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大学物理实验第二版答案

篇一：

大学物理实验第二版课后作业参考答案清华大学出版社

《误差理论》作业参考答案

1、

（1）74.63±0.05cm或746.3±0.5mm

（2）7.25±0.01cm或72.5±0.1mm（3）42.6±0.2s（4）27.6±0.2℃（5）2.734±0.001v2、

（1）2位

（2）7位（3）5位（4）6位（5）5位（6）2位3、

（1）299300=2.99300?

105；983±4=?

9.83?

0.04?

102；0.00400=4.00?

10?

0.004521?

0.000001=?

4.521?

0.001?

10?

3；32476?

105=3.2476?

109；

（2）15.48g=1.548?

104mg=1.548?

10?

2Kg

（3）m=312.670±0.002Kg=（3.1267±0.00002）?

105g=（3.12670±0.00002）?

108mg（4）t?

17.9±0.1S=0.298±0.002min=（2.98±0.02）×10-1min4、

（1）N=10.8±0.2cm

（2）首位数码“0”不是有效数字，未位数码“0”是有效数字，正确答案是四位有效数字。

（3）28cm=2.8?

102mm280mm=28.0cm（4）L=（3.8±0.2）?

104mm

（5）0.0221?

0.0221=“0.00048841”?

0.000488

400?

1500

4.10?

103（6）

12.60?

11.60

5、

（1）X=（4.113+4.198+4.152+4.147+4.166+4.154+4.132+4.170）=?

33.232

=4.154cm?

{8?

1[（4.154-4.113）

+（4.154-4.198）2+（4.154-4.152）2

+（4.154-4.147）2+（4.154-4.166）2+（4.154-4.154）2+（4.154-4.132）2+（4.154-4.170）2]

}

0.00904～０.009cm

X=X±?

x=4.154±0.009cm或X=X±?

x=4.15±0.01cmE=

0.0090.01

100%=0.22%或E=?

100%=0.23%

4.154.154

注：

使用计算器时计算过程中有效数字的位数可以不考虑，最后结果应按照教材P6的“不确定度

取位规则”和“测量有效数字取位规则”。

（2）、X=

117.413

（2.904+2.902+2.900+2.903+2.900+2.904）==2.902167cm66

{6?

1（0.002

+0.0002+0.0022+0.0012+0.0022+0.0022）

}

0.000017

0.0008cm30

0.0008

100%=0.028%

2.9022

X±?

x=2.9022±0.0008cmE=（3）X=

12.0321

（2.010+2.010+2.011+2.012+2.009+1.980）=?

2.0053cm

[6?

1（0.0047

+0.00472+0.00572+0.00672+0.00372+0.02532）

]

0.00077534

0.005cm

0.005

100%=0.25%2.005

X±?

x=2.005±0.005cmE=?

6、

（1）N?

222

（2）P?

（3）㏑f=㏑U+㏑V-㏑（U-V）

dfdUdVd?

11?

dU?

fUVU?

UU?

VU?

dU?

UU?

VVU?

fVU

UU?

VU?

（4）㏑N=㏑m+㏑g+㏑r+㏑R+2㏑T-2㏑4?

-㏑l

㏑N1?

㏑N

mm?

rr?

RR?

lnN?

lnN2?

lnN1

TT?

22222

7、?

mm4m4?

149.183

11.084gcm2

V12

dh?

dh3.142?

2.04?

4.124

0.05?

0.01?

0.00735?

mdh149.182.042.04?

=0.00735×11.083≈0.081≈0.09gcm

∴?

11.08±0.09g

8．解：

0.09

100％≈0.81％11.08

a1?

a2?

a3?

a4?

a5?

2.01?

2.00?

2.04?

1.98?

1.97?

2.00cm55

2.002?

4.00cm2L?

4a?

2.00?

8.00cm

0.05

0.03cm?

0.012?

0.002?

0.042?

0.022?

0.032?

0.02cm;?

5（5?

1）?

0.022?

0.032?

0.036?

0.04cm

2a?

2.00?

0.04?

0.16cm2?

0.2cm2?

0.04?

0.2cm∴S±?

s=4.0±0.2cm2

s0.2?

100％=5％S4.0?

0.2

L±?

8.0?

0.2cmL:

100%=2.5％

L8.0

9、四则运算法

（1）478.2

（2）49.27

+3.462-3.4——————————481.66245.87

∴478.2+3.462=481.7∴49.27-3.4=45.9

（3）834.5

×23.9———————75105

25035

1669

———————19944.55∴834.5×23.9＝1.994?

104

（4）

∴2569.4÷19.5=132（5）?

7.325?

53.66（6）.8?

5.73

（7）lg7.357=0.86670.86670（8）2.0?

10?

5+2345=2345（9）

76.00076.000

2.000（10）2.00?

105+2345=2.02?

105

40.00?

2.038.0

100.0?

10.0100.0?

5.6?

4.412?

+110.0=+110.0=4.76+110.0=114.8

21.0?

10.00098.00?

77.0?

10.000

（11）

（12）

89.04678?

3.0811?

1.98?

89.04678?

1.10==3?

10．由不确定度传递公式计算下列函数。

（1）x?

3.14,ex?

解：

计算y?

ex?

e3.14?

"23.10386685"计算不确定度如下

设y?

e,则lny?

lne?

x,相对不确定度为

取?

0.01计算,?

0.01?

23.10386685~0.3?

23.1

（2）x?

10?

5,10x?

解:

计算y?

10x?

103?

"1.00006908"

设y?

10x,则lny?

ln10x?

xln10,相对不确定度为取?

10?

计算?

ln10?

10?

1.00006908?

2.3?

10?

5~3?

10?

1.00007

ln10?

（3）.x?

解:

0.01,设y?

则y?

"2.340939982"?

10.01

lny?

lnx,E?

0.00092

2y2x2?

5.48

0.003?

2.341（4）..x?

9.80,lnx?

解:

0.01,设..y?

lnx,则..y?

ln9.80?

"2.282382386"10.01?

0.001x9.80?

2.282?

（5）.x?

0.5376,sinx?

tgx?

解:

0.0001,设..y1?

sinx,y2?

tgx

则...y1?

sin0.5376?

"0.512076108",y2?

tg0.5376?

"0.596172097"

y1?

cosx?

cos0.5376?

0.0001~0.00009?

y1?

0.51208

10.00010.0001

y2?

~0.0002x

cos2xcos20.53730.7375?

y2?

0.5962

P74

1.设电阻箱的额定功率P?

0.5w，问当取值R?

4321.6?

时允许通过的电流等于多少？

解：

P0.5?

0.02236A取22.3mAR1000

1．电阻箱的准确度等级为0.2级，当取值为56.3?

时，其误差?

R等于多少？

篇二：

大学物理实验答案

实验一物体密度的测定

【预习题】

1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。

答：

（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项：

游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。

设主尺上的刻度间距为y，游标上的刻度间距为x，x比y略小一点。

一般游标上的n个刻度间距等于主尺上（n-1）个刻度间距，即nx?

（n?

1）y。

由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差,这就是游标的精度。

教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为1mm,即主尺上49mm与游标上50格同长，如教材图1-3所示。

这样，游501n

标上50格比主尺上50格（50mm）少一格（1mm），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50=0.02（mm），所以该游标卡尺的精度为0.02mm。

使用游标卡尺时应注意：

①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才可读数。

②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。

③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。

（2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项：

螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长度的长度测量仪器。

螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒（即微分筒）组成。

如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C（微分筒），两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周（360?

），测量轴伸出或缩进1个螺距。

因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。

对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001mm。

使用螺旋测微器时应注意：

①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。

②应作零点校正。

2．为什么胶片长度可只测量一次？

答：

单次测量时大体有三种情况：

（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。

（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。

（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。

本实验由对胶片长度的测量属于情况

（1），所以只测量1次。

【思考题】

1．量角器的最小刻度是30'。

为了提高此量角器的精度，在量角器上附加一个角游标，使游标30分度正好与量角器的29分度等弧长。

求该角游标的精度（即可读出的最小角度），并读出下图所示的角度。

30?

，图示角答：

因为量角器的最小刻度是30’，游标30分度与量角器29分度等弧长，所以游标的精度为30

度为149?

45'。

2．用螺旋测微器进行测量时要考虑螺距误差吗？

答：

不要。

因为用螺旋测微器进行测量时，活动套筒（即微分筒）只向一个方向转动，所以不考虑螺距误差。

3．设计一种修正齿孔面积的方案。

答：

齿孔形状如图1所示。

齿孔面积S等于长方形

面积XY减去修正面积△S。

由图1、图2可知修正面积

等于正方形和内切圆面积之差，所以只要测出内切圆

的半径，就可求出△S。

用读数显微镜测出图1中的X1、X2、Z1、Z2，得

内切圆的半径：

（x2?

x1）?

（z2?

z1）2

则修正面积为：

（2R）2?

R2?

（4?

）R2

实验三电阻的测量和伏安特性的研究

【预习题】

1．测量二极管伏安特性曲线时，为什么正向曲线的测量要用外接法，而反向曲线的测量要用内接法?

答：

因为二极管正向电阻较小，反向电阻较大，所以正向曲线的测量宜采用电流表外接法，反向曲线的测量宜采用电流表内外接法。

2．电源、电表、滑线变阻器接到电路中要注意什么？

答：

在使用电源时，应注意：

（1）注意人身安全，一般安全电压为36V。

高于36V操作时尽量用一只手操作。

（2）不能使总电路中的总电流超过额定电流值，更不能使电源短路（即不能使外电阻接近于零）。

（3）直流电表的正、负极应与直流电源的正、负极对应联接（即正接正，负接负），否则会使电表损坏。

而交流电没有正负极之分。

（4）在电路中必须连电源开关，接线时和不进行测量时，要使电源开关断开且将输出旋钮逆时针调至零，线路接好经查无误后打开电源。

做完实验，一定要先切断电源，然后再拆去其他部分。

使用电表时应注意以下几点：

（1）选择电表：

根据待测电流（或电压）的大小，选择合适量程的电流表（或电压表）。

如果选择的量程小于电路中的电流（或电压），会使电表损坏；如果选择的量程太大，指针偏转角度太小，读数就不准确。

使用时应事先估计待测量的大小，选择稍大的量程试测一下，再根据试测值选用合适的量程，一般要尽可能使电表的指针偏转在量程的2/3以上位置。

（2）电流方向：

直流电表指针的偏转方向与所通过的电流方向有关，所以接线时必须注意电表上接线柱的“+”、“-”标记。

电流应从标有“+”号的接线柱流入，从标有“-”号的接线柱流出。

切不可把极性接错，以免损坏指针。

（3）视差问题：

读数时，必须使视线垂直于刻度表面。

精密电表的表面刻度尺下附有平面镜，当指针在镜中的像与指针重合时，所对准的刻度，才是电表的准确读数。

（4）要正确放置电表，表盘上一般都标有放置方式，如用“—”或“┌┐”表示平放；用“↑”或“⊥”表示立放；“∠”表示斜放，不按要求放置将影响测量精度。

（5）使用前电表的指针应指零，若不指零，需要调零。

使用滑线变阻器时要注意：

通过滑线变阻器的电流不能超过其额定电流。

3．被测低电阻为何要有4个端钮？

答：

消除接触电阻。

【思考题】

1．滑线变阻器主要有哪几种用途？

如何使用？

结合本次实验分别给予说明。

答：

（1）滑线变阻器主要有两种用途：

限流和分压。

（2）对限流电路（如教材图3-10）：

在接通电源前，一般应使C滑到B端，使RAC最大，电流最小，确保安全。

以后逐步调节限流器电阻，使电流增大至所需值。

对分压

电路（如教材图3-11）：

在接通电源前，一般应使C滑到B端，使R两端电压最小，确保安全。

以后逐步调节分压器电阻，使R两端电压增大至所需值。

（3）本次实验中测二极管特性曲线时，滑线变阻器用于分压；利用四端接线法测量一段电阻丝电阻时，滑线变阻器用于限流。

2．在实验中，若电源电压为6V，被测电阻约为50Ω，电流表（毫安表）的量程为150/300mA，150mA档的内阻约0.4Ω，电压表的量程为1.5/3.0/7.5Ｖ，每伏特电压的内阻约200Ω。

如何选用电表量程，电表采用何种接法比较好？

答：

（1）因为电源电压为6V，所以电压表量程应选择7.5V；又因为通过电阻的电流I?

所以电流表量程应选择150mA。

（2）由题意知RX?

50?

、RA?

0.4?

、RV?

200?

7.5?

1500?

，则

Rx50?

125Rx?

125RA①RA0.4V6?

0.12A?

120mA，R50

RV1500?

30RV?

30Rx②Rx50

因为当RX?

RA时，应采用电流表内接法测量；当RX?

RV时，应采用电流表外接法测量。

所以比较①②两式后可知电流表宜采用内接法。

3．如果低电阻的电势端钮与电流端钮搞错会产生什么现象？

为什么？

答：

在本实验中，若将待测低电阻的电势端钮与电流端钮接反，则测得的电压为待测低电阻和电流表的接触

电阻上共有的，所测阻值比待测低电阻阻值要大。

实验八用直流电桥测量电阻

【预习题】

1．怎样消除比例臂两只电阻不准确相等所造成的系统误差？

答：

可以交换R0和Rx，进行换臂测量，这样最终Rx?

R0?

R0'，就与比例臂没有关系了。

【思考题】

1．改变电源极性对测量结果有什么影响？

答：

在调节检流计平衡时，改变极性对未知电阻的测量没有影响。

测量电桥灵敏度时，改变电源极性会改变指针偏转方向，但对偏转格数没有影响。

总之，改变电源极性对测量结果没有影响。

2．影响单臂电桥测量误差的因素有哪些？

答：

（1）电桥灵敏度的限制，

（2）电阻箱各旋钮读数的准确度等级（3）电阻箱各旋钮的残余电阻（接触电阻）

实验十三拉伸法测金属丝的扬氏弹性摸量

【预习题】

1．如何根据几何光学的原理来调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系？

如何调节望远镜？

答：

（1）根据光的反射定律分两步调节望远镜、光杠杆和标尺之间的位置关系。

第一步：

调节来自标尺的入射光线和经光杠杆镜面的反射光线所构成的平面大致水平。

具体做法如下：

①用目测法调节望远镜和光杠杆大致等高。

②用目测法调节望远镜下的高低调节螺钉，使望远镜大致水平；调节光杠杆镜面的仰俯使光杠杆镜面大致铅直；调节标尺的位置，使其大致铅直；调节望远镜上方的瞄准系统使望远镜的光轴垂直光杠杆镜面。

第二步：

调节入射角（来自标尺的入射光线与光杠杆镜面法线间的夹角）和反射角（经光杠杆镜面反射进入望远镜的反射光与光杠杆镜面法线间的夹角）大致相等。

具体做法如下：

沿望远镜筒方向观察光杠杆镜面，在镜面中若看到标尺的像和观察者的眼睛，则入射角与反射角大致相等。

如果看不到标尺的像和观察者的眼睛，可微调望远镜标尺组的左右位置，使来自标尺的入射光线经光杠杆镜面反射后，其反射光线能射入望远镜内。

（2）望远镜的调节：

首先调节目镜看清十字叉丝，然后物镜对标尺的像（光杠杆面镜后面2D处）调焦，直至在目镜中看到标尺清晰的像。

2．在砝码盘上加载时为什么采用正反向测量取平均值的办法？

答：

因为金属丝弹性形变有滞后效应，从而带来系统误差。

【思考题】

1．光杠杆有什么优点？

怎样提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度？

答：

（1）直观、简便、精度高。

（2）因为?

x2D?

，即?

，所以要提高光杠杆测量微小长度变化的灵敏度，应尽可能减小光杠杆b2D?

Lb?

长度b（光杠杆后支点到两个前支点连线的垂直距离），或适当增大D（光杠杆小镜子到标尺的距离为D）。

2．如果实验中操作无误，得到的数据前一两个偏大，这可能是什么原因，如何避免？

答：

可能是因为金属丝有弯曲。

避免的方法是先加一两个发码将金属丝的弯曲拉直。

3．如何避免测量过程中标尺读数超出望远镜范围？

答：

开始实验时，应调节标尺的高低，使标尺的下端大致与望远镜光轴等高，这样未加砝码时从望远镜当中看到的标尺读数接近标尺的下端，逐渐加砝码的过程中看到标尺读数向上端变化。

这样就避免了测量过程中标尺读数超出望远镜范围。

实验十六示波器的使用

【预习题】

1．示波器为什么能把看不见的变化电压显示成看得见的图象？

简述其原理。

答：

（1）示波管内高速电子束使荧光屏上产生光亮点，而电子束的偏转角度（光点在荧光屏上的位移）是受X轴和Y轴偏转板上所加电压的控制。

（2）若只在X轴偏转板上加一个锯齿波电压（该电压随时间从-U按一定比例增大到+U），则光点就会从荧光屏左端水平地移动到右端（称为扫描），由于荧光屏上的发光物质的特性使光迹有一定保留时间，因而在屏幕水平方向形成一条亮迹（称为扫描线）。

（3）若只在Y轴偏转板上加信号电压，则随着信号幅度的变化光点就会在荧光屏竖直方向作上下移动形成一条竖直亮迹。

（4）如在Y轴偏转板加上电压信号，同时又在X轴偏转板加上锯齿波扫描电压，则电子束受到水平和竖直电场的共同作用，光点的轨迹呈现二维图形（光点在X方向均匀地从左向右水平移动的同时又在Y方向随信号幅度的变化在竖直方向作上下移动），即将Y轴偏转板上电压信号幅度随时间变化的规律在屏幕上展开成为函数曲线（即信号波形）。

（5）要得到清晰稳定的信号波形，扫描电压的周期Tx与信号电压的周期Ty必须满足Tx?

nTy，以保证Tx的

起点始终与电压信号固定的一点相对应（称同步），屏幕上的波形才能稳定。

（6）为了得到可观察的图形，锯齿波扫描电压必须重复扫描．

2．观察波形的几个重要步骤是什么?

答：

（1）开启示波器电源开关后，将耦合开关置“⊥”，，调整辉度、聚焦以及垂直、水平位移旋钮使屏幕中部出现亮度适中细小的亮点。

（2）观察、测量时将耦合开关置“AC”或“DC”，触发选择开关置“INT”，将信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端。

（3）调节Y轴灵敏度选择开关和X轴扫描选择开关以及触发电平旋钮，使信号幅度在屏幕范围内（屏幕竖直标尺的2/3左右），且有2—5个完整稳定的波形。

（4）定量测量时还应注意将扫描微调旋钮和Y轴微调旋钮置于校准位置（顺时针旋转至最大）。

3．怎样用李萨如图形来测待测信号的频率?

答：

1．将示波器功能置于外接状态（触发选择开关置“EXT”，触发信号极性开关置“X”）。

将信号发生器的正弦波信号用同轴电缆线连接到X轴输入端，待测频率的信号用同轴电缆线连接到Y轴输入端，分别调节信号发生器幅度旋钮和Y轴灵敏度选择开关，使亮迹形成的图形在屏幕范围内。

2．调节信号发生器输出信号的频率，使合成的李萨如图形为稳定的“○”形，从信号发生器上读出输出信号的的频率值Fx1，根据合成李萨如图形的两个信号频率比与图形切点数的关系Fx：

Fy=NY：

NX，求出Fy1。

3．再改变信号发生器输出信号的频率，使合成的图形为“∞”、“8”、“000”等，NY：

NX分别为“1：

2”、“2：

1”、“1：

3”等，相应地读出信号发生器输出信号的频率为FX2、FX3、FX4等，求出FY2、FY3、FY4等，算出的FY的平均值即为待测信号的频率。

【思考题】

1．在示波器的荧光屏上得到一李萨如图形，Y轴、X轴与图形相交时交点数之比

答：

fy?

Nx4?

fx?

100?

133Hz。

Ny3Nx4?

，已知fx?

100Hz，求fy。

Ny3

2．为什么在共振状态下测声速?

如何判断系统是否处于共振状态?

答：

本实验中将电信号转换为超声波信号的器件是压电陶瓷换能器

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