2026届高三物理二轮夯实基础专题训练24：波、光、热学实验

专题24 波、光、热学实验 用单摆测量重力加速度的大小 1．某实验小组利用单摆测当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。 (1)实验时用螺旋测微器测量小球直径，示数如图乙所示，则读数为________mm。 (2)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．摆线要选择细些的、伸缩性大些的，并且适当长一些 B．测量摆长时应将摆线长加上小球半径作为摆长 C．为了使单摆的周期大一些，方便测量，开始时要拉开摆球，使摆角较大 D．摆球振动稳定后，当摆球运动至最低点处开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期 (3)实验中，若直接使用公式计算重力加速度，发现某次测得的重力加速度的值偏大，其原因可能是________。 A．摆线具有弹性，摆动时绳子伸长 B．以摆线的长度作为摆长来进行计算 C．把次全振动时间误当成n次全振动时间 D．在加速上升的电梯中做此实验 (4)通过改变摆线的长度，该小组测得多组摆长L和对应的周期的平方，画出的图像如图丙所示，若图像的斜率为k，纵截距为b，可得当地的重力加速度大小为________。 2．如图1所示，某实验小组进行“用单摆测量重力加速度”实验。 (1)下面两种悬挂方式中，正确的是_________（填“甲”或“乙”）。 (2)如图2，用游标卡尺测得钢球的直径_________cm。 (3)计数时，应选择小球运动过程中的最_________（填“低”或“高”）点作为计时起点。 (4)下列操作可能导致重力加速度测量偏小的是_________。 A．绳长测量偏短 B．钢球未在同一竖直面内摆动 C．误将29次全振动数成了30次 (5)改变摆长，重新测量周期，多次实验后，做出图线，如图3所示。已知图中直线斜率为，则重力加速度的表达式_________。 (6)若采用（5）的实验方案，能否不测量小球的直径？________（填“能”或“不能”），并简述原因：________。 测定玻璃的折射率 1．在“测定玻璃的折射率”的实验中，先在白纸上放好玻璃砖，在玻璃砖的一侧插上两枚大头针和，然后在另一侧透过玻璃砖观察，插上大头针、，使挡住、的像，挡住和、的像。如图所示，和分别是玻璃砖与空气的两个界面，用“+”表示大头针的位置。图中AO表示经过大头针和的光线，该光线与界面交于O点，MN表示法线。 (1)请将光路图画完整________，并在图中标出光线进入玻璃砖发生折射现象的入射角和折射角； (2)该玻璃砖的折射率可表示为__________。（用和表示） (3)下列说法正确的是________。 A．玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中与间的距离大些 B．入射角应尽量小些 C．大头针、及、之间的距离应适当大些 D．如果某同学将玻璃界面和的间距画得过宽了，如图所示，其他操作正确，折射率的测量值将偏大 2．在“测玻璃的折射率”实验中。 (1)为了取得较好的实验效果，下列操作正确的是（　　） A．必须选用上下表面平行的玻璃砖 B．大头针应垂直地插在纸面上 C．选择的入射角应尽量小些 D．大头针和及和之间的距离适当大些 (2)甲同学在量入射角和折射角时，由于没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，为半径画圆，交延长线于C点，过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点，如图所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率___________； (3)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中，甲、乙两位同学在纸上画出的界面、与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示，其中甲同学用的是矩形玻璃砖，乙同学用的是梯形玻璃砖，他们的其他操作均正确，且均以、为界面画光路图，则甲同学测得的折射率与真实值相比___________；乙同学测得的折射率与真实值相比___________。（均选填“偏大”“偏小”或“不变”） 用双缝干涉测量光的波长 1．某物理兴趣小组的同学利用如图（a）所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图（b）是红光产生的干涉条纹，图（c）是通过目镜观测到测量头上的A、B两条纹的位置刻度。 (1)下列说法正确的是_____（填标号）. A．实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行 B．实验中还需测出单缝到光屏的距离 C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距变大 D．若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小 (2)已知双缝到光屏的距离，双缝间距，相邻两亮条纹中心间距为，则所测红光波长约为________ . 2．“用光传感器做双缝干涉的实验”装置图如图甲所示，光传感器可以把光的强度在轴上各点分布情况，通过计算机显示成图像。 (1)双缝挡光片应该是图甲中__________（填“”或“”）。 (2)光源有红光和绿光两种，其中红光在计算机屏幕上显示的图像是__________（填“乙”或“丙”） (3)某次实验中，已知双缝间距为，双缝到光传感器间的距离为，计算机上显示第1条明条纹中心的横坐标为，第5条明条纹中心的横坐标为，由以上数据可测得该单色光的波长是__________（保留三位有效数字）。 用油膜法估测分子的大小 1．(1)在做“用油膜法估测分子的大小”实验中，实验简要步骤如下： A．用公式，求出薄膜厚度，即油酸分子的大小 B．用浅盘装入约2cm深的水，然后将痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面 C．根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V D．用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数 E.将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上 F.将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）再根据方格的边长求出油膜的面积S 上述实验步骤的合理顺序是___________； (2)以上实验所用的油酸酒精溶液的浓度为每1000mL溶液中有纯油酸0.6mL，用注射器测得1mL上述溶液有80滴，把1滴该溶液滴入盛水的浅盘内，让油膜在水面上尽可能散开，得到油酸薄膜的轮廓形状和尺寸如图所示，图中正方形格的边长为1cm，则可求得： ①油酸薄膜的面积是___________cm2； ②一滴溶液中纯油酸的体积是___________mL； ③油酸分子的直径是___________m；（③的结果保留一位有效数字） (3)下列操作导致实验测得的油酸分子直径偏小的是_______ A．配制好的油酸酒精溶液放置太久 B．在计算油膜面积时，把凡是不足一格的格数都舍去 C．在计算注射器滴出的一滴油酸酒精溶液体积时，少数了一滴 D．油酸薄膜未充分散开 2．某同学做“用油膜法估测分子的直径”的实验。 (1)请选出需要的操作，并按正确操作的先后顺序排列起来：D______（用字母符号表示，第一步已经给出）。 A．B．C．D．E.F. (2)实验中使用到油酸酒精溶液，其中酒精的作用是________。 A．对油酸溶液起到稀释作用 B．有助于测量一滴油酸的体积 C．有助于油酸的颜色更透明便于识别 D．可使油酸和爽身粉之间形成清晰的边界轮廓 (3)已知实验室中使用的油酸酒精溶液每104mL溶液中含有1mL油酸，又用滴管测得每50滴这种油酸酒精溶液的总体积为1mL，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为1cm的正方形小格的纸上，如图所示。油酸分子的直径d=________m。（结果保留1位有效数字） (4)在该实验中，若测出的分子直径结果明显偏大，则可能的原因有________（多选）。 A．水面上爽身粉撒得较多，油酸膜没有充分展开 B．油酸酒精溶液配制的时间较长，酒精挥发较多 C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理 D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了5滴 (5)某同学利用所学知识和查阅的数据估算油酸分子直径。他把油酸分子看成紧密排列的球体，查阅得知油酸的密度ρ=0.90×103 kg/m3，油酸的摩尔质量M=0.28kg/mol，取阿伏加德罗常数NA=6.0×1023 mol-1，π=3.14，则油酸分子的直径约为________m（结果保留1位有效数字）。 探究等温情况下一定量的气体压强与体积的关系 1．实验小组利用如图甲所示的装置做“探究等温情况下一定量的气体压强与体积的关系”的实验。实验时用橡胶塞和柱塞封闭一段空气柱，向上拉动柱塞，获得多组空气柱的体积与压强的数据。据此回答下列问题： (1)关于本实验，下列说法正确的是__________。 A．读数时应该用手握住空气柱外的玻璃管，保持装置稳定 B．可以在柱塞上涂抹润滑油提高装置的气密性 C．应快速拉动柱塞然后读数，避免气体与外界发生热交换 (2)实验小组作出图像，若图像是一条过原点的直线，说明在温度不变的情况下，一定量的气体压强与体积成__________（选填“正比”或“反比”）。 (3)图乙是该实验小组在不同环境温度下，对同一段空气柱做实验得出的两条等温线和，对应的温度分别为、，则__________（选填“”“”或“”）。 2．用如图甲所示的装置来探究“气体等温情况下压强随体积变化的规律”。注射器内封闭了一定质量的气体，注射器导热性能良好。用细绳系住活塞，另一端跨过滑轮挂钩码。调节滑轮的高度，使细绳拉直时能水平。实验时依次挂上质量相同的钩码，通过注射器的刻度读出对应空气柱的体积。已知注射器的最大体积为Vm，刻度全长为L，每个钩码的质量均为m，重力加速度为g。 (1)关于本实验的操作，下列说法正确的是（　　） A．活塞要加适量润滑油，防止水平放置的注射器漏气 B．为防止注射器移动，挂钩码时可以用手握住注射器 C．挂上钩码可以立即读取空气柱体积 (2)根据测得的气体体积V和对应的钩码数n，作出图像，如图乙。若图线的纵轴截距为b，斜率大小为k，则大气压强p0=________（用题目中已知量表示）。 (3)若在增加钩码的过程中，室温升高，图线________弯曲（选填“不会”、“向上”或“向下”）。 专题24 波、光、热学实验 用单摆测量重力加速度的大小 1．(1)11.700/11.699/11.701 (2)BD (3)CD (4) 【详解】（1）读数为。 （2）A．摆线不能有伸缩性，应适当细些、长些，故A错误； B．摆长为摆线长加小球半径，故B正确； C．单摆测重力加速度的前提是摆角小于5°，故C错误； D．当摆球运动至最低点处开始计时，误差最小，50次全振动所用的时间t，则单摆周期，故D正确。 故选BD。 （3）根据，得 A．摆线具有伸缩性，则摆长测量值偏小，则g的测量值偏小，故A错误； B．以摆线的长度作为摆长来进行计算，摆长测量值偏小，则g的测量值偏小，故B错误； C．把次全振动时间误当成n次全振动时间，T的测量值偏小，则g的测量值偏大，故C正确； D．在加速上升的电梯中做此实验，等效重力加速度大于g，则g的测量值偏大，故D正确。 故选CD。 （4）[1][2]图丙中，图像交纵轴于正半轴，这是由于把摆线长当成摆长造成的，但这并不会改变图像的斜率，由，得 则 得 2．(1)甲 (2)1.06 (3)低 (4)A (5) (6) 能 小球直径不影响图线的斜率 【详解】（1）单摆实验要求摆长在摆动过程中保持不变。甲图中细线用夹子夹住，摆动时不容易滑动导致摆长变化；乙图中细线缠绕在横杆上，摆动时摆长会发生改变，故甲正确。 （2）游标卡尺主尺读数为 ，游标尺为 10 分度，第6条刻度线与主尺刻度线对齐，读数为 （3）小球在最低点时速度最大，经过该位置的时间极短，人眼对位置的判断误差对时间测量的影响最小，故应选择最低点作为计时起点。 （4）根据 可知 A．若绳长测量偏短，则的测量值偏小，导致 的测量值偏小，A 正确； B．钢球未在同一竖直面内摆动形成圆锥摆，根据 可知周期变小，导致 测量值偏大，B 错误； C．误将 29 次全振动数成 30 次，周期 测量值偏小，导致 测量值偏大，C 错误。 故选A。 （5）由单摆周期公式 可得 则 解得 （6）[1][2]设摆线长为，小球直径为，则实际摆长 代入周期公式得 由此可知 图线为线性关系，其斜率 仅通过斜率即可求出，与截距无关，故能不测量小球直径。 测定玻璃的折射率 1．(1) (2) (3)AC 【详解】（1）光路如图所示 （2）根据折射定律可得玻璃砖的折射率 （3）A．实验中，为了便于准确作出光路图，应使玻璃砖的宽度应尽量大些，即图中与间的距离大些，故A正确； B．实验中，为了便于测量折射角与入射角，入射角应尽量大些，故B错误； C．实验中，为了更加精准确定入射光线与折射光线，大头针、及、之间的距离应适当大些，故C正确； D．以实线作出实际光路图，用虚线作出测量光路图，如图所示 根据图像可知，光进入玻璃砖的入射角不变，测量时的折射角偏大，则折射率的测量值将偏小，故D错误。 故选AC。 2．(1)BD (2)1.6 (3) 偏小 不变 【详解】（1）A．玻璃上下表面不平行也能测出折射率，故A错误； B．为了减小误差，大头针应垂直地插在纸面上，故B正确； C．选择的入射角应尽量大一些，以减小测量误差，故C错误； D．大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些，可减小确定光线时产生的误差，故D正确。 故选BD。 （2）根据几何关系可得玻璃的折射率为 （3）[1]如图为在①图中分别作出的实际光路图（图中实线）和以 ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图（图中虚线） 比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知：折射角测量值偏大，则甲同学测得的折射率与真实值相比偏小； [2]②图中对折射率的测量无影响，即乙同学测得的折射率与真实值相比不变。 用双缝干涉测量光的波长 1．(1)AD (2)1008nm 【详解】（1）A．实验中，单缝和双缝必须平行，故A正确； B．由 可知，不需要测定单缝到光屏的距离，故B错误； C．将单缝向双缝移动一小段距离后，其他条件不变，干涉条纹间距不变，故C错误； D．滤光片允许对应颜色的光透过，绿光比红光的波长短，因此换用绿色滤光片时，相邻两亮条纹中心的距离将减小，故D正确。 故选AD。 （2）由 解得 根据螺旋测微器的读数规则可知A条纹位置刻度为，B条纹位置刻度为，则条纹间距 代入数据，可得红光的波长 2．(1)Q (2)丙 (3)520 【详解】（1）双缝实验原理图，如图所示。 题干中所给光源为单色光源，所以不需要滤光片，则根据先后顺序，为单缝挡光片，为双缝挡光片。 （2）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离 其中，为两缝到屏的距离，为两缝的间距，为光波的波长。 对于题干中的红光和绿光，、一样， 所以 乙图为绿光，丙图为红光。 （3）相邻两条亮（或暗）条纹之间的距离 代入数据得 用油膜法估测分子的大小 1．(1)BDCEFA (2) 117/118/119 (3)A 【详解】（1）油膜法估测分子的大小的步骤为：准备浅盘，测一滴溶液体积，计算一滴溶液中纯油酸的体积，描绘油膜形状，测油膜面积，算出薄膜厚度。故顺序为BDCEFA。 （2）[1] 由图示油膜可知，不足一半的方格舍去，超过一半的当做整体，油膜所占坐标纸的格数是118个，油膜的面积为 [2] 油酸酒精溶液中纯油酸的浓度为 一滴溶液中纯油酸的体积 [3] 油酸分子的直径 （3）A．配制好的油酸酒精溶液放置太久，酒精挥发导致溶液浓度变大，计算时仍按原浓度计算，纯油酸体积的计算值比真实值偏小，从而使直径测量值偏小，A正确； B．把凡是不足一格的格数都舍去，测量的面积值比真实值偏小，从而使得直径测量值偏大，B错误； C．少数了一滴， 会使计算出的一滴溶液的体积偏大，进而导致纯油酸体积偏大，从而使计算出的分子直径大，C错误； D．油酸未完全散开，面积偏小，故得到的分子直径将偏大，D错误。 故选A。 2．(1)BFEC (2)A (3) (4)AD (5) 【详解】（1）“油膜法估测油酸分子的大小”实验步骤为：配制酒精油酸溶液（记下配制比例）→测定一滴酒精油酸溶液的体积→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，由于题干要求从D开始故填BFEC。 （2）油酸溶于酒精，故酒精溶液的作用是对油酸溶液起到稀释作用，降低油酸表面张力，便于扩散，且控制油酸用量便于形成单分子层。 故选A。 （3）通过数油膜在纸上的格数可知，共约62个格，则油膜占有的面积约为 一滴酒精油酸溶液纯油酸的体积 油酸分子的大小 （4）A．水面上爽身粉撒得较多，油膜没有充分展开，测得的油膜面积偏小，由可知，测出的分子直径结果偏大，故A正确； B．油酸酒精溶液配制时间较长，酒精挥发较多，则溶液浓度增大，计算代入的浓度小于真实值，得到的分子直径将偏小，故B错误； C．计算油酸膜面积时，错将不足半格的方格作为完整方格处理，测得油膜面积偏大，由可知，测出的分子直径结果偏小，故C错误； D．求每滴油酸酒精溶液的体积时，1mL的溶液滴数少计了5滴，测得纯油酸的体积偏大，由可知，测出的分子直径结果偏大，故D正确。 故选AD。 （5）把油酸分子看作一个个球紧密排列，则有 解得油酸分子的直径约为 探究等温情况下一定量的气体压强与体积的关系 1．(1)B (2)反比 (3) 【详解】（1）A．用手握住玻璃管会改变封闭气体温度，破坏等温条件，故A错误； B．柱塞涂抹润滑油可以提高气密性，防止漏气，保证封闭气体质量不变，故B正确； C．快速拉动柱塞会使气体温度发生变化，需等待气体与外界完成热交换、温度恢复后再读数，故C错误。 故选B。 （2）​图像为过原点的直线，说明与成正比，因此温度不变时，一定质量气体的压强与体积成反比。 （3）根据理想气体状态方程 变形得 可知图像的斜率 斜率与温度成正比。由图乙可知，a的斜率更大，因此。 2．(1)A (2) (3)向下 【详解】（1）A．活塞加适量润滑油，可减小摩擦并防止漏气，保证气体质量不变，A正确。 B．用手握住注射器会使气体温度升高，违背“等温”条件，B错误。 C．挂上钩码后需等待活塞稳定、气体温度恢复室温后再读数，立即读数会因未平衡导致误差，C错误。 故选A。 （2）设活塞横截面积为 封闭气体压强为： 由玻意耳定律（为时的体积） 变形得： 对比 可得： 两式相除消去， 可得 （3）若室温升高，气体体积会膨胀（变大），对应变小。在相同钩码数下，比等温时更小，因此图线会向下弯曲。 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $