项 1．改变气体体积时，要缓慢进行． 2．实验过程中，不要用手接触注射器的外壁． 3．实验前要在柱塞上涂抹润滑油． 4．读数时视线要与柱塞底面平行． 5．作p－图像时，应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布于直线两侧，偏离太大的点应舍弃掉． 四、折射率的测定 装置图： 1．原理：n= 2．操作步骤 (I)在桌面上铺一张白纸，把玻璃砖放在纸上，描出玻璃砖的两个边a和a'。 (2)在玻璃砖的一侧插两个大头针A、B,AB的延长线与直线α的交点就是O,眼睛在另一侧透过玻璃砖看两个大头针，此时再插入第三个大头针C,使它把A、B都挡住，再插第四个大头针D,使它把前三个大头针都挡住。 (3)取下玻璃砖，把AB、CD用直线连接起来，分别交直线a、a'于O、O',再连接OO',用量角器得出入射角和折射角，如图甲所示，代入公式计算出玻璃的折射率。 3也可以作单位圆，如图乙所示，测量EF和GH的长度，用公式n=得出玻璃的折射率。 【例题】（2024•乐清市校级模拟）（1）杨同学在做双缝干涉实验时，测量相邻亮条纹间距，某次读数为10.30mm，则测量头上安装的测量仪器与以下哪种一致 （2）用传感器和计算机可以方便地描出平抛运动的物体的轨迹，设计原理如图1所示。从某点无初速释放物体（图中未画出），使其做平抛运动。物体每隔20ms可向四周发射红外脉冲，竖直平面内安放着红外接收装置B，B1，B2两个接收器各自测出收到红外脉冲的时间，并由此算出与物体的距离，在计算机屏幕上确定点迹，以此描绘出物体的轨迹。下列判断正确的是 （单选）。 A．物体应选择质量大体积大的球 B．物体做平抛运动起点一定在B1B2连线的正上方 C．计算机屏幕上记录一个点迹，需释放物体一次 D．屏幕上相邻点迹间速度变化量相同 【解答】解：（1）测量头上安装的测量仪器是游标卡尺，根据数据可知分度值为0.05或0.02mm，故A正确，BC错误。 故选：A。 （2）A．为减小空气阻力影响，物体应选择质量大体积小的球，故A错误； B．物体做平抛运动起点不一定在B1、B2连线的正上方，故B错误； C．释放物体一次，计算机屏幕上记录一系列点迹，故C错误； D．平抛运动竖直方向做自由落体运动，屏幕上相邻点迹间时间相同，速度变化量相同，故D正确。 故选：D。 难度：★★★ 建议时间：20分钟 1．（2024•金华模拟）在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中。 （1）图1中的a、b、c三个位置对应的器材为 。 A．a是滤光片、b是单缝、c是双缝 B．a是单缝、b是双缝、c是滤光片 C．a是双缝、b是单缝、c是滤光片 （2）该同学正确操作后观察到的干涉条纹如图2甲所示，转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准a位置，手轮的读数如图2乙所示，此时手轮的读数为 mm。 （3）已知双缝间距为d，双缝到毛玻璃的距离为l，分划板中心刻线对准a位置时手轮的读数记作x1，继续转动手轮，分划板中心刻线对准b位置时手轮的读数记作x2（x2＞x1），则所测单色光的波长λ＝ （用题中物理量符号表示）。 （4）为减小误差，该实验先测量n个亮条纹的间距，再求出相邻亮条纹间距Δx。下列实验采用了类似方法的有 。 A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量 B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量 C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量 D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量 【解答】解：（1）图1中的a、b、c三个位置对应的器材为a是双缝、b是单缝、c是滤光片。故C正确，BA 错误。故选：C； （2）手轮的读数为15.5mm+0.01mm×7.5＝15.575mm （3）条纹间距 根据相邻明条纹间距公式有 可得 （4）A．“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中单摆周期的测量是测量至少30次全振动的周期然后取平均值，用的是累积放大测量取平均值，故A正确； B．“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验中合力的测量，采用的是等效思想，故B错误； C．“探究弹簧弹力与形变量的关系”的实验中弹簧的形变量的测量采用多次测量求平均值的方法，故C错误； D．“用油膜法估测油酸分子的大小”的实验中1滴油酸酒精溶液的体积测量采用的放大测量取平均值的方法，故D正确。 故选：AD。 2．（2024•温州一模）（1）在“探究变压器原、副线圈电压与匝数关系”的实验中，下列说法正确的是 。 A．若去掉铁芯，实验结果不会受到影响 B．为保证实验安全，原线圈应接低压直流电源 C．交变电流产生的磁场对铁芯有力的作用，可能使铁芯振动发出“嗡嗡”声 （2）某同学在完成上述实验后，采用如图所示的电路测量变压器原线圈的电阻（阻值较小），为保证电路中各元件安全，实验结束时，首先进行的操作是 。 A．断开导线A B．断开开关 C．取下电池 （3）下列说法正确的是 。 A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，斜槽轨道必须光滑且其末端水平 B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物 C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先滴入油酸酒精溶液，再撒入痱子粉 D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，可增加目镜中观察到的亮条纹个数 【解答】解：（1）A．在理想变压器中铁芯的作用是减小磁场的损失，若去掉铁芯，实验结果会受到影响，故A错误； B．为保证实验安全，原线圈应接低压交流电源，故B错误； C．交变电流产生的磁场，使变压器铁芯硅钢片产生涡电流，导致变压器振动而发出声音，正常情况下这种声音是清晰而有规律的，但若螺丝没有拧紧，变压器就会发出明显的“嗡嗡”低鸣声，故C正确。 故选：C。 （2）当通过线圈的电流急剧减小时，会产生较大自感电动势，阻碍电流的减小，因此在实验结束时，应先把并联在线圈上的电压表从电路中断开，否则断开开关瞬间会产生大电压烧毁电表，故应先断开导线A，故A正确，BC错误。 故选：A。 （3）A．图甲“验证动量守恒定律”实验中，只要保证小球每次从同一位置静止释放即可，斜槽轨道没有必要必须光滑，但其末端必须水平，故A错误； B．图乙“验证机械能守恒定律”实验中，应先接通打点计时器的电源，再释放重物，故B正确； C．图丙“用油膜法估测油酸分子的大小”实验中，先撒入痱子粉，再滴入油酸酒精溶液，故C错误； D．图丁“用双缝干涉实验测量光的波长”实验中，把滤光片由红色换成绿色，入射光的波长变短； 根据双缝干涉条纹间距公式可知，相邻条纹间距减小，可增加目镜中观察到的亮条纹个数，故D正确。 故选：BD。 故答案为：（1）C；（2）A；（3）BD。 3．（2024•浙江二模）如图是小明同学在做“测定玻璃的折射率”的实验中所留下的图纸。如图（a）所示，该同学选用的玻璃砖前后两个光学面相互平行，a和a′分别是玻璃砖与空气的两个界面，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针P1和P2，然后在另一侧透过玻璃砖观察，并插上大头针P3，使其挡住P2、P1的像；接着插上大头针P4，使其挡住P3和P2、P1的像，用“。”表示大头针的位置，这样P1、P2确定了射入玻璃砖的光线，P3、P4确定了射出玻璃砖的光线。 （1）根据以上信息，请你在图（a）中画出光路图。 （2）小明同学根据a界面测得的入射角θ1和折射角θ2的正弦值画出了如图（b）所示的图像，从图像可求得玻璃砖的折射率是 （保留两位有效数字）。 （3）如图（c）所示，若在实验过程中画出界面a后，不小心将玻璃砖向上平移了一些，导致界面a′画到图中虚线位置，而在作光路图时界面a仍为开始所画的，则所测得的折射率与真实值相比将 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【解答】解：（1）根据题意，画出的光路图如图所示： （2）根据折射定律 变形得 sinθ2﹣sinθ1图像斜率 结合sinθ2﹣sinθ1函数斜率的含义，图像的斜率 代入数据解得n＝1.6 （3）根据题意，所作光路图如图所示： 由图可知，入射角i不变，导致折射角r偏小，根据折射定律则可知，所测得的折射率将偏大。 故答案为：（1）见解析；（2）1.6；（3）偏大。 4．（2024•浙江模拟）某同学用如图1所示实验装置探究一定质量的气体发生等温变化时压强与体积的关系。将注射器活塞移动到体积最大的位置，接上软管和压强传感器，记录此时注射器内被封闭气体的压强p和体积V；推动活塞压缩气体，记录多组气体的压强和体积。 （1）为保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，以下说法正确的是 。 A．要尽可能保持环境温度不变 B．实验过程中应缓慢地推动活塞 C．实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞 D．实验前要在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油 （2）分别在环境温度为T1、T2（T1＜T2）时完成上述探究活动。图2各图能正确且直观地反映实验过程中，气体压强p随体积V变化规律的是 。 （3）实验中发现，气体压强与体积的乘积pV越来越小，原因可能是 。 （4）该同学用此装置测量大米的密度。他取少许大米，先用天平测出其质量，再将其装入注射器内，重复上述实验操作，记录注射器上的体积刻度V和压强传感器读数p，根据实验测量数据，作出图像可能是图3中的 。（选填“A”、“B”或“C”） （5）该同学用第（4）问中图线与纵轴交点坐标（或坐标的绝对值）作为大米体积，由此求出大米的密度比真实值 。（选填“偏大”、“偏小”或“相等”） 【解答】解：（1）A、保证注射器内封闭气体的温度不发生明显变化，环境温度不变，故A正确； B、实验过程中应缓慢地推动活塞，使气体温度始终与环境温度相同，故B正确； C、实验过程中要用手握紧注射器并快速推拉活塞，气体温度将升高，故C错误； D、在活塞与注射器壁间涂适量的润滑油作用是不漏气，不能保证温度不变，故选项D错误。 故选：AB。 （2）AB、对于一定质量的理想气体，当温度一定pV为定值，且温度越高，pV越大，故A错误、B正确； CD、对于一定质量的理想气体，当温度一定p与成正比，斜率即PV的乘积，故斜率越大温度越高，故C错误、D正确。 故选：BD。 （3）由克拉伯龙方程有：pV＝nRT，当温度不变时，即pV变小，n变小，气体漏气造成的。 （4）设大米的体积为V0，由理想气体方程得：k 或者变形后有：V，故BC错误，A正确。 故选：A。 （5）因为软管的存在，故V0偏大，由密度公式有：，所以密度偏小。 故答案为：（1）AB；（2）BD；（4）漏气；（5）A 偏小。 5．（2024•鹿城区校级模拟）某同学通过图所示的实验装置，利用玻意耳定律来测定一颗形状不规则的冰糖的体积。 ①将冰糖装进注射器，通过推、拉活塞改变封闭气体的体积和压强。若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则 （填“需要”或“不需要”）重做实验。 ②实验中通过活塞所在刻度读取了多组体积V及对应压强p，为了在xOy坐标系中获得直线图像，应选择 。 A．p﹣V图像 B．图像 C．图像 D．图像 ③选择合适的坐标后，该同学通过描点作图，得到直线的函数图像如图所示，忽略传感器和注射器连接处的软管容积，则这颗冰糖的体积为 。 【解答】解：①实验需要保持气体温度与质量不变，操作中，若实验过程中不慎将活塞拔出针筒，则必须废除之前获得的数据，重做实验，这是为了保持气体质量不变。 ②设冰糖的体积为V1，则气体的体积为V2＝V﹣V1 由玻意耳定律知P（V﹣V1）＝C 为了获得直线图像，应表示为 选择图像，故选C。 ③由函数关系结合图可知V1＝b 故答案为：①需要；②C；③b 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$