2027届高考物理二轮复习第四部分实验专题专题十八热学和光学实验

**基本信息** 聚焦热学与光学实验，以实验操作-数据处理-误差分析为逻辑链，通过多样化题型培养科学探究能力与实验素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |热学实验|4题（气体等温变化探究等）|操作规范判断、图像分析（p-1/V图）、误差分析（残留气体）|从气体状态参量测量到玻意耳定律验证，构建实验误差控制逻辑| |光学实验|6题（折射率测量、双缝干涉等）|多方法测折射率（插针法、几何法）、数据计算、仪器使用|从分子大小估测到光的波动性实验，形成光学实验技能体系|

2027届高考物理二轮复习第四部分实验专题 专题十八热学和光学实验同步练习 1．某物理兴趣小组利用数字化实验平台探究封闭气体的状态变化规律，实验装置如图1所示。注射器前端通过胶管与气体压强传感器相连，传感器与数据采集器、计算机连接，可实时采集气体的压强数据。注射器内封闭了一定质量的空气，实验过程中需保持气体温度不变。 (1)关于该实验的操作规范，下列说法正确的是（     ） A．实验时用手握住注射器前端，便于控制柱塞的推拉速度 B．推拉柱塞时应缓慢操作，待示数稳定后再采集数据，可减小温度变化带来的误差 C．快速推拉柱塞可缩短实验时间，不会引起气体温度变化 D．不需要在柱塞与筒壁间涂润滑油 (2)该同学在操作规范、不漏气的前提下，测得多组数据并作出图线，发现图线不过坐标原点，如图2所示。图中截距对应的体积代表的物理含义是________。 (3)重新封闭相同的气体，升高环境温度后再次实验，得到新图线，下列说法正确的是（     ） A．图线的截距增大 B．图线的斜率增大 2．在“用单分子油膜估测分子大小”实验中 （1）某同学操作步骤如下 ①取一定量的无水酒精和油酸，制成一定浓度的油酸酒精溶液 ②在量筒中滴入一滴该溶液，测出它的体积 ③在蒸发皿中盛有一定量的水，再滴入一滴油酸酒精溶液，待其散开稳定 ④在蒸发皿上覆盖透明玻璃，描出油膜形状，用透明的方格纸测量油膜的面积 改正其中的错误_____________ _____________ （2）若油酸酒精溶液浓度为0.10%，一滴溶液的体积为4.8×10-3mL，其形成的油膜面积为40cm2，则估测出油酸分子的直径为__________． 3．某实验小组用如图甲所示实验装置来探究一定质量的气体发生等温变化遵循的规律。 (1)关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．实验前应将注射器的空气完全排出 B．空气柱体积变化应尽可能快些 C．空气柱的压强随体积的减小而减小 D．空气柱的压强随体积的减小而增大 (2)为了探究气体在不同温度时发生等温变化是否遵循相同的规律，他们进行了两次实验，得到的图像如图乙所示，由图可知两次实验气体的温度大小关系为_________（选填“”“”或“”）。 (3)为了能最直观地判断气体压强与气体体积的函数关系，应作出_________（选填“”或“” ）图像。对图线进行分析，如果在误差允许范围内该图线是一条__________________线，就说明一定质量的气体在温度不变时，其压强与体积成反比。 (4)另一小组根据实验数据作出的图线如图丙所示，若实验操作规范正确，则图线不过原点的原因可能是_________________________________。 4．小明在实验室，用注射器通过塑料管连接一个压强传感器，做“探究等温条件下，一定质量气体压强与体积的关系”的实验，实验通过压缩注射器内的气体，并记录对应的压强，把实验数据绘制成图像。 (1)缓慢推动活塞的目的是保证气体的__________不变； (2)注射器的刻度，测量的是气体的__________； (3)此次实验有一处明显错误，小明手握注射器时（手的温度大于环境温度），测量的压强比理论压强要__________； (4)将实验数据整理成图像，图像不经过原点的原因：______________________________，改进措施：______________________________。 5．如图（a），某同学利用激光测距仪分别在①、②位置测量玻璃砖厚度时，发现两次示数差异较大。他猜想这可能与玻璃砖的折射率有关，于是设计了如下验证实验。 如图（b），在白纸上描出玻璃砖的两个边和，使激光沿纸面以某一角度入射到玻璃砖侧面，在光束1上靠近光源处标记点，在光束1与的交点处标记点，在光束2与的交点处标记点。 移走测距仪和玻璃砖。如图（c），过点作的垂线，连接和，以为圆心、为半径作圆弧，与交于点。分别测量、到的距离，记为和。 改变入射角多次测量，记录多组数据，计算玻璃砖折射率及其平均值。结果表明，测距仪在①、②位置测量时的示数比值与此平均值近似相等。 回答下列问题： (1)上述实验过程中，下列说法正确的是__________（单选）。 A．点只能标记在光束1上靠近光源处 B．点只能标记在光束2与的交点处 C．只能以为半径作圆弧 (2)处理数据时，__________（用、表示）。 (3)该同学推测，测距仪是通过测量激光的传播时间来计算距离的，则该测距仪示数是通过__________（选填“”或“”，和分别是激光在真空和介质中的速度）计算的。 (4)该同学将深度为的不锈钢杯装满水（折射率为1.33）后，测量此杯深度，若测距仪的示数接近__________（保留至小数点后1位），则符合他的推测。 6．某物理兴趣小组设计实验测量一个实心透明圆柱体的折射率。如图乙所示，他们将圆柱体放在水平桌面上，底下垫白纸，并用铅笔在白纸上描出圆柱体的底面，其圆心为O。将激光器放置于桌面上，使其发出的光束经圆柱体折射后射出。 ①用10分度的游标卡尺测得圆柱体底面的直径如图甲所示，则该直径D=________cm。 ②激光束射到底面上的A点，入射光线为CA，用铅笔挡光，然后在白纸上记下该点的位置，找到两个位置，然后连线即可在白纸上画出光束路径，如图乙所示。过O点作OG垂直AB，垂足为G，测得OG的长度L=1.00cm，过E点作EF 垂直AC，垂足为F，测得EF和AE的长度，通过计算得到入射角的正弦值为0.6，则圆柱体的折射率为________。（结果保留两位有效数字） 7．某同学想利用一把刻度尺和家中的酒杯测量家中某种白酒的折射率。如图所示，他把一把刻度尺零刻线沿圆柱形酒杯边缘竖直向下插入圆柱形玻璃杯中，刻度尺的下端与杯底接触，刻度尺在杯口位置点的刻度值为，从某一方向通过杯口点看，恰好可以直接看到刻度尺上的刻度值。接下来往酒杯中倒满酒，在相同位置相同方向观察，恰好能看到刻度尺的下端。酒杯厚度不计。 (1)为测量白酒的折射率，该同学还需用刻度尺测量酒杯的________（写出物理量）； (2)记（1）中的测量结果为，则可以计算出白酒的折射率________； (3)考虑到刻度尺的零刻线在点稍微靠上点的位置，该同学测量的白酒的折射率________（填“偏大”“偏小”或“准确”）。 8．如图甲所示，某同学用图中装置完成“测定玻璃的折射率”的实验，和为玻璃砖的两个界面，O为直线AO与的交点，直线OA上竖直地插着、两枚大头针。 (1)下列说法中，正确的是________（单选） A．入射光线AO与法线的夹角应该越大越好 B．入射角变大，会在边界发生全反射 C．大头针，的间距应该适当取大一点 D．在确定玻璃砖上下边界时，可用铅笔紧贴玻璃砖上下边缘画出和 (2)某同学在测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，OA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，如图乙所示，若他测得，，则可求出玻璃的折射率________。 (3)如果将玻璃砖的边误画成了，如图丙所示，折射率的测量值将________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 (4)该同学设计了一个液体折射率测量仪，如下图所示。在一圆盘上，过其圆心O作两条互相垂直的直径BC、EF，选取某条半径AO（测量出），AO的延长线与圆周交点为K。在半径OA上，垂直盘面插下两枚大头针、，并保持、位置不变。每次测量时让圆盘的下半部分竖直进入液体中，而且总使得液面与直径BC相平，EF为法线。而后在图中右上方区域观察、的像，并在圆周上插上大头针，使正好挡住、的像。小组成员通过计算，预先在圆周KC部分刻好了折射率的值，这样只要根据圆周上大头针所插的位置，就可读出液体的折射率。则： ①处对应的液体的折射率________处对应液体的折射率；（填“>”、“<”或“=”） ②该测量仪，越小，测量液体折射率的量程________；（填“越大”、“越小”或“不变”） 9．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为光源、透镜、M、N、P、遮光筒、毛玻璃、放大镜（目镜），如图甲所示。 (1)图甲中的M、N、P三个光学元件依次为________； A．滤光片、双缝、单缝 B．双缝、滤光片、单缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)调整好光具座后，某同学仅换用红色、蓝色两种滤光片分别做实验，所得图样分别如图乙、丙所示，则乙图对应的是用________滤光片得到的图样（选填“红色”“蓝色”） (3)该同学在光屏上观察到如图丁所示的干涉图样后，他先将测量头的分划板中心刻线与A亮条纹中心对齐，此时手轮上的示数如图戊所示，此时读数为________mm；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与B亮条纹中心对齐，记下此时图己中手轮上的示数，若已知该装置双缝间距，双缝到光屏的距离，形成此干涉图样的单色光的波长为________m（最后一空保留2位有效数字）。 10．如图甲所示为“用双缝干涉实验测量光的波长”的实验装置，请回答以下问题。 (1)图甲中虚线框内从左向右的三个元件依次排列，最佳排列顺序为________。 A．单缝、双缝、滤光片 B．单缝、滤光片、双缝 C．滤光片、单缝、双缝 (2)用测量头测量相邻两条亮条纹的间距时，先将测量头的分划板中心刻线与某亮条纹中心对齐，将该亮条纹定为第1条亮条纹，此时手轮上的读数为1.650mm，然后转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮条纹中心对齐，如图乙所示，此时手轮上的读数为________mm。 (3)已知双缝间的距离d＝0.5mm，双缝到毛玻璃屏间的距离L＝1.0m，则光的波长为________ nm。 参考答案 1．(1)B (2)连接注射器与传感器的胶管内气体的体积（意思对即可） (3)B 2． 在量筒中滴入N滴溶液 在水面上先撒上痱子粉 1.2×10-9m 3．(1)D (2) (3) 过原点的倾斜直线 (4)连接压力表的橡胶套和注射器前端接口之间有气体 4．(1)温度 (2)体积 (3)偏大 (4) 忽略了注射器与传感器连接的塑料管中残留气体的体积 减小塑料管的长度、提前测定残留体积并修正测量数据、改用内径更小的塑料管等 5．(1)B (2) (3) (4)21.3 6． 6.00 1.8 7．(1)内径/直径 (2) (3)偏小 8．(1)C (2)1.25 (3)偏小 (4) < 越大 9．(1)C (2)红色 (3) 2.420 10．(1)C (2)9.150 (3)750 学科网（北京）股份有限公司 $