大学物理实验练习2.docx

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大学物理实验练习2

大学物理实验练习

（2）

（一）是非判断，改错题

判断改错题（对的打“√”，错的打“×”外，还要把正确的改在下面。

1．偶然误差的特征是确定性，即在同一条件下进行测量，误差的大小和正负保持不变，或者在条件改变时按一定的规律变化（）。

2．根据有效数字运算法则计算下题结果是否正确（）

3．改错

（1）34.47米+10.280米－1.0036米=43.7461米

（2）（4.240+0.004）米+（8.10－0.02）米－（0.035+0.006）米=12.375+0.030米

（3）12.34cm×0.0234cm=0.288756cm

（4）

（5）N=（10.8000±0.2）cm

4．冲击电流计是利用Q=Kd测量电量的，式中d是冲击电流计第一次最大偏转时的读数（）。

5．在下列各图下面写明电路“能”或“不能”测电源电动势Ex，并在能测电动势的电路图的下面列出计算公式（图中：

E是工作电源，Es是标准电池，Ex是待测电源，V是电压表，G是检流计，R1、R2是已知固定电阻，R、r是滑线变阻器）。

6．某同学在做低电阻实验时所得的数据如下，他是用螺旋测微计测量电阻丝的直径，用分度值为厘米的米尺来测丝的长度（）。

铝丝直径（mm）

铜丝直径（mm）

铝丝长度（cm）

铜丝长度（cm）

2.42

┇

1.38

┇

40.00

┇

21.00

┇

7．用示波器观察信号波形（如锯齿波、尖脉部），除将波形发生器接“Y输入”外必须把“扫描频率”旋钮置于“扫描挡位”（）。

8．“电容的测定”中使用的电路如右图（）。

（二）选择题（只选一个答案，两个以上答案记0分）

1．如果多次测量的平均值为534.274毫米，误差为0.5毫米，测量结果应表示为（）。

A．534.3（mm）B．534.2±0.5（mm）

C．534.3=0.5（mm）D．534.27±0.5（mm）

2．某长度的一次测量值为10.545厘米，判断它是哪一把量具测出的（）。

A．米尺B．20分游标尺

C．50分游标尺D．千分尺

3．测某一约为1.5V的电压时，要求其结果的相对误差小于1.5%，则应选择下列哪种规格的伏特表？

（）。

A．0.5级，量程为5VB．1.0级，量程为2V

C．2.5级，量程为1.5V

4．“三线摆测转动惯量”实验中，要求下盘扭转的角度很小，这主要是因为（）。

A．转动过大、空气阻力过大，就影响测量精度

B．转动过大、下盘的动量大，使悬线L变长影响测量结果

C．实验理论简化的要求

D．提高实验的效率

5．测量液体粘滞系数时，要求让小球下落一段路程后，才能确定起始点，并同时计算时间这是因为（）。

A．我们有足够的时间作好测试准备

B．观察起来更方便，测得更准

C．让小球达到匀速运动以满足实验理论的要求

D．避免液面的影响

6．用惠斯登电桥测电阻时，如果出现了下述情况，试选择出仍能正常进行测量的情况（）。

A．电源正负级接反了

B．有一个桥臂阻值恒为“0”

C．有一个桥臂阻值恒为“无穷大”

D．检流计支路不通（断线）

7．在用电位差计测量未知电动势的操作过程中，若已调至补偿状态后切断工作回路的电源开关，这时电流计将（）。

A．偏向一侧B．左右摆动C．不偏转

8．用冲击电流计测量磁场感应强度时，其偏转量的正确读数方法是（）。

A．偏转到稳定的最大值B．摆动的平均值

C．首次偏转的最大值D．首次偏转的平均值

9．与冲击电流计并联的短路开关是用来（）。

A．防止电流过大，起保护作用

B．改变电路电阻值，使偏转不至太大

C．使电流计线圈的摆动迅速停止

D．起分压作用，改变电流计灵敏度

30．用示波器调出稳定的李沙如图形，如右图所示，已知在X偏转板输入频率fx=50Hz，求Y偏转板的输入信号频率fy=？

31．阻尼开关的作用和原理是什么？

32．在冲击法测电容的实验中，已知冲击常数K=2.75×10c/mm，冲击电压V=1.00V，标准电容为0.5000uF，光标的偏转量应为多少？

33．按右图线路，测量冲击电流计常数，简述主要操作步骤。

在测量中如果电流计线圈偏转过大如何办？

如果电流计线圈来回摆动难以停到平衡位置如何办？

（设右图中的互感器的互感系数为M，冲击回路的总电阻为R）

34．下面是长直螺线管内轴线上的磁场测定线路图，开关K1、K2和K3在实验中分别起什么作用？

35．指出图中哪一个为偏向角？

在怎样的条件下，偏向角为最小值？

34题图35题图

36．在光栅实验中，用分光计测光栅常数时，你如何确定所观察到的明纹是零级条纹？

在读取角度时要采取“左”“右”读角是为了什么？

37．为什么牛顿环是同心圆环，而劈尖干涉是平行直条纹？

38．为什么牛顿环实验中用单色光源？

若用白色光源将会出现什么情形？

39．双棱镜实验中要想调试出清晰的干涉条纹，必须满足哪些条件？

40．在双棱镜实验中，为什么要先调出清晰的彩色条纹再加滤色片？

先加滤色片可以吗？

41．双棱镜实验中的虚光源在何处？

有几条虚光源？

42．测薄透镜焦距时，主要误差来源是什么？

你采用什么方法减小这种误差？

（三）问答题

1．根据误差的性质及产生的原因，可将误差分为几种？

2．系统误差具有什么样的特征？

3．牛顿环曲率半径为

导出相对误差公式

4．使用螺旋测微计时应当注意

5．滑线变阻器有哪两种基本用法？

6．分压器的接法有何特点？

使用上要注意什么？

7．冲击电流计是用来测量什么物理量的？

8．冲击电流计和灵敏度流计的主要差别是什么？

9．分光计望远镜调节的要求是什么？

如何实现？

10．使用分光计，要先进行调整，应达到哪些要求，才算调整好了？

11．测微目镜和读数显微镜中的螺距差是如何产生的？

如何消除之？

12．在“三线摆”实验中，扭转角应大或小？

为什么？

13．在用三线摆测转动惯量实验中，是如何测出圆环的转动量的？

在m0示圆环的质量，r内、r外分别表示圆环的半径，它的转动量理论值（绕中心）是什么？

14．何为扬氏弹性模量？

测定有何作用？

15．什么是液体的粘滞系数？

在C、G、S制中，粘滞系数的单位是什么？

16．落球法测液体的粘滞系数实验中，当小球落入液体后共受了哪些力的作用？

它们的方向如何？

17．在补偿法测电动势中，为减小偶然误差而采取多次测量，在多次测量的过程中能否改变工作电流？

18．用线式电位差计测电动势（如右图）中，滑线变阻器R1有什么作用？

应如何使用？

19．什么叫模拟法？

20．为什么可以采用稳恒电流场模拟静电场？

21．在用模拟法测绘静电场时，怎样作等位线才能使误差最小？

22．在模拟法测绘静电场的实验装置中，当电源电压改变时，电场强度和电位是否变化？

电力线和等位线的形状是否改变？

23．电表的改装与校准实验，在校准量程时，如果待改装表读数偏高或偏低，怎样调分流电阻或分压电阻？

24．有一改装好的量程为20伏的是电压表，校准刻度时的最大绝对误差为0.2伏，问该表的精度等级是几级？

25．为什么惠斯通电桥不能测低电阻？

双臂电桥相对惠斯通电桥有哪些改进？

为什么能消除接触电阻和导线电阻的影响？

26．显示电压波形时，为什么要在水平偏转板上加锯齿电压，而不能加其它波形的电压？

27．用示波器显示待测电压波形时，为什么要求锯齿电压的周期Tx是待测电压周期Ty的整数倍，在实验中如何操作？

为什么还要整步？

在实验中如何操作？

28．为什么李沙如图形的切点数与频率为fy/fx=nx/ny这种关系。

若已知水平偏转板上的正弦电压fx=60Hz荧光屏上李沙如图形右图所示。

试问垂直偏转板上的待测正弦电压的频率fy为多少？

29．示波器的扫描频率大于或远小于Y轴正弦波信号频率时，屏上图形将是什么情况？

（四）其它类型题

1．低电阻测量中

，求算术平均误差

。

2．牛顿环曲率半径为

，求

。

3．已知

，试写出其相对误差公式。

4．已知

秒，

米，用单摆测重力加速度

，试求出

。

5．试推出牛顿试验中测定曲率半径的相对误差和绝对误差的误差传递公式。

6．对某一物理量A经过五次测量，记录下下表，试计算A及标准误差，并写出测量结果表达式。

次数

1

2

3

4

5

A（cm）

10.220

10.180

10.220

10.190

10.210

7．已知P=2VL/L，实验测得L=2.00=0.02厘米，V=3.00±0.09伏，L=1.20=0.06安，试计算P和算术平均误差

，并写出测量结果表达式。

8．写出毫安表和读数显微镜在下列状态时的读数

9．绘出滑线变阻器的分压接法。

10．下图为测电阻Rx的电路，若测量时，无论如何移动D，检流计始终偏向一边，试说明出现这种现象可能有哪些原因。

11．下图为惠斯通电桥，试证明电桥的平衡条件是：

12．用电位差计和下列电路测量电阻Rx，试简述测量步骤，并列出计算公式。

10题图11题图12题图

13．“补偿法”测电动势的线路中有一个可以调节的“已知电源”，试画出试验电路中的这一部分线路。

14．用双臂电桥测铝丝的电阻率，采用了公式

，试说明式中各符号的意义，并推导出相对误差

的误差传递公式。

15．在示波器上观察李沙如图形时，得到

两种图形，已知fx=50Hz，求fy。

16．已知正弦波形图，在其下方画出半波整流及全波整流波形图。

17．利用下图仪器和器材可以测量未知电阻Rx的大小。

请将其连接成测量电路，简述测量步骤；并写出计算公式（Rs为已知的标准电阻，K为单刀双掷开关）。

18．显示电压波形时，主要调节哪些旋钮，并说明其作用。

19．有变压器一个，固定电阻一个，示波器一台，晶体二极管一只（如下图所示），试用导线将它们连接成一个能显示二极管特性曲线（通过二极管电流1和二极管两端电压的关系曲线）的电路。

20．若已知下图中电源变压器次级的正弦电压之大小为V，试简述示波器测量电阻两端电压VR的步骤，并写出计算公式。

题17图题19图题20图

21．试绘出在用冲击法测电容量的实验中利用变极器改变电容器冲电电压极性的电路图。

22．在冲击法测磁场的实验中，冲击常数K≈5×109c/mm，互感系数M=0.1H，感应回路总电阻≈1000欧，测K时要首次最大求光标偏转d≈200mm，试确定通电流IK。

23．绘出换向开关（双刀双掷开关）和变极器的换向线路。

24．设计一种仅用分光计测量三棱镜顶角的方法（不另设光源和其它器件），画出光路图，并推导公式。

25．绘图表示出双棱镜产生干涉现象的区域，并指出相干光源的位置，计算波长的公式

中

是什么含义。

二、参考答案

（一）是非判断、改错题

1．（X系统误差）

2．（√）

3．

（1）43.75；

（2）12.31+0.02；（3）0.289；（4）6.0×10；（5）10.8+0.2

4．（√）

5．c能测，其余不能。

6．（×）2.4201.38040.021.0

7．（√）

8．（×）图略。

（二）选择题

1．（A）2．（B）3．（B）

4．（C）5．（C）6．（A）

7．（A）8．（C）9．（C）

（三）问答题

1．过失误差、系统误差、偶然误差三种。

2．系统误差的特征是确定性，即在同一条件（方法、仪器、环境、观测人）下进行测量，误差大小和正负保持不变或在条件改变时按一定的规律变化（如递增、周期性）。

3．

4．

（1）考虑零点校正；

（2）使用保护旋钮带动鼓轮，而不直解旋转鼓轮；（3）用毕小轴与小粘间留空隙。

5．限流器和分压器

6．滑线变阻器的两固定端要和电源连成回路，另取一固定端和一滑动端接外电路，使用时注意先将电刷放在使输出电压为最小的位置。

7．是测量脉冲电流所迁移的电量。

8．前者与后者相比，其动圈的转动惯量大，因而自由振荡的周期长。

前者是测量电量的，后者是测量电流的。

9．

（1）调目镜使叉丝清晰；

（2）调节物镜和分化板距离使绿+字像清楚；

（3）用各半调节法使望远镜轴垂直于分光计的中心轴。

10．望远镜聚焦于无穷远；

平行光管发现平行光；

载物台、平行光管和望远镜光轴及载物台平面与仪器转轴垂直。

11．因为丝杆与螺套间反向运动时，因螺距的存在而出现的误差，同向读数则可避免。

12．扭转角应小（大约5度以内），是因简谐要求。

13．先测带孔圆盘的转动惯量。

再测带孔圆盘与圆环的转动惯量

圆环的转动惯量为I1=I0－I

圆环（绕中心）转动惯量理论值为

14．F/S——应力；

——应变；

根据虎克定律，在弹性限度内，应力与应变成正比，即

F/S=EΔL/L或E=（F/S）/（ΔL/L）=FL/ΔLS

式中E称为杨氏弹性模量，它是表示固体材料抵抗形变能力的物理量。

15．因各层流体（稳定流动时）的速度不同，而产生层间的粘滞力（磨擦力）f=η（dv/dx）s，η称为粘滞系数，只与液体的性质和温度有关，在C、G、S制中粘滞系数为“泊”。

16．共受三个力：

重力=（4/3）r3ρg竖直向下

浮力=（4/3）r3ρ0g竖直向上

阻力=6πηrv竖直向上

17．不能改变工作电流。

18．保护电流计作用。

先应使R1为最大，滑动电键D的位置，使电流计指针为零。

19．两个物理量之间满足一定的物理相似或数学相似，则可用对一个物理量的研究去表征另一个不易测量的物理量的方法叫模拟法。

20．因为在静电场中不存在流动电荷，其电势分布无法用磁电式电表直接测量，稳恒电流场与相应的静电场它们的电场在空间的分布规律有着相同的数学形式（或相似的物理规律），而稳恒电流场的电场在空间的分布规律有着相同的数学形式或相似的物理规律，而稳恒电流场电势分布可以用电表直接进行测量，所以可以用稳恒电流场模拟静电场。

21．作等位线时，使测量点比较均匀地分布在等位线两侧，并使测量点尽量靠近等位线。

22．电场强度和电位要变化，电力线和等位线的两侧，并尽量靠近等位线。

23．电表扩程：

待改装表读数偏高，减小分流电阻；反之，增大分流电阻。

改装成电压表：

待改装表读数偏高，增大分压电阻；反之，减小分压。

24．标称误差=0.2/20×100%=1.0%

该表的精度等级是1.0级。

25．惠斯通电桥与双臂电桥的电路如下：

由于低电阻的阻值很小，电路中的接触电阻和导线电阻不能忽略，用惠斯通电桥测低电阻误差太大。

若改成双臂电桥就可测量低电阻。

改进措施及其作用是：

（1）增加一个由R3、R4构成的比例臂，将待测电阻Rx和标准电阻（比较臂电阻）Rs接成四端电阻。

这样就把除r之外的接触电阻和导线电阻并入电源电路及阻值很大的R1、R2=R3、R4支路，使其对测量结果的影响可以忽略。

（2）理论可以证明，在保持R1/R2=R3/R4的情况下，将电桥调平衡，可消除r对测量结果的影响。

26．因光点水平位移X与水平偏转板上的电压Vx成正比。

锯齿电压与时间t成正比，因此

X∝t

因光点垂直位移与垂上偏转板上的电压成正比，即

Y∝Vy

因此，可用光点在荧屏上的运动轨迹（Y－X曲线）表示待测电压波形（Vy－t关系曲线）。

而其它电压与时间不成正比，因而加在水平偏转板上，荧光屏上显示的不是电压波形。

27．可使电子束在各次扫描周期的时间内扫描出的光迹重合。

调“扫描范围”、“扫描微调”。

Ty、Tx是由两个彼此独立的电路产生的电压周期，任意一个变化就会破坏Tx与Ty的整数倍关系，因而要通过整步才能使锯齿波电压周期随待测电压周期同步变化，保持二者的整数倍关系，使荧屏上的波形保持稳定。

调“整步选择”、“整步增幅”。

28．由于切然的位置就是光点沿X或Y方向振动出现最大位移的位置，最大位移出现的次数就是振动次数，因而切点数之比就等同于同一时间内，光点沿X和Y两方向的振荡次数之比，故有fy/fx=nx/ny的关系。

因为fx=60Hz、nx=2、ny=3，所以fy=40Hz。

29．扫描频率信号频率时，看不到完整的信号电压波形。

扫描频率远小于信号频率时，将出现密集的信号电压波形。

30．因为fy/fx=3/2，所以fy=3fx/2=75Hz。

31．作用是使光斑尽快静止，恢复初始位置，原理是楞次定律。

32．d=18.2cm。

33．操作步骤：

（1）断开K2，将K1倒向，调节R1使互感器M初级线圈通以适当电流I。

（2）将K1迅速倒向2，读出冲击电流计首先偏转的最大读数。

（3）按K=2MI0/d。

R计算冲击常数K；

断开K3可使线圈很快回到平衡位置；

当线圈转至平衡位置时按阻尼开关K2，可使线圈迅速停止摆动；减小电流I0可减小线圈偏转最大角度。

34．K1：

换向开关，使螺线管电流方向或互感器原线圈电流反向。

K2：

回路转换开关，打向1，接通互感器，打向2，接通螺线管。

K3：

阻尼开关，闭合时，G中动圈所受阻尼力矩最大，动圈很快停下来。

35．/6为偏向角；当/I=/4时，偏向角为最小值。

36．取下光栅，如果原明纹处是一条亮线，则此明纹是零级条纹。

采取“左”、“右”读数是为了消除刻度盘与分光计中心轴线之间偏心差。

37．等厚干涉条纹的形状由等厚区域分布而定，牛顿环中心厚度为零，零级暗纹为一小圆斑，四周等厚区域为环状。

故牛顿环为同心圆环，而劈尖干涉零级暗纹为一条直线，故干涉条纹为直条纹。

38．R的计算与波长λ有关，故用单色光源。

干涉条件与λ有关，若用白光光源时，牛顿环将为彩色同心圆环。

39．

（1）单缝要足够细；

（2）缝要平行于双棱镜的棱。

40．人眼对彩色分辨本领大于对深浅的分辨本领，故应后加滤色片。

41．虚光源应在单缝所在平面（或双棱镜两束透射光反向延长线交点所在平面），虚光源为两条。

42．主要误差来源是对透镜成象的清晰程度判断不准，可以采用将透镜（或屏）左右移动找清晰象的位置，然后取平均值的方法减小这种误差。

（四）其它类型题

1．

2．

3．

4．

5．

6．

7．

（1）

瓦/厘米2

（2）

瓦/厘米2

瓦/厘米2

8．6.0mA24.125mm

9．

10．

（1）AB=BC、CD、DA四段电路中一段断路。

（2）AD和BC或者CD和AB断

11．电桥平衡时G两端电位相等，无电流通过G，设此时流过Rx和Rs的电流为I1，流过R1和R2的电流为I2

因为G两端电位相等

所以

所以

12．用电位差计分别测现R0和Rx两端电位差V0和VX

因为Vx/V0=Rx/R0所以Rx=VxR0/V0

13．

14．公式中：

P：

铝的电阻率。

a、b：

电阻箱的电阻值

：

铜在0C时的电阻经

：

铜的电阻温度系数。

、

：

分别是铝丝、铜丝的直径

L、

：

分别是电桥平衡时，铝丝、钢丝的长度。

因间接测量量是

是直接测量量的乘积和商，所以

15．

（1）fy=25Hz；

（2）fy=150Hz

16．图略。

17．步骤：

（1）将“X轴增幅”旋钮反时针旋到底。

（2）将K倒向a，调“Y轴增幅”，使光迹为适当长度Ls。

（3）将K倒向b，不调“Y轴增幅”读出光迹长度Lx。

因IRx/IRs=Lx/Rs所以Rx=LxRs/Ls

18．主要调节的旋钮和旋钮的作用：

（1）“X轴衰减”：

旋至“扫描”位置，将锯齿波发生器输出的锯齿电压加至放大器，放大后加到水平偏转板，使荧光屏上显示电压波形。

（2）“扫描范围”和“扫描频率”：

调节锯齿电压频率，使锯齿电压周期为待测电压周期的整数倍。

（3）“整步选择”：

选择整步方式。

（4）“整步增幅”：

调整步电压的大小，使整步效果良好，迫使锯齿电压周期随待测电压周期同步变化，以维持两电压周期的整数倍关系，使荧光屏上显示的电压波形稳定。

19．

“X轴衰减”旋钮应置“10”或“100”

20．

（1）将“X轴增幅”旋钮反时针旋转到底。

（2）将“Y轴输入”接a、d，调“Y轴增幅”旋钮，使光迹为适当长度Lv。

（3）不动“Y轴增幅”旋钮，将示波器“Y轴输入”接b、c，读出此时光迹长度LR，则VR=VLR/LV。

21．略。

22．IK=5mA。

23．

24．

25．