2027届高考物理一轮复习·实验探究专题：3 热学、光学、传感器实验篇 能力提升题

**基本信息** 聚焦热学、光学、传感器核心实验，通过基础-中档-压轴三级题量设计，系统整合实验原理理解、误差分析与数字化数据处理方法，强化科学探究与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |热学实验|实验12-13（油膜法、气体定律）|方格法面积测量、p-1/V图像分析、传感器数据处理|从分子估测到气体状态方程，通过图像斜率与误差分析建构实验模型| |光学实验|实验14-15（全反射、双缝干涉）|临界角法测折射率、条纹间距计算、白光干涉分析|基于光的传播规律，从单一色光到白光干涉，深化波动光学应用| |传感器实验|实验19（热敏、压力传感器）|NTC特性分析、应变片与电容式原理、电路设计|结合电阻定律与电容公式，实现非电学量到电学量的转化，培养科学思维|

高考物理实验探究专题训练（套装） · 第3册：热学·光学·传感器实验篇 — 高考物理实验探究专题训练 — 第 3 册 热学·光学·传感器 实验篇 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 适用对象：2027届新高三师生（一轮复习阶段） 覆盖实验：5个核心实验（实验12~15、实验19） 题量结构：20题（基础8 + 中档8 + 压轴4） 命题导向：紧扣2026高考实验考查趋势 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 目 录 目 录 2 第二部分 能力提升题 3 第8题 （8分）[中档] 实验12：油膜法——方格法测量面积改进 3 第9题 （8分）[中档] 实验13：探究气体等温变化的规律 4 第10题 （8分）[中档] 实验13：用压强传感器探究等容变化（查理定律拓展） 5 第11题 （8分）[中档] 实验14：全反射法测折射率（临界角法） 6 第12题 （8分）[中档] 实验15：用双缝干涉实验测定光的波长 6 第13题 （8分）[中档] 实验15：白光双缝干涉条纹特征分析 7 第14题 （8分）[中档] 实验19：探究传感器的原理与应用 7 第15题 （8分）[中档] 实验19：压力传感器原理（应变片与电容式） 8 第二部分 能力提升题解析 9 第8题 [中档] 实验12：油膜法——方格法测量面积改进 9 第9题 [中档] 实验13：探究气体等温变化的规律 11 第10题 [中档] 实验13：用压强传感器探究等容变化（查理定律拓展） 12 第11题 [中档] 实验14：全反射法测折射率（临界角法） 14 第12题 [中档] 实验15：用双缝干涉实验测定光的波长 15 第13题 [中档] 实验15：白光双缝干涉条纹特征分析 16 第14题 [中档] 实验19：探究传感器的原理与应用 18 第15题 [中档] 实验19：压力传感器原理（应变片与电容式） 19 附录 21 附录一 答案速查表 21 （在Word中按 Ctrl+A 全选后按 F9 可更新目录页码） 第二部分 能力提升题 （共8题，每题8分，共64分。考查实验原理理解、误差分析和图像法处理数据） 第8题 （8分）[中档] 实验12：油膜法——方格法测量面积改进 在"用油膜法估测分子的大小"实验中，油膜形状通常不规则，面积测量是误差的主要来源。某实验小组用方格法改进面积测量。 （1）将玻璃板覆盖在水槽上方，用彩笔描出油膜边界轮廓。将描有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上（每格边长1.0cm）。计数规则为：完整格子计1，跨越边界超过半格计1、不足半格不计、恰好半格计0.5。某次实验中完整格数186格，跨越边界超过半格28格，恰好半格12格。则油膜面积S = ______cm2 = ______m2。 （2）该组同学用同一浓度溶液重复实验3次，测得油膜面积分别为S1 = 300cm2、S2 = 315cm2、S3 = 322cm2。三次面积存在差异的原因是______________________________。 （3）已知油酸酒精溶液浓度1:2000（体积比），每滴体积0.025mL。取三次面积平均值计算分子直径d = ______m（保留2位有效数字）。 （4）相比直接用米尺测量"最大长度×最大宽度"估算面积，方格法的优势是______________________________。为进一步减小面积测量误差，可以______________________________。 答：___________________________________________ 第9题 （8分）[中档] 实验13：探究气体等温变化的规律 某实验小组用注射器探究一定质量气体在等温条件下压强与体积的关系。注射器活塞固定在竖直支架上，通过活塞上的压强传感器读取气体压强p，从注射器刻度读取气体体积V。 （1）实验中需要缓慢移动活塞，不能快速推拉，原因是______________________________。 （2）某次实验中，活塞横截面积S = 1.0cm2，活塞质量m = 50g。当活塞在竖直方向静止时（活塞上方无外加力），封闭气体的压强p = ______Pa（外界大气压p0 = 1.01 × 105Pa，g取10m/s2）。 （3）该组同学测得多组p、V数据后，作出p-1/V图像。若气体遵循玻意耳定律，p-1/V图像应为一条过______的直线，其斜率k = ______（用p、V表示）。 （4）若实验环境温度在过程中升高了2°C，则p-1/V图像的斜率将______（填"变大""变小"或"不变"）。 答：___________________________________________ 第10题 （8分）[中档] 实验13：用压强传感器探究等容变化（查理定律拓展） 某实验小组用压强传感器和温度传感器探究一定质量气体在等容条件下压强与温度的关系。密封烧瓶（容积不变形）浸入水浴中，改变水浴温度，待热平衡后记录压强p和温度t。 序号 1 2 3 4 5 6 t/°C 0 20 40 60 80 100 p/×10⁵Pa 0.93 1.00 1.07 1.14 1.21 1.28 （1）以热力学温度T = ______为横坐标，p为纵坐标作p-T图像。若遵循查理定律，p-T图像为过______的直线。 （2）若p-T图像斜率k = 0.00341×105Pa/K，纵截距b = 0.93×105Pa，估算绝对零度T0 = ______K（保留3位有效数字）。 （3）若烧瓶受热膨胀（容积随温度升高增大），则p-T图像斜率将______（填"偏大"或"偏小"），导致估算的T0______。 （4）若用p-t（摄氏温度）图像代替p-T图像，图线形状为______，其横截距的物理意义为______。 答：___________________________________________ 第11题 （8分）[中档] 实验14：全反射法测折射率（临界角法） 某同学用半圆形玻璃砖（半径R = 5.0cm，圆心O）和激光笔测定折射率。激光从弧面沿半径方向射入，在平边ab处发生折射和全反射。 （1）激光沿半径入射弧面时方向______（填"改变"或"不改变"），原因是______________________________。 （2）在平边ab处，光从______射向______。逐渐增大入射角θ，当θ = θc时发生全反射，折射角 = ______°，θc称为______角。 （3）若θc = 41.8°（sin41.8° ≈ 0.666），则n = ______（保留3位有效数字）。 （4）三块不同材料的临界角θc1 > θc2 > θc3，对应n1、n2、n3。下列正确的是______。 A. n1 < n2 < n3 B. θc越大，n越小 C. n1·sinθc1 = n2·sinθc2 = n3·sinθc3 = 1 D. 折射率越大的材料越容易发生全反射 答：___________________________________________ 第12题 （8分）[中档] 实验15：用双缝干涉实验测定光的波长 在"用双缝干涉实验测定光的波长"实验中，装置包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头。 （1）需测量的物理量有：双缝到屏距离l、双缝间距d和______。用______测l，用______读取条纹间距。 （2）单缝的作用是______________________________，滤光片的作用是______________________________。 （3）已知d = 0.20mm，l = 0.800m。测量头读数：第1条亮纹x1 = 0.5mm，第7条亮纹x7 = 13.7mm。则Δx = ______mm，λ = ______nm（保留3位有效数字）。 （4）l增大→Δx______；d减小→Δx______。 答：___________________________________________ 第13题 （8分）[中档] 实验15：白光双缝干涉条纹特征分析 在双缝干涉实验中，若不用滤光片，直接用白光照射双缝，可观察到彩色干涉条纹。 （1）中央（零级亮纹处）是______色亮纹，两侧是______色条纹。理由是______________________________。 （2）同一级亮纹中，红光亮纹距中央______紫光亮纹距中央，因为红光波长______紫光波长。 （3）已知λ红 = 660nm，λ紫 = 420nm，d = 0.20mm，l = 0.800m。第1级红光亮纹x红 = ______mm，第1级紫光亮纹x紫 = ______mm。 （4）当第k级红光亮纹与第(k+1)级紫光亮纹位置重合时，条纹开始完全重叠。求k = ______（保留整数）。 答：___________________________________________ 第14题 （8分）[中档] 实验19：探究传感器的原理与应用 某实验小组探究热敏电阻（NTC型）的阻值随温度变化的关系。器材有：NTC热敏电阻Rt、温度计、水浴加热装置、多用电表（欧姆挡）、定值电阻R0 = 1000Ω、直流电源E = 6V、电压表V（内阻很大）。 （1）用多用电表欧姆挡粗测室温（25°C）下Rt的阻值。若选择"×100"挡，指针指在刻度"15"处，则Rt = ______Ω。 （2）为精确测量Rt在不同温度下的阻值，设计了电路：Rt与R0串联接在电源两端，电压表并联在R0两端。某温度下测得R0两端电压U0 = 3.0V，则此时Rt = ______Ω。 （3）改变水温，测得多组数据，作出Rt-t图像。NTC热敏电阻的Rt-t图像应为______（填"上升"或"下降"）曲线，原因是______________________________。 （4）利用该热敏电阻设计一个简易温度报警电路：当温度超过60°C时报警。除热敏电阻和电源外，还需要______和______。 答：___________________________________________ 第15题 （8分）[中档] 实验19：压力传感器原理（应变片与电容式） 压力传感器是将压力（力）转换为电信号的器件，广泛应用于电子秤、触控屏等。常见的压力传感器有电阻应变片式和电容式两种。 （一）电阻应变片式压力传感器 （1）电阻应变片的核心元件是一段金属丝（或金属箔）。当金属丝被拉伸时，长度变长、截面积变小，其电阻将______（填"增大"或"减小"）。设金属丝原长l0、原截面积S0、电阻率ρ，原电阻R0 = ρl0/S0。拉伸后长度变为l0+Δl，截面积变为S0−ΔS，则新电阻R = ______（用ρ、l0、Δl、S0、ΔS表示）。 （2）应变片通常粘贴在弹性元件（如金属梁）表面。当弹性梁受力弯曲时，上表面应变片被______（填"拉伸"或"压缩"），下表面被______，两个应变片电阻变化方向______（填"相同"或"相反"）。将两个应变片接入电桥的相邻臂，可实现温度补偿并使输出电压______（填"增大"或"减小"）。 （二）电容式压力传感器 （3）电容式压力传感器的原理是：压力使电容极板间距d变化，从而改变电容C。平行板电容C = ______（用ε、S、d表示）。当压力增大使极板间距d减小时，电容C______（填"增大"或"减小"）。 （4）某电容式压力传感器，极板面积S = 1.0cm2，极板间为真空（ε0 = 8.85×10-12F/m）。无压力时间距d0 = 0.10mm。当施加压力F = 10N时间距减小到d1 = 0.08mm。则压力灵敏度ΔC/ΔF ≈ ______F/N（保留2位有效数字）。 答：___________________________________________ 第二部分 能力提升题解析 第8题 [中档] 实验12：油膜法——方格法测量面积改进 在"用油膜法估测分子的大小"实验中，油膜形状通常不规则，面积测量是误差的主要来源。某实验小组用方格法改进面积测量。 （1）将玻璃板覆盖在水槽上方，用彩笔描出油膜边界轮廓。将描有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上（每格边长1.0cm）。计数规则为：完整格子计1，跨越边界超过半格计1、不足半格不计、恰好半格计0.5。某次实验中完整格数186格，跨越边界超过半格28格，恰好半格12格。则油膜面积S = ______cm2 = ______m2。 （2）该组同学用同一浓度溶液重复实验3次，测得油膜面积分别为S1 = 300cm2、S2 = 315cm2、S3 = 322cm2。三次面积存在差异的原因是______________________________。 （3）已知油酸酒精溶液浓度1:2000（体积比），每滴体积0.025mL。取三次面积平均值计算分子直径d = ______m（保留2位有效数字）。 （4）相比直接用米尺测量"最大长度×最大宽度"估算面积，方格法的优势是______________________________。为进一步减小面积测量误差，可以______________________________。 【参考答案】 （1）220；2.2 × 10-2 （2）液滴体积微小差异、水面洁净度不一致、表面张力波动、痱子粉分布不均匀等 （3）4.0 × 10-10 （4）方格法能更准确反映不规则形状的实际面积，"长×宽"法会高估面积导致d偏小；可减小方格边长提高分辨率或用数码相机+图像软件计算面积 【命题意图】 本题以方格法改进油膜面积测量为情境，考查不规则面积测量方法、多次实验数据处理和误差减小措施，属于中档实验分析题。体现2026高考对实验方法改进和数据处理能力的考查趋势。 【解题思路】 按方格法计数规则计算面积，分析多次实验面积差异的物理原因，用平均值法计算分子直径，比较方格法与简单估算法的优势。 【详细过程】 （1）有效格数 = 186 + 28 + 12×0.5 = 220格。S = 220 × 1.0 = 220cm2 = 2.2 × 10-2 m2 （2）液滴体积微小差异、水面洁净度不一致、表面张力波动、痱子粉分布不均匀等。 （3）S̄ = (300+315+322)/3 = 312cm2 = 3.12 × 10-2 m2 V油酸 = (1/2000) × 0.025mL = 1.25 × 10-11 m3 d = 1.25 × 10-11 / 3.12 × 10-2 ≈ 4.0 × 10-10 m （4）方格法逐格计数更准确；"长×宽"法将不规则形状近似为外接矩形，高估面积→d偏小。改进：减小方格边长或用计算机图像处理。 【易错点提示】 ①方格法计数规则要严格执行；②多次实验取平均值减小偶然误差但不能消除系统误差；③"长×宽"法高估面积→d偏小；④方格越小精度越高但工作量越大。 【知识链接】 方格法是测量不规则面积的经典方法。现代实验中可用数码相机拍摄后用ImageJ等软件自动计算面积。2026高考趋势：考查传统方法的改进和数字化技术应用。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第9题 [中档] 实验13：探究气体等温变化的规律 某实验小组用注射器探究一定质量气体在等温条件下压强与体积的关系。注射器活塞固定在竖直支架上，通过活塞上的压强传感器读取气体压强p，从注射器刻度读取气体体积V。 （1）实验中需要缓慢移动活塞，不能快速推拉，原因是______________________________。 （2）某次实验中，活塞横截面积S = 1.0cm2，活塞质量m = 50g。当活塞在竖直方向静止时（活塞上方无外加力），封闭气体的压强p = ______Pa（外界大气压p0 = 1.01 × 105Pa，g取10m/s2）。 （3）该组同学测得多组p、V数据后，作出p-1/V图像。若气体遵循玻意耳定律，p-1/V图像应为一条过______的直线，其斜率k = ______（用p、V表示）。 （4）若实验环境温度在过程中升高了2°C，则p-1/V图像的斜率将______（填"变大""变小"或"不变"）。 【参考答案】 （1）缓慢移动活塞保证气体有足够时间与外界热交换，使气体温度始终保持与室温相等（等温条件）。快速推拉会使气体温度变化（压缩升温、膨胀降温），破坏等温条件 （2）1.06 × 105 （3）原点；pV （4）变大 【命题意图】 本题以注射器+压强传感器探究玻意耳定律为情境，考查等温条件保证、封闭气体压强计算、p-1/V图像分析和温度变化对图像的影响。 【解题思路】 分析快速/缓慢操作对气体温度的影响，对活塞受力分析计算封闭气体压强，推导p与1/V的函数关系确定图像形状和斜率，分析温度升高对pV乘积的影响。 【详细过程】 （1）玻意耳定律pV = 恒量的前提是等温。快速推拉时气体来不及与外界热交换，压缩升温、膨胀降温，不满足等温条件。缓慢移动使气体始终与外界热平衡。 （2）活塞受力平衡：pS = p0S + mg p = p0 + mg/S = 1.01 × 105 + (0.050 × 10)/(1.0 × 10-4) = 1.01 × 105 + 5000 = 1.06 × 105 Pa （3）pV = C → p = C·(1/V)，p-1/V为过原点的直线，斜率k = C = pV。 （4）pV = nRT，T升高→pV变大→斜率k = pV变大。 【易错点提示】 ①"缓慢"保证热交换充分（等温条件）；②竖直注射器中p = p0 + mg/S；③p-1/V图像过原点，斜率 = pV；④温度升高→pV变大→斜率变大。 【知识链接】 玻意耳定律pV = C是理想气体状态方程pV = nRT的特例。用压强传感器替代U形管测压是DIS数字化实验的典型应用。2026高考趋势：传感器在热学实验中的应用及多种图像处理方法比较。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第10题 [中档] 实验13：用压强传感器探究等容变化（查理定律拓展） 某实验小组用压强传感器和温度传感器探究一定质量气体在等容条件下压强与温度的关系。密封烧瓶（容积不变形）浸入水浴中，改变水浴温度，待热平衡后记录压强p和温度t。 序号 1 2 3 4 5 6 t/°C 0 20 40 60 80 100 p/×10⁵Pa 0.93 1.00 1.07 1.14 1.21 1.28 （1）以热力学温度T = ______为横坐标，p为纵坐标作p-T图像。若遵循查理定律，p-T图像为过______的直线。 （2）若p-T图像斜率k = 0.00341×105Pa/K，纵截距b = 0.93×105Pa，估算绝对零度T0 = ______K（保留3位有效数字）。 （3）若烧瓶受热膨胀（容积随温度升高增大），则p-T图像斜率将______（填"偏大"或"偏小"），导致估算的T0______。 （4）若用p-t（摄氏温度）图像代替p-T图像，图线形状为______，其横截距的物理意义为______。 【参考答案】 （1）t + 273.15；原点 （2）273 （3）偏小；偏大 （4）不过原点的直线（斜率为正）；绝对零度对应的摄氏温度（约−273°C） 【命题意图】 本题以压强传感器+温度传感器探究查理定律为情境，考查等容变化p-T关系、绝对零度估算、烧瓶热膨胀对实验的影响，以及p-T与p-t图像的对比。 【解题思路】 将摄氏温度转换为热力学温度，分析p-T图像形状和截距物理意义，用斜率和截距估算绝对零度，分析烧瓶膨胀对斜率和T0的影响。 【详细过程】 （1）T = t + 273.15（K）。查理定律：p/T = 恒量 → p = (恒量)·T，p-T为过原点的直线。 （2）p = kT + b，当p = 0时：T0 = −b/k = −0.93×105 / 0.00341×105 = −0.93/0.00341 ≈ −272.7K |T0| ≈ 273K （3）烧瓶膨胀→V随T增大→p = nRT/V，V增大使p偏小→斜率k = nR/V偏小→T0 = b/k偏大。 （4）p = k(t + 273.15) = kt + 273.15k → p-t为不过原点的直线。横截距（p = 0时）t = −273.15°C，即绝对零度对应的摄氏温度。 【易错点提示】 ①T = t + 273.15（不是273）；②p-T过原点，p-t不过原点（横截距为绝对零度）；③烧瓶膨胀→V偏大→k偏小→T0偏大；④T0 = b/k（纵截距/斜率）。 【知识链接】 查理定律（等容变化）：p/T = 恒量。绝对零度（0K = −273.15°C）是理论气体压强为零的温度。查理定律和玻意耳定律都是pV = nRT的特例。2026高考可能结合传感器探究气体定律，考查多种图像分析。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第11题 [中档] 实验14：全反射法测折射率（临界角法） 某同学用半圆形玻璃砖（半径R = 5.0cm，圆心O）和激光笔测定折射率。激光从弧面沿半径方向射入，在平边ab处发生折射和全反射。 （1）激光沿半径入射弧面时方向______（填"改变"或"不改变"），原因是______________________________。 （2）在平边ab处，光从______射向______。逐渐增大入射角θ，当θ = θc时发生全反射，折射角 = ______°，θc称为______角。 （3）若θc = 41.8°（sin41.8° ≈ 0.666），则n = ______（保留3位有效数字）。 （4）三块不同材料的临界角θc1 > θc2 > θc3，对应n1、n2、n3。下列正确的是______。 A. n1 < n2 < n3 B. θc越大，n越小 C. n1·sinθc1 = n2·sinθc2 = n3·sinθc3 = 1 D. 折射率越大的材料越容易发生全反射 【参考答案】 （1）不改变；沿半径入射时入射角为0°，折射角也为0°，方向不变 （2）玻璃；空气；90；临界 （3）1.50 （4）ABCD 【命题意图】 本题以半圆形玻璃砖和激光笔为情境，考查全反射法测折射率的实验原理、临界角概念和sinθc = 1/n的关系。全反射法是插针法的替代方案。 【解题思路】 分析半圆形玻璃砖中光沿半径入射不改变方向的原因，理解平边处全反射条件，用sinθc = 1/n计算折射率，分析临界角与折射率的关系。 【详细过程】 （1）弧面法线沿半径方向，激光沿半径入射→入射角0°→折射角0°→方向不变。 （2）光从玻璃（光密）射向空气（光疏）。全反射时折射角 = 90°，θc为临界角。 （3）n = 1/sinθc = 1/0.666 ≈ 1.50 （4）A：θc越大→sinθc越大→n = 1/sinθc越小，θc1 > θc2 > θc3 → n1 < n2 < n3，正确。B：同上，正确。C：n·sinθc = 1对所有材料成立，正确。D：n越大→θc越小→越易满足θ > θc→越易全反射，正确。 【易错点提示】 ①半圆弧面入射不改变光路（入射角=0°），这是全反射法的关键设计；②全反射只能光密→光疏；③n = 1/sinθc，θc越小n越大；④临界角时折射角=90°。 【知识链接】 全反射是光纤通信基础原理。光纤芯材n1 > 包层n2，光在芯材中全反射传输。全反射法比插针法更精确（临界角判断敏锐）。2026高考可能结合光纤通信考查全反射。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第12题 [中档] 实验15：用双缝干涉实验测定光的波长 在"用双缝干涉实验测定光的波长"实验中，装置包括光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏和测量头。 （1）需测量的物理量有：双缝到屏距离l、双缝间距d和______。用______测l，用______读取条纹间距。 （2）单缝的作用是______________________________，滤光片的作用是______________________________。 （3）已知d = 0.20mm，l = 0.800m。测量头读数：第1条亮纹x1 = 0.5mm，第7条亮纹x7 = 13.7mm。则Δx = ______mm，λ = ______nm（保留3位有效数字）。 （4）l增大→Δx______；d减小→Δx______。 【参考答案】 （1）干涉条纹间距Δx；米尺；测量头（游标卡尺） （2）获取线光源（保证空间相干性）；获取单色光（保证时间相干性） （3）2.2；550 （4）增大；增大 【命题意图】 本题考查双缝干涉实验的装置原理、物理量测量、条纹间距计算和波长测定，以及条纹间距与参数的关系。 【解题思路】 明确三个待测物理量及仪器，分析单缝和滤光片功能，用Δx = (x7−x1)/6计算，代入λ = dΔx/l求波长，由Δx = λl/d分析参数影响。 【详细过程】 （3）Δx = (x7−x1)/6 = (13.7−0.5)/6 = 2.2mm λ = dΔx/l = (0.20×10-3)(2.2×10-3)/0.800 = 5.5×10-7m = 550nm （4）Δx = λl/d：l增大→Δx增大；d减小→Δx增大。 【易错点提示】 ①第1到第7条是6个间隔不是7个；②单位换算（λ转nm）；③单缝→空间相干性，滤光片→时间相干性；④Δx = λl/d四量关系。 【知识链接】 杨氏双缝实验证明了光的波动性。Δx = λl/d是核心关系式。2026高考可能考查不同色光波长测定或白光干涉分析。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第13题 [中档] 实验15：白光双缝干涉条纹特征分析 在双缝干涉实验中，若不用滤光片，直接用白光照射双缝，可观察到彩色干涉条纹。 （1）中央（零级亮纹处）是______色亮纹，两侧是______色条纹。理由是______________________________。 （2）同一级亮纹中，红光亮纹距中央______紫光亮纹距中央，因为红光波长______紫光波长。 （3）已知λ红 = 660nm，λ紫 = 420nm，d = 0.20mm，l = 0.800m。第1级红光亮纹x红 = ______mm，第1级紫光亮纹x紫 = ______mm。 （4）当第k级红光亮纹与第(k+1)级紫光亮纹位置重合时，条纹开始完全重叠。求k = ______（保留整数）。 【参考答案】 （1）白；彩；各种色光在中央（光程差=0）都形成亮纹，叠加为白光；两侧不同色光亮纹位置不同，分开形成彩色 （2）大于；大于 （3）2.64；1.68 （4）2 【命题意图】 本题以白光双缝干涉为情境，考查彩色干涉条纹形成原理、不同色光条纹间距比较和条纹重叠条件计算。 【解题思路】 分析中央白光亮纹形成原因，比较不同色光条纹间距，计算各级亮纹位置，推导条纹重叠条件。 【详细过程】 （1）中央Δ = 0 → 所有色光都为亮纹 → 叠加为白色。两侧Δ ≠ 0 → 不同色光亮纹位置不同 → 彩色条纹。 （2）Δx = λl/d，红光λ大→Δx大→亮纹距中央远。x红 > x紫，λ红 > λ紫。 （3）x红 = λ红·l/d = 660×10-9×0.800/(0.20×10-3) = 2.64×10-3m = 2.64mm x紫 = λ紫·l/d = 420×10-9×0.800/(0.20×10-3) = 1.68×10-3m = 1.68mm （4）k·λ红 = (k+1)·λ紫 → 660k = 420(k+1) → 660k = 420k + 420 → 240k = 420 → k = 1.75 取k = 2（第2级红光与第3级紫光开始重叠）。 验证：k=1时x红,1=660 < x紫,2=840（未重叠）；k=2时x红,2=1320 > x紫,3=1260（已重叠）。 【易错点提示】 ①中央零级为白色（所有色光叠加）；②红光波长最长→条纹间距最大→亮纹最远（外侧红色，内侧紫色）；③重叠条件k·λ红 = (k+1)·λ紫；④白光干涉只在低级数（1~3级）可辨。 【知识链接】 白光干涉彩色分布是光谱分析物理基础。白光干涉在光学检测中有重要应用：利用零级白色条纹可精确定位等光程点（白光干涉测距仪原理）。2026高考可能结合薄膜干涉考查彩色条纹分析。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第14题 [中档] 实验19：探究传感器的原理与应用 某实验小组探究热敏电阻（NTC型）的阻值随温度变化的关系。器材有：NTC热敏电阻Rt、温度计、水浴加热装置、多用电表（欧姆挡）、定值电阻R0 = 1000Ω、直流电源E = 6V、电压表V（内阻很大）。 （1）用多用电表欧姆挡粗测室温（25°C）下Rt的阻值。若选择"×100"挡，指针指在刻度"15"处，则Rt = ______Ω。 （2）为精确测量Rt在不同温度下的阻值，设计了电路：Rt与R0串联接在电源两端，电压表并联在R0两端。某温度下测得R0两端电压U0 = 3.0V，则此时Rt = ______Ω。 （3）改变水温，测得多组数据，作出Rt-t图像。NTC热敏电阻的Rt-t图像应为______（填"上升"或"下降"）曲线，原因是______________________________。 （4）利用该热敏电阻设计一个简易温度报警电路：当温度超过60°C时报警。除热敏电阻和电源外，还需要______和______。 【参考答案】 （1）1500 （2）1000 （3）下降；NTC（负温度系数）热敏电阻阻值随温度升高而减小（温度升高使半导体中载流子浓度增大，电阻率降低） （4）电磁继电器（或比较器）；蜂鸣器（或报警指示灯） 【命题意图】 本题以NTC热敏电阻为情境，考查传感器特性测量（欧姆挡粗测+分压法精测）、R-t特性曲线分析、温度报警电路设计。 【解题思路】 用欧姆挡读数方法计算电阻值，用串联分压原理计算Rt，分析NTC热敏电阻温度特性，设计温度报警电路所需器材。 【详细过程】 （1）Rt = 刻度示数 × 倍率 = 15 × 100 = 1500Ω （2）R0两端U0 = 3.0V，Rt两端Ut = E − U0 = 3.0V。串联电流相等：U0/R0 = Ut/Rt → Rt = Ut×R0/U0 = 3.0×1000/3.0 = 1000Ω （3）NTC阻值随温度升高而减小（负温度系数），Rt-t为下降曲线。原因：半导体材料温度升高→载流子浓度增大→导电性增强→电阻率降低。 （4）热敏电阻（检测）+ 电磁继电器（判断/触发）+ 蜂鸣器（执行报警） 【易错点提示】 ①NTC阻值随温度升高而减小（负温度系数），PTC则相反；②串联分压法：Rt = (E−U0)·R0/U0；③报警电路需"检测+判断+执行"三环节；④电压表内阻很大时并联在R0两端不产生显著分流。 【知识链接】 传感器将非电学量转换为电学量。热敏电阻分NTC和PTC两类。传感器应用是2026高考重点考查方向，可能涉及光敏电阻、压力传感器、电容传感器等。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 第15题 [中档] 实验19：压力传感器原理（应变片与电容式） 压力传感器是将压力（力）转换为电信号的器件，广泛应用于电子秤、触控屏等。常见的压力传感器有电阻应变片式和电容式两种。 （一）电阻应变片式压力传感器 （1）电阻应变片的核心元件是一段金属丝（或金属箔）。当金属丝被拉伸时，长度变长、截面积变小，其电阻将______（填"增大"或"减小"）。设金属丝原长l0、原截面积S0、电阻率ρ，原电阻R0 = ρl0/S0。拉伸后长度变为l0+Δl，截面积变为S0−ΔS，则新电阻R = ______（用ρ、l0、Δl、S0、ΔS表示）。 （2）应变片通常粘贴在弹性元件（如金属梁）表面。当弹性梁受力弯曲时，上表面应变片被______（填"拉伸"或"压缩"），下表面被______，两个应变片电阻变化方向______（填"相同"或"相反"）。将两个应变片接入电桥的相邻臂，可实现温度补偿并使输出电压______（填"增大"或"减小"）。 （二）电容式压力传感器 （3）电容式压力传感器的原理是：压力使电容极板间距d变化，从而改变电容C。平行板电容C = ______（用ε、S、d表示）。当压力增大使极板间距d减小时，电容C______（填"增大"或"减小"）。 （4）某电容式压力传感器，极板面积S = 1.0cm2，极板间为真空（ε0 = 8.85×10-12F/m）。无压力时间距d0 = 0.10mm。当施加压力F = 10N时间距减小到d1 = 0.08mm。则压力灵敏度ΔC/ΔF ≈ ______F/N（保留2位有效数字）。 【参考答案】 （1）增大；ρ(l0+Δl)/(S0−ΔS) （2）拉伸；压缩；相反；增大 （3）εS/d；增大 （4）2.2 × 10-13 【命题意图】 本题考查两种常见压力传感器（电阻应变片式和电容式）的工作原理、物理机制和定量计算，属于中档传感器综合题。体现2026高考对传感器原理深入理解和跨模块知识综合的考查趋势。 【解题思路】 用电阻定律分析应变片电阻变化，分析弹性梁弯曲时上下表面应变方向，用电容公式分析压力对电容的影响，计算电容式传感器的压力灵敏度。 【详细过程】 （1）金属丝拉伸→l变长、S变小→R = ρl/S增大。 R = ρ(l0+Δl)/(S0−ΔS) （2）弹性梁受力弯曲：上表面拉伸（凸面）、下表面压缩（凹面）。上表面应变片R增大，下表面R减小，变化方向相反。 接入电桥相邻臂：两个应变片电阻变化方向相反→电桥输出电压 = 两个变化之和（差分放大）→输出增大。 温度补偿原理：温度变化使两个应变片电阻变化相同（同增同减），在相邻臂中相互抵消，不影响输出。 （3）平行板电容C = εS/d。d减小→C增大。 （4）无压力时：C0 = ε0S/d0 = 8.85×10-12 × 1.0×10-4 / 0.10×10-3 = 8.85×10-12 × 10-4 / 10-4 = 8.85×10-12 F 有压力时：C1 = ε0S/d1 = 8.85×10-12 × 1.0×10-4 / 0.08×10-3 = 8.85×10-12 × 1.0×10-4 / 0.08×10-3 = 8.85×10-12 × 1.25×10-1 = 1.106×10-11 F ΔC = C1 − C0 = 1.106×10-11 − 8.85×10-12 = 2.21×10-12 F ΔC/ΔF = 2.21×10-12 / 10 = 2.2×10-13 F/N 【易错点提示】 ①应变片拉伸→l变长S变小→R增大；②弹性梁弯曲：上拉下压（变化方向相反）；③电容式传感器：d减小→C增大；④电桥差分接法可实现温度补偿并使输出加倍。 【知识链接】 压力传感器是现代电子设备的核心元件。电阻应变片式传感器精度高、稳定性好，用于电子秤、测力计；电容式传感器灵敏度高、响应快，用于触控屏、麦克风。多传感器融合（压力+温度+光照）是物联网和智能设备的发展方向。2026高考可能结合具体应用情境考查传感器原理。 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 附录 附录一 答案速查表 （供快速核对答案，详细解析见第三章） 题号 难度 所属实验 参考答案摘要 第1题 基础 实验12：用油膜法估测分子的大小 （1）稀释油酸，使一滴溶液中油酸体积足够小，形成的单分子油膜面积适中便于测量；酒精易挥发，不影响油膜最终形态 （2）显示油膜边界轮廓，便于描画和测量油膜面积 （3）4 × 10⁻¹⁰ （4）AB 第2题 基础 实验12：油膜法——溶液配制与滴管标定 （1）1.0；500 （2）0.025；2.5 × 10⁻⁸ （3）ABCD （4）偏小 第3题 基础 实验13：p-V图像与p-1/V图像的对 （1）2.40 × 10⁶ （2）双曲线（等轴双曲线的一支）；过原点的直线 （3）ABCD （4）上；不再过 第4题 基础 实验14：测定玻璃的折射率 （2）P₁；P₂；P₁；P₂；P₃ （3）sinθ₁/sinθ₂ （4）1.4 第5题 基础 实验14：插针法——操作步骤排序与纠错 （1）a→c→b→e→h→d→f （2）c （3）ABCD （4）小；大 第6题 基础 实验15：双缝干涉装置光路排列顺序 （1）a→b→c→d→e→f （2）ABCDE （3）能；滤光片和单缝功能独立，互换不影响各自作用 （4）单缝与双缝不平行；双缝到屏距离不够远（条纹太密）；光源亮度不足；遮光筒漏光 第7题 基础 实验19：光敏电阻特性测量与光控开关 （1）5 （2）800；远小于；减小 （3）半导体；光照使半导体中产生更多载流子（电子-空穴对），载流子浓度增大，导电性增强，电阻减小 （4）电磁继电器；路灯（或蜂鸣器）；大 第8题 中档 实验12：油膜法——方格法测量面积改进 （1）220；2.2 × 10⁻² （2）液滴体积微小差异、水面洁净度不一致、表面张力波动、痱子粉分布不均匀等 （3）4.0 × 10⁻¹⁰ （4）方格法能更准确反映不规则形状的实际面积，"长×宽"法会高估面积导致d偏小；可减小方格边长提高分辨率或用数码相机+图像软件计算面积 第9题 中档 实验13：探究气体等温变化的规律 （1）缓慢移动活塞保证气体有足够时间与外界热交换，使气体温度始终保持与室温相等（等温条件）。快速推拉会使气体温度变化（压缩升温、膨胀降温），破坏等温条件 （2）1.06 × 10⁵ （3）原点；pV （4）变大 第10题 中档 实验13：用压强传感器探究等容变化（查理 （1）t + 273.15；原点 （2）273 （3）偏小；偏大 （4）不过原点的直线（斜率为正）；绝对零度对应的摄氏温度（约−273°C） 第11题 中档 实验14：全反射法测折射率（临界角法） （1）不改变；沿半径入射时入射角为0°，折射角也为0°，方向不变 （2）玻璃；空气；90；临界 （3）1.50 （4）ABCD 第12题 中档 实验15：用双缝干涉实验测定光的波长 （1）干涉条纹间距Δx；米尺；测量头（游标卡尺） （2）获取线光源（保证空间相干性）；获取单色光（保证时间相干性） （3）2.2；550 （4）增大；增大 第13题 中档 实验15：白光双缝干涉条纹特征分析 （1）白；彩；各种色光在中央（光程差=0）都形成亮纹，叠加为白光；两侧不同色光亮纹位置不同，分开形成彩色 （2）大于；大于 （3）2.64；1.68 （4）2 第14题 中档 实验19：探究传感器的原理与应用 （1）1500 （2）1000 （3）下降；NTC（负温度系数）热敏电阻阻值随温度升高而减小（温度升高使半导体中载流子浓度增大，电阻率降低） （4）电磁继电器（或比较器）；蜂鸣器（或报警指示灯） 第15题 中档 实验19：压力传感器原理（应变片与电容式 （1）增大；ρ(l₀+Δl)/(S₀−ΔS) （2）拉伸；压缩；相反；增大 （3）εS/d；增大 （4）2.2 × 10⁻¹³ 第16题 压轴 实验12：油膜法——多因素误差辨析 （1）5.0 × 10⁻¹⁰ （2）①偏大 ②偏小 ③偏大 ④偏大 ⑤偏小 ⑥偏大 ⑦偏大 ⑧偏大 （3）系统误差：①③⑤⑥⑦；偶然误差：②④⑧ （4）d̄ = 4.0 × 10⁻¹⁰m；δ = 0% 第17题 压轴 实验13：温度波动对p-1/V图像的定量 （1）296；2.02；2.04；1.0 （2）由两段不同斜率的线段组成：压缩段斜率偏大（数据点在等温直线上方），膨胀段斜率偏小（数据点在等温直线下方），整体呈折线偏离直线 （3）3/293；1 （4）ACD 第18题 压轴 实验14：界面不平行的折射光路分析与误差 （1）28.1 （2）31.1 （3）50.7 （4）不平行；2.7；偏大 （5）平行（仅有侧移） 第19题 压轴 实验15：测定不同色光波长（红/绿/紫对 （1）红光Δx=2.38mm/λ=661nm，绿光Δx=1.92mm/λ=533nm，紫光Δx=1.52mm/λ=422nm （2）>；>；在 （3）紫光波长短→条纹间距小→测量误差大；人眼对紫光敏感度低→条纹边界判断不准确 （4）1/4；过于密集；4 第20题 压轴 实验19：多传感器融合——智能温室自动报 （1）减小；降低；3.0 （2）升高；3.0；3.0 （3）3.0；降低 （4）或；响；亮；亮 （5）优势：可同时监测多个环境参数，任一异常即报警，监测范围更全面，可靠性更高；不足：各传感器之间可能存在交叉敏感（如温度变化影响光敏电阻特性），需要校准和补偿 2027高考物理实验专题 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $