大学物理实验习题2.docx

1、大学物理实验习题2绪论部分一、选择题1、依据获得测量结果方法的不同，测量可分两大类， 即（ ）A：多次测量和单次测量B：等精度测量和不等精度测量C：直接测量和间接测量D：以上三种分类都正确2、 以下哪个不属于物理实验A: 利用卷尺测量物体的长度B: 利用弹簧秤称小铁块的重量C: 伽里略的斜塔实验D: 爱因斯坦发现光的粒子性（ ）3、对一物理量进行等精度多次测量A：误差的平方和为最小（ ）B：测量值（或误差）一定遵从正态分布C：测量值（或误差）一定遵从均匀分布D：其算术平均值是误差为零的值4、对一物理量进行多次等精度测量，其目的是A：消除系统误差（ ）B：消除随机误差C：减小系统误差D：减小随机

2、误差5、以下说法正确的是A：多次测量可以减小随机误差（ ）B：多次测量可以消除随机误差C：多次测量可以减小系统误差D：多次测量可以消除系统误差6、对一物理量进行等精度多次测量，其算术平均值是A：真值（ ）B：最接近真值的值C：误差最大的值D：误差为零的值7、测量结果的标准表达式为：被测量必定等于（：被测量可能等于（X=X U ，其含义为U ）或（ U ）U ）或（ U ）（ ）：被测量必定在（U ）和（U ）之间：被测量以一定概率落在（U ）或（U ）之间8、下列测量结果中，准确度最高的是（ ）A： L1 =102.3 0.2 B： L2=103.52 0.05C： L3=1.246 0.00

3、5D： L4=0.0056 0.0002 9、对某测量对象进行多次测量，测量结果为 xx uc (x) ，其中 uc (x)uA2 (x) uB2( x) ，（ uA (x) 、 uB ( x) 分别为其 A 类不确定度、 B 类不确定度。问被测量的真值落在 x uc (x), xuc ( x) 范围内概率为（）A 68.3%B 95%C 57.7%D 100%测量结果为 x xuc (x) ，其中 uc (x)A10、对某测量对象进行单次测量，uB ( x) =3 ，uB (x)为其 B 类不确定度。问被测量的真值落在 xuc ( x), x uc ( x)范围内概率为（）A 68.3%B

4、95%C 57.7%D 100%11、在正常情况下，下列读数错误的是（）A：分度值为 20mv 的电压表测得电压值为250mvB：分度值为 1的角游标测得值为 33 47 C：分度值为 0.02mm的游标卡尺测得某物体的长度为 30.32mmD：分度值为 0.01mm的读数显微镜读数为 30.09mm12、下面的测量结果表达式正确的是（）A： x18.3350.03（单位）B： x18.340.30 10 1（单位）C： x18.330.031（单位）D： x18.340.03（单位）13、下列结果表达式中，正确的是（）A： N=（2.03250.07 ） 1011Nm 2B： N=（2.03

5、250.068 ） 1011Nm 2C：N=2.03 1011 0.68 1010NmD： N=（2.03 0.07 ） 1011Nm2214、下列读数肯定错误的是：（）A最小分度值为 0.02mm的游标卡尺测得某物体长度为20.12mmB最小分度值为1mm的刻度尺测得某物体长度为20.1mmC最小分度值为0.02g的物理天平测得某物体质量为63.24gD最小分度值为0.01mm的读数显微镜测得某物体长度为20.12mm15、某水银温度计的一小格为0.2 . 按“ 1/10 ”估读法，用此水银温度计测量温度时下列数据中正确的是（）A 36 B 36.7 C 36.72 D 36.724 16、

6、量程为 3000mv，表盘分格数为150，以下读数可能正确的是（）2A 940mv B 940.0mv 940.00mv D 940.20mv17 、 用分 度值 为 0.01 毫米 的 千分 尺测 量某 物体长 度 ，如 下图 所示 ，则被 测 长度为（ ）A 6.775mmB 6.265mmC 6.755mmD 6.765mm18、待测物体长度约为12cm, 要求测量结果有 5 位有效数字 , 应选用()A千分尺米尺游标卡尺卷尺19、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 2VC

7、2.5级，量程为 1.5V20、对 yaxb 的线性函数， 利用图解法求 a时，正确的求解方法是（）A： atg（ 为所作直线与坐标横轴的夹角实测值）B： ay（ x、 y 为任选两个测点的坐标值之差）xC： ay（ x、 y 为在所作直线上任选两个分得较远的点的坐标值之差）xD： ay（ x 、y 为所作直线上任选一点的坐标值）x二、填空题1、在直接测量的多次测量中，通常是指对物理量，用仪器，在条件下进行的重复测量。2、在长度测量中，由于被测量和测量要求的不同而采取不同的测量方法。其中用米尺测量采用的是测量法，螺旋测微计和读数显微镜采用测量法，光杠杆测长度的微小变化量用测量法 .3、 物理实

8、验的内容包括四大类：，。4、 地磁场对测量的影响属于误差，视差在很大程度上属于误差， 使用未经调试的仪器进行测量所产生的误差基本属于误差5、 对于多次测量，测量结果表达式XX U 中（其中 U 为扩展不确定度） ，置信概率约为，即被测量真值落在区间的可能性为。6、 在测量方法正确，置信概率相同的情况下，不确定度愈小，表示测量结果，反之不确定度愈大，测量的质量愈低，它的，使用价值就。7 、测量不确定度是表明被测量值的参数，而误差表明了测量结果与真值的。3nx )2( x1x 在（ x -) ,8、S(xi )i 1的物理意义是：任意一次测量值S xix+ S( xi )）区n1(间的概率为，其中

9、最佳值为。9、通常以测量值的作为被测量值的估计（即测量结果），以作为测量结果的 A 类标准不确定度。10、正态分布图形的4个特点、；其中标准误差的几何意义是：；标准误差越小，曲线越向纵轴( x0) 收缩，即是说标准误差越小的测量，其数据越相互接近，；反过来，越大，测量数据。11、单次测量的 B 类不确定度可以用仪器误差限A 来估算。对于准确度级别为a 的电压（流）表； 对于准确度级别为a 的电阻箱、电桥、电势差计； 对于最小分度值为 a 的米尺、千分尺。12、原则上B 类不确定度有很多个分量组成。找出一个产生误差的原因，就有一个，各分量之间的合成采用合成。在实际测量中，B 类不确定度来自于各种

10、不同类型的仪器、不同的测量方法、方法的不同应用以及测量理论模型的不同近似等方面。在教学中我们考虑的重点是所产生的测量不确定度。13、间接测量的不确定度采用方式合成，如：Y X1.X 2 ，则uc (Y )。14 、对于等精度多 次测量 值 xi ，要计 算其总 的不确 定度，应先求 x =，再求；后求。最后通过方和根合成。15、测量密度的公式为m ，若 m的标准不确定度为uc (m) ，V 的标准不确定度为uc (V ) ，V则的标准不确定度uc ( ) =；其相对标准不确定度E =16、在利用电子秒表测时间，电子秒表内的石英晶体振荡频率每日仪器误差小于10-5 s，但实验者在判定计时开始和结

11、束时会有0.10.2s的反映误差，这个时候B 类不确定度应该以为准17、在我们的教材中，有列表法、作图法、等五种数据处理方法18、在数据处理中列表法有两种作用，一个是，另一个是，列表的要点是。19、逐差法的基本条件是，逐差法的优越性是。20、直接测量读数的有效数字位数不仅与有关，还与有关；对实验数据后几位进行取舍时， 应采用法则。21、 (1) 0.8mmm(2)6002rad(3)0.569rad=(角度值 )（ 4）17.955mmcm（ 5） 160 30rad（ 6）2.5min =s4（ 7） 150s = min22、分光计游标读数装置中，设主盘的最小分度是 30，游标刻度线共 3

12、0 条，则该游标的最小度值为 。23、任何仪器，由于技术上的局限性，总存在误差。仪器误差就是由于测量仪器本身刻度不准，结构、灵敏度和分辨率等因素的限制而导致的误差。实验室常用的量程在 100 mm 以内的一级千分尺。其副尺上的最小分度值为 0 .01mm ，而它的仪器误差（常称为示值误差）为： 。测量范围在 300 mm 以内，主副尺最小分度值之差为 1/50mm 的游标卡尺，其仪器误差 ( 示值误差 ) 为 。精度等级为 0.5 级、量程为 100mA的电流表，其仪器误差为24、从 0 1 级电阻箱上读出电阻值为 200 0，若不考虑各旋钮的接触电阻，则该电阻的绝对误差可估为25、完成以下各

13、题：（ 1）测得某钢丝杨氏弹性模量 Y 1.6544 1011 N / m 2 ，计算得出其扩展不确定度U P (Y) 5.65 109 N / m2 ，试写出其结果表达式。（ 2）测得某电阻阻值 R35788，其扩展不确定度 U P (R)128，试写出其结果表达式。（ 3）测得某电阻阻值 R202，其扩展不确定度 U P (R)0.2，出现这种情况，说明在数据处理中，有什么问题？三、判断题1、 (1)系统误差取值恒定或按一定规律变化，(2)随机误差的大小一般用标准偏差估计，(3)系统误差和随机误差都可能由实验者引起。(4)A 类不确定度就是随机误差引起的不确定度(5) B类不确定度就是系统

14、误差引起的不确定度(6)表示测量结果时，数据的位数写得越多越精确，(7)测量读数的有效位数只与仪器的最小分度值有关，(8)测量结果的有效数字由不确定度决定。2、一个学生做光电效应法测量普郎克常量为6.626 10-34 J.S, 与公认值6.626 10- 34J.S比较，数值相同，因此学生认为此次测量结果。误差为零，对吗？为什么？3、改错（1） I4.513 102 A3.02 10 4 A（2） U25.34mV52V（ 3） L 17.421 0.2cm5（ 4） m 14.32 0.0302 g四、证明题1、利用正态分布随机误差的抵偿性证明：当测量次数n 无穷时，平均值 x1xi 就等

15、于n被测量 x 的真值 ( 设系统误差远小于随机误差 ) 。2、图解法确定拟合直线斜度的公式为ky2y1 其中 P1 (x1 , y1 ) 和 P2 ( x2 , y 2 ) 是为计算斜度x2x1所选的两点。试用不确定度合成规律分析证明，选点P 和 P 应相距远些，斜率的图解结果12更好。3、 求证：利用伏安法对电阻进行单次测量，在仪器选定情况下，电压电流测量值越大，待测电阻相对不确定度越小五、计算题1、在测量小球体积的实验中，对小球直径测量十次，数值如下表所示。试求测定直径 d 的A类标准不确定度分量。序号12345678910d (cm)2.002.012.021.991.992.001.

16、981.991.972.002、测量某一长度得到 9 个值： 42.35 ，42.45 ，42.37 ，42.33 ，42.30 ，42.40 ，42.48 ，42.35 ，42.29 （均以 mm为单位）。求置信概率为 0.68 、 0.95 、 0.99 时，该测量列的平均值、实验标准差和 A 类标准不确定度。3、按不确定度合成公式计算下列各量的合成不确定度，并完整表示结果。(1)LL 0 sin ，其中 L 0(15.000.05),(30 00 2 )(2)mm1 2m2 ，其中 m1(12.750.03) g, m2 (1.583 0.0002)g6(3)V1HD 2 ，其中 H (

17、12.684 0.003)cm, D(1.800 0.001)cm4(4)RU ，用 1.0级电压表 (3V 量程 ) 测得 U2.49V ，用 0.5 级电流表 (750mA 量程 ) 测I得I 0.512A4、用电桥测电阻，由公式 RxR1Rs得到 Rx =354.7 ，所使用的桥臂R1 = R2 =1000 ，R2可调臂电阻 Rs =354.7 ，实测得电桥灵敏度 S=1102.3 格 / 。电阻箱使用 1000 挡和 100 挡时为 0.1 级，用 10挡时为 0.2 级，用 1 挡和 0.1 挡时为 0.5 级，求测量结果的不确定度5、伏安法测量电阻，得到实验数据如下：U(v)1.0

18、02.003.004.005.006.00I(mA)0.501.021.492.052.512.98R( )2000.01960.82013.41951.21992.02013.4分别用平均法和逐差法来求电压每增加 1V，电流增量的平均值以及电阻 R6 、伏安法对电阻进行单次测量（待测电阻阻值约为 6 ），要求 R 的相对不确定度uc (R) / R 1% 若选用 0.5 级，量程为 300mv的电压表， 0.5 级，量程为 50mA的电流表进行测量，问电流和电压的测量值下限大约是多少？7、 采用流体静力称衡法测量石蜡密度，其计算式为蜡m30，其中 m3 为m3 ( m4 m2 )石蜡质量，

19、m4 为石蜡和铜圆柱绑在一块的视质量，m2 为铜圆柱的视质量，0 为参考7液体密度。若用最小分度值为0.02g 的物理天平进行单次测量，测得m2 56.224g ，m3 6.902g ， m455.560g ， 参 考 液 体 为 水 ， 根 据 当 时 水 温 查 得 其 密 度10.998774g / cm3 ，计算出此石蜡块的密度，并计算不确定度、写出结果表达式。8、测量单摆的摆长 L 时 , 用米尺测 L1， L2，用精度为 0.04cm 的游标卡尺测 D(如图所示 ) ，这样就有如下三种测量方法：A: LL1 L2,B: LL2D,C:LL1DL1 L2222L选用哪种方法好？D题

20、8 测量方法的选择9、 推导下列不确定度公式（ 1）利用物距像距法测量凸透镜焦距公式为：fu，其中 u 代表物距，代表像u距，都是直接测量 .（ 2）利用电势差计测量电池内阻，根据全电路欧姆定理可得电池内阻r 为 rU R ,U其中为电池电动势， U为电池端电压， R 为并接在电池两端的电阻阻值。（ 3）利用拉伸法测量杨氏弹性模量Y8DLF为光杠杆镜面到标尺的垂直距d 2 l,其中 Dx离， L 钢丝长度， F 钢丝所受到的外力，d 为钢丝的直径， l为垂线长度，x 为标尺的读数变化量。10、拉伸法在单位负载（ 1.000kg 砝码重）时钢丝的伸长量x ，加减砝码各测量一次，用逐差法处理数据， 计算单位负载 （ 1.000kg 砝码重） 时钢丝的伸长量x 的平均值和不确定度。长度量具的分度值为110 2mm。砝码数，个12345678910长度读数加56.460.764.869.173.277.181.585.489.693.5810 2 mm减56.9 60.9 65.0 69.0 73.5 77.3 81.8 85.7 89.8 94.0平均用逐差法处理数据。序号 i 1 2 3 4 5 平均xi=xi+5 xi计算平均值及不确定度 ：x1xi20.626mm 10 2（n 为逐差值个数，此处 n=5）n