大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課后題答案

近代物理是否可以測擺動一次的時間作周期值？為什么？答：不可以。因?yàn)橐淮螠y量隨機(jī)誤差較大，多次測量可減少隨機(jī)誤差。將一半徑小于下圓盤半徑的圓盤，放在下圓盤上，并使中心一致，討論此時三線擺的周期和空載時的周期相比是增大、減小還是不一定？說明理由。答：當(dāng)兩個圓盤的質(zhì)量為均勻分布時，與空載時比較，擺動周期將會減小。因?yàn)榇藭r若把兩盤看成為一個半徑等于原下盤的圓盤時，其轉(zhuǎn)動慣量|0小于質(zhì)量與此相等的同直徑的圓盤，根據(jù)公式(3-1-5),擺動周期T。將會減小。°三線擺在擺動中受空氣阻尼，振幅越來越小，它的周期是否會變化？對測量結(jié)果影響大嗎？為什么？答：周期減小，對測量結(jié)果影響不大，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)測量的時間比較短。實(shí)驗(yàn)2金屬絲彈性模量的測量光杠桿有什么優(yōu)點(diǎn)，怎樣提高光杠桿測量的靈敏度？答：優(yōu)點(diǎn)是：可以測量微小長度變化量。提高放大倍數(shù)即適當(dāng)?shù)卦龃髽?biāo)尺距離D或適當(dāng)?shù)販p小光杠桿前后腳的垂直距離b可以提高靈敏度，因?yàn)楣飧軛U的放大倍數(shù)為2D/b。何謂視差，怎樣判斷與消除視差？答：眼睛對著目鏡上、下移動，若望遠(yuǎn)鏡十字叉絲的水平線與標(biāo)尺的刻度有相對位移，這種現(xiàn)象叫視差，細(xì)調(diào)調(diào)焦手輪可消除視差。為什么要用逐差法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)？答：逐差法是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的一種基本方法，實(shí)質(zhì)就是充分利用實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)，減少隨機(jī)誤差，具有對數(shù)據(jù)取平均的效果。因?yàn)閷τ行?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，若簡單的取各次測量的平均值，中間各測量值將全部消掉，只剩始末兩個讀數(shù)，實(shí)際等于單次測量。為了保持多次測量的優(yōu)越性，一般對這種自變量等間隔變化的情況，常把數(shù)據(jù)分成兩組，兩組逐次求差再算這個差的平均值。實(shí)驗(yàn)三，隨即誤差的統(tǒng)計規(guī)律什么是統(tǒng)計直方圖？什么是正態(tài)分布曲線?兩者有何關(guān)系與區(qū)別？答：對某一物理量在相同條件下做n次重復(fù)測量，得到一系列測量值，找出它的最大值和最小值，然后確定一個區(qū)間，使其包含全部測量數(shù)據(jù)，將區(qū)間分成若干小區(qū)間，統(tǒng)計測量結(jié)果出現(xiàn)在各小區(qū)間的頻數(shù)M,以測量數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)M為縱坐標(biāo)，劃出各小區(qū)間及其對應(yīng)的頻數(shù)高度，則可得到一個矩形圖，即統(tǒng)計直方圖。如果測量次數(shù)愈多，區(qū)間愈分愈小，則統(tǒng)計直方圖將逐漸接近一條光滑的曲線，當(dāng)n趨向于無窮大時的分布稱為正態(tài)分布，分布曲線為正態(tài)分布曲線。如果所測得的一組數(shù)據(jù)，其離散程度比表中數(shù)據(jù)大，也就是即S(x)比較大，則所得到的周期平均值是否也會差異很大？答：(不會有很大差距，根據(jù)隨機(jī)誤差的統(tǒng)計規(guī)律的特點(diǎn)規(guī)律，我們知道當(dāng)測量次數(shù)比較大時，對測量數(shù)據(jù)取和求平均，正負(fù)誤差幾乎相互抵消，各誤差的代數(shù)和趨于零。實(shí)驗(yàn)四電熱法測量熱功當(dāng)量該實(shí)驗(yàn)所必須的實(shí)驗(yàn)條件與采用的實(shí)驗(yàn)基本方法各是什么?系統(tǒng)誤差的來源可能有哪些？答：實(shí)驗(yàn)條件是系統(tǒng)與外界沒有較大的熱交換，并且系統(tǒng)(即水)應(yīng)盡可能處于準(zhǔn)靜態(tài)變化過程。實(shí)驗(yàn)方法是電熱法。系統(tǒng)誤差的最主要來源是系統(tǒng)的熱量散失，而終溫修正往往不能完全彌補(bǔ)熱量散失對測量的影響。其他來源可能有①水的溫度不均勻，用局部溫度代替整體溫度。②水的溫度與環(huán)境溫度差異較大，從而給終溫的修正帶來誤差。③溫度，質(zhì)量及電功率等物理量的測量誤差。試定性說明實(shí)驗(yàn)中發(fā)牛以下情況時，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是偏大懷是偏??？攪拌時水被濺出：答：實(shí)驗(yàn)結(jié)果將會偏小。水被濺出，即水的質(zhì)量減少，在計算熱功當(dāng)量時，還以稱橫水的質(zhì)量計算，即認(rèn)為水的質(zhì)量不變，但是由于水的質(zhì)量減少，對水加熱時，以同樣的電功加熱，系統(tǒng)上升的溫度要比水沒有上升時的溫度要高，即水沒濺出在同樣電功加熱時，應(yīng)上升T度，而水濺出后上升的溫度應(yīng)是T+AT度。用，有Q=(c.m.T),，分母變大J變小。ii攪拌不均勻：答：J偏大、偏小由溫度計插入的位置與電阻絲之間的距離而定。離電阻絲較遠(yuǎn)時，系統(tǒng)溫度示數(shù)比，勻均系統(tǒng)溫度低，設(shè)T為均勻系統(tǒng)溫度，溫度計示值應(yīng)為T-AT，用J=A/9計算，分母變小，則J變大；離電阻絲較近時，溫度計示值應(yīng)為T+AT，分母變大，因而J變小。室溫測得偏高或偏低。答：設(shè)0為室溫，若測得值偏高ae時，測量得到的溫度值為e+ae:偏低a。時，測量00溫度值為e-ae，在計算溫度虧損時，dT二k(T.-e),k是與是室溫?zé)o關(guān)的量(k與室溫有TOC\o"1-5"\h\z0ii關(guān))，只與降溫初溫和降溫終溫以及降溫時間有關(guān)，測得室溫偏高時，dTi=k［Ti-(e0+Ae)］，ii0每秒內(nèi)的溫度虧損dT小于實(shí)際值，t秒末的溫度虧損5T=￡k［Ti-(e+Ae)］。此值小于iii0實(shí)際值，由于散熱造成的溫度虧損ST=Tf+Tf〃，修正后的溫度^〃為：Tf〃二Tf-ST，ifffffiST為負(fù)值，當(dāng)測量值低于實(shí)際室溫時，ST的絕對值變?。篢f〃二Tf+|ST|，即Tf〃變iiffif小,AT變小(其中AT=Tf〃-Tf初,Tf初：升溫初始值)，ff初f初J變大，反之J變小。實(shí)驗(yàn)七校正電流表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的毫安表讀數(shù)總是高于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分流電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)?。繛槭裁?？答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即保持回路電流不變，分流電阻值減小后將會分得更多的電流，從而使流過被改裝表表頭的電流減小，改裝表的讀數(shù)也減小。校正電壓表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的電壓表讀數(shù)總是低于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分壓電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)??？為什么？答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即加在改裝電表上電壓值不變。調(diào)小電阻，改裝表的總電阻降低，流過改裝毫安表的電流增大，從而讀數(shù)也增加。(3)試證明用歐姆表測電阻時，如果表頭指針正好指在表盤標(biāo)度尺的中心，則這時的歐姆表指示值為什么正好等于該歐姆表的內(nèi)阻值。答：設(shè)表頭指針滿刻度電流為lg、表頭指針指表盤中心時電路中電流為I,根據(jù)題意，當(dāng)表內(nèi)阻為Rg、待測電阻為Rx時，：根據(jù)歐姆表工作原理，當(dāng)待測電阻Rx=O時，。即，因而可得Rx=Rg。所以，歐姆表顯示測讀數(shù)即為該歐姆表的內(nèi)阻。［實(shí)驗(yàn)八］示波器的原理與使用模擬示波器為何能顯示高速變化的電信號軌跡？答:在模擬示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上加的是被觀測信號電壓，而在水平偏轉(zhuǎn)板上加的是鋸齒波(時間線性變化)信號電壓，所以示波器的示波管的橫軸相當(dāng)于直角坐標(biāo)的時間軸，經(jīng)過一個鋸齒波信號周期，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的一段軌跡。當(dāng)鋸齒波信號的周期大于或等于周期性觀測信號的周期且與其相位鎖定時(同步)，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的同一段軌跡，由于人眼的視覺暫留和熒光屏的余輝，便可以觀測到信號的波形。在本實(shí)驗(yàn)中，觀察李薩如圖形時，為什么得不到長時間穩(wěn)定的圖形？答：因?yàn)镃H1與CH2輸入的是兩個完全不相關(guān)的信號，它們的位相差難以保持恒定，所以得不到長時間的穩(wěn)定波形。(3)假定在示波器的Y軸輸入一個正弦信號，所用的水平掃描頻率為120Hz,在熒光屏上出現(xiàn)三個穩(wěn)定完整的正弦波形，那么輸入信號的頻率是什么？這是否是測量信號頻率的好方法？為何？答：輸入信號的頻率是360Hz。這種方法不是測量信號頻率的好方法，因?yàn)橛么朔椒y量的頻率精確度低。(4)示波器的掃描頻率遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于輸入正弦信號的頻率時，屏上的圖形是什么情況？答：掃描頻率遠(yuǎn)小于輸入正弦信號頻率時，出現(xiàn)圖形是密集正弦波；掃描頻率遠(yuǎn)大于輸入正弦信號頻率時，一個周期的信號波形將會被分解成數(shù)段，顯示的圖形將會變成網(wǎng)狀交叉線。實(shí)驗(yàn)七校正電流表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的毫安表讀數(shù)總是高于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分流電阻應(yīng)調(diào)大還答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即保持回路電流不變，分流電阻值減小后將會分得更多的電流，從而使流過被改裝表表頭的電流減小，改裝表的讀數(shù)也減小。校正電壓表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的電壓表讀數(shù)總是低于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分壓電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么?答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即加在改裝電表上電壓值不變。調(diào)小電阻，改裝表的總電阻降低，流過改裝毫安表的電流增大，從而讀數(shù)也增加。試證明用歐姆表測電阻時，如果表頭指針正好指在表盤標(biāo)度尺的中心，則這時的歐姆表指示值為什么正好等于該歐姆表的內(nèi)阻值。答：設(shè)表頭指針滿刻度電流為lg、表頭指針指表盤中心時電路中電流為I,根據(jù)題意，當(dāng)表內(nèi)阻為Rg、待測電阻為Rx時，；根據(jù)歐姆表工作原理，當(dāng)待測電阻Rx=0時，。即，因而可得Rx=Rg。所以，歐姆表顯示測讀數(shù)即為該歐姆表的內(nèi)阻。［實(shí)驗(yàn)八］示波器的原理與使用模擬示波器為何能顯示高速變化的電信號軌跡？答：在模擬示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上加的是被觀測信號電壓，而在水平偏轉(zhuǎn)板上加的是鋸齒波(時間線性變化)信號電壓，所以示波器的示波管的橫軸相當(dāng)于直角坐標(biāo)的時間軸，經(jīng)過一個鋸齒波信號周期，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的一段軌跡。當(dāng)鋸齒波信號的周期大于或等于周期性觀測信號的周期且與其相位鎖定時(同步)，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的同一段軌跡，由于人眼的視覺暫留和熒光屏的余輝，便可以觀測到信號的波形。在本實(shí)驗(yàn)中，觀察李薩如圖形時，為什么得不到長時間穩(wěn)定的圖形？答：因?yàn)镃H1與CH2輸入的是兩個完全不相關(guān)的信號，它們的位相差難以保持恒定，所以得不到長時間的穩(wěn)定波形。假定在示波器的Y軸輸入一個正弦信號，所用的水平掃描頻率為120Hz,在熒光屏上出現(xiàn)三個穩(wěn)定完整的正弦波形，那么輸入信號的頻率是什么？這是否是測量信號頻率的好方法？為何？答：輸入信號的頻率是360Hz。這種方法不是測量信號頻率的好方法，因?yàn)橛么朔椒y量的頻率精確度低。示波器的掃描頻率遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于輸入正弦信號的頻率時，屏上的圖形是什么情況？答：掃描頻率遠(yuǎn)小于輸入正弦信號頻率時，出現(xiàn)圖形是密集正弦波；掃描頻率遠(yuǎn)大于輸入正弦信號頻率時，一個周期的信號波形將會被分解成數(shù)段，顯示的圖形將會變成網(wǎng)狀交叉線。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)思考題答案(實(shí)驗(yàn)9一一11)2008-10-1712:30|(分類:默認(rèn)分類)電橋由哪幾部分組成?電橋的平衡條件是什么?答：由電源、開關(guān)、檢流計橋臂電阻組成。平衡條件是r=(r/r)rx1232?若待測電阻Rx的一個頭沒接(或斷頭)，電橋是否能調(diào)平衡?為什么？答：不能，R沒接(或斷頭)，電路將變?yōu)橛覉D所示，A、C及C、D間總有電流，所以x電橋不能調(diào)平。下列因素是否會使電橋誤差增大?為什么？電源電壓不太穩(wěn)定；檢流計沒有調(diào)好零點(diǎn)；檢流計分度值大；電源電壓太低；導(dǎo)線電阻不能完全忽略。答：(1)由于電橋調(diào)平以后與電源電壓無關(guān)，則電源電壓不太穩(wěn)定基本不會使電橋誤差增大。若檢流計沒有調(diào)好零點(diǎn)，當(dāng)其指針指零時檢流計中電流不為零，即電橋沒有達(dá)到平衡正態(tài)，此時的測量讀數(shù)中將會含有較大誤差甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤讀數(shù)；檢流計分度值大時會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與分度值成反比；電源電壓太低會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與電源電壓成正比；對高電阻不會，當(dāng)被測電阻的阻值很高時導(dǎo)線電阻可以忽略。為了能更好地測準(zhǔn)電阻，在自組電橋時，假如要測一個約1.2kQ的電阻，應(yīng)該考慮哪些因素?這些因素如何選取?答：應(yīng)考慮電源電壓，比例臂的電阻值，檢流計的分度值。電源電壓取6V，R，R取121000Q，檢流計取1.5級A表。[實(shí)驗(yàn)十]用電位差計測量電動勢按圖3-10-4聯(lián)好電路做實(shí)驗(yàn)時，有時不管如何調(diào)動a頭和b頭，檢流計G的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些?答：總指零的原因：測量回路斷路?？偛恢噶愕脑颍孩貳和E極性不對頂；②工作X回路斷路；③R上的全部電壓降小于E，E二者中小的一個。ABSx用電位差計可以測定電池的內(nèi)阻，其電路如圖3106所示,假定工作電池E>Ex,測試過程中Rc調(diào)好后不再變動，Rx是個準(zhǔn)確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L分別為Kx斷開和接通時電位差計處于補(bǔ)償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池Ex的內(nèi)阻2r=[(L-L)/L]R(R為已知)。TOC\o"1-5"\h\z122xx證明：設(shè)A為R上單位長度的電位差，V為K的端電壓，則有：x2E=AL(1)x1V=AL(2)x2而代入(2)式得:Rx/(r+Rx)Ex=AL(3)2(1)式除(3)式，整理后得：r=[(L-L)/L]R122x用箱式電位差計可以測定電阻或校準(zhǔn)電流表。在圖3-10-7(a)中，是待校準(zhǔn)電流表,R是待測定的電阻，R是可調(diào)的準(zhǔn)確度很高的電阻箱，其值可直接讀出，圖(b)是UJ37箱式x0電位差計。怎樣才能把R測算出來？A表如何校正？x答：測量電阻RX調(diào)整可變精密電阻箱R(作標(biāo)準(zhǔn)電阻用)的阻值，使電流表有適當(dāng)偏轉(zhuǎn)，如可能，使R00與Rx相接近。將1點(diǎn)接E(+)，2點(diǎn)接E(-)，測出V(R兩端的電位差)。TOC\o"1-5"\h\zxxxx將2點(diǎn)接E(+)，3點(diǎn)接E(-)，保持電流不變，測出V(R兩端的電位差)。xx00因R和R通過的電流相同，故：R=(V/V)Rx0xx00校準(zhǔn)電流表將3點(diǎn)接Ex(-)，2點(diǎn)接Ex(+),調(diào)整R,使電流表A指示第一個校準(zhǔn)點(diǎn)。測出R兩端的00電位差V,得第一校準(zhǔn)點(diǎn)的電流I(I二V/R)。11110同法測出同一校準(zhǔn)點(diǎn)的電流I,I,……。23作出校準(zhǔn)曲線。如圖3-10-4所示的電位差計，由A到B是11m長的電阻絲，若設(shè)a=0.1V/m，11m

長的電壓降是1.1V，用它測僅幾毫伏的溫差電動勢，誤差太大。為了減少誤差,采用圖3-10-8

所示電路。圖3-10-8是將11m長的電阻絲AB上串接了兩個較大的電阻R和R。若AB的總12電阻已知為r,且R、R、r上的總電壓為1.1V,并設(shè)計AB(11m)電阻絲上的a=0.1mV/m，試12問R1+R2的電阻值應(yīng)取多少？若標(biāo)準(zhǔn)電池E0的電動勢為1.0186V,則R1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻r表示)？°1答：由于電位差計單位長度電阻線的電位差為a,則電阻線AB上的電位差V=11a=1.1mV,AB而回路電流應(yīng)為I二V/r。另一方面，由于ABI(R+R+r)=1.1V，12所以(V/r)(R+R+r)=1.1VAB12即V[(R+R)/r+1]=1.1VAB12所以R+R=[(1.1/V)-1]r=(1.1/0.0011-1)r=999r12AB當(dāng)RI=E時，R為最小，即R=R，此時有RI+E+Ir=1.1。由于I二V/r=0.0011/r,20111min10AB所以R=(1.1-E-Ir)/I=73rTOC\o"1-5"\h\z1min0當(dāng)RI+Ir=E則R為最大，即R=R，此時有RI+E=1.1。所以20111max10R=(1.1-E)/I=74r1max0[實(shí)驗(yàn)十一]超聲波聲速的測量1.示波器在使用過程中熒光屏上只有一條水平亮線而沒有被測信號是什么原因造成的？答：在示波器的使用過程中，上述現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，造成這一現(xiàn)象的原因很多，大致可歸納為：①示波器接地(GND)(測量時接地按鍵GND應(yīng)該彈起)；衰減開關(guān)VOLTS/DIV選擇過大(測量時可先選擇小些)；信號發(fā)生器輸出過小或沒有輸出；信號發(fā)生器輸出直流信號；在信號的傳輸中，導(dǎo)線或接頭接觸不良，也可造成該現(xiàn)象；示波器的相關(guān)功能鍵都應(yīng)選擇在正確工作狀態(tài)下?？傊?，影響的因素很多，要求使用者在使用前一定認(rèn)真閱讀教材。在測量聲速時，YJCH1）的輸入信號，由于示波器的Y軸放大器、壓電轉(zhuǎn)換器、聯(lián)接線路的相移等原因并不與聲波的位相相同，這對于觀察測量聲波波長有無影響?為什么?答:沒有影響。因?yàn)椴ㄩL是波在傳播過程中位相差為2n的兩點(diǎn)間的距離，與該處位相無關(guān)，所以無影響。3?試比較幾種測聲速方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：實(shí)驗(yàn)講義上共列出了三種測量方法：①李薩如圖相位比較法，②共振法，③波形相位比較法。一般說來，李薩如圖相位比較法測量的比較準(zhǔn)，同時便于對知識的溫新和鞏固，對于示波器的使用以及學(xué)生動