大学物理实验习题. 14页

大学物理实验a（h）考试复习题1.有一个角游标尺，主尺的分度值是0.5。，主尺上29个分度与游标上30个分度等弧长，则这个角游标尺的最小分度值是多少？30和29格差1格,所以相当丁•把这1格分成30份。这1格为0.5。=30',分成30份,每份V。2.电表量程为：0〜75mA的电流表，0〜15V的电压表，它们皆为0.5级，面板刻度均为150小格，每格代表多少？测量时记录有效数字位数应到小数点后第儿位（分别以mA、V为记录单位）？为什么?电流表•格0・5mA小数点后-位因为误差0.4mA,电压表•格0」V小数点后两位「，因为误差0.08V,估读一位***3.用示波器來测量一正弦信号的电压和频率，当“Y轴衰减旋钮”放在“2V/div”档，“时基扫描旋钮"放在“0.2ms/div,5档时，测得波形在垂直方向“峰一峰”值Z间的间隔为8.6格，横向一个周期的间隔为9.8格，试求该正弦信号的有效电压和频率的值。f二1/T二1一（9.8X0.0002）二510.2U仃效=8.6十根号2=6.08V***4.一只电流表的量程为10mA,准确度等级为1.0级；另一只电流表量程为15mA,准确度等级为0.5级。现要测量9mA左右的电流，请分析选用哪只电流表较好。量程为10mA,准确度等级为1.0级的电流表最大谋差0.1mA,量程为15mA,准确度等级为0.5级,最大误差0.075mA,所以选用量程为15mA,准确度等级为0.5级5.测定不规则固体密度。时，兀肃肿，其"为0C时水的密度，M为被测物在空气中的称量质量，加为被测物完全浸没丁•水屮的称量质量，若被测物完全浸没于水屮时表面附有气泡，试分析实验结果。将偏大还是偏小？写出分析过程。若被测物浸没在水屮时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结杲将偏小，即加比标准值稍小，可知M将偏小6.放大法是一种基本的实验测量方法。试写出常用的四种放大法，并任意选择其中的两种方法，结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。累计放人法劈尖干涉测金属丝直径的实验中，为了测出相邻干涉条纹的间距1,不是仅对某一条纹测量，而是测屋若干个条纹的总间距Lnl,这样可减少实验的误差。\n光学放大法杨氏弹性模量测尬实验中，为测疑金憾丝长度的微小伸长杲而设计的“光杠杆法”电了学放大法普朗克常数测定与光电效应利用微电流测量放大器电流测量光电流5.物理实验常用的基本测量方法有哪六类？试选其中三类，结合你所做过的人学物理实验，各举一例简要说明。比较法模拟法平衡，补偿法放人法：见题6光的十涉，衍射法：劈尖十涉利用光的于涉测微小角度转换法：利用阿展米徳原理测量不规则物体体积或密度6.根据物理量之间的齐种效应和定量的函数关系，通过对有关物理量的测量，求出被测物理量的方法称为转换法。根据你所做过的实验，试述转换法可分几人类？试举三例说明你所做过的大学物理实验小的转换法是何种转换（耍求举出三种不同类型或形式的传换）。参量转换测量法：利用阿基米徳原理测量不规则物休密度，体积能量转换测屋法：1磁电换测：利用半导体舉尔效应测量螺线管磁场2丿k电转换：声速测量仪爪电陶瓷转换器3光电转换：光速的测定中使用的光敏二极管7.有四对接线柱，每对之间分别接有干电池、电阻、电容及二极管，现耍用指针式万用表判断每对接线柱之间是什么元件，简要说明原理及步骤。调至电压档，分别测四个元件，能测出稳定电压的为T•电池，指针先偏转片归零的为电容，调至欧姆挡，分别测剩余两个元件，单向导通，即只有一个方向能测出电阻的是二极管，两向导通切阻值一•定的为电阻。8.给定一米尺，在阳光普照的日子里，测定广场中心一旗杆的高度。要求：画出测量示意图、简述测量原理、导岀测量公式。PS：把人换成尺子，做记号一名人在直立于旗杆影子的顶端处测出该同学的影长和此时旗杆的影长.把太阳的光线看成是平行的.相似三角形\n\n图4一20•・•太阳的光线是平行的，:・AE〃CB,：•乙AEB=ZCBD,ABBBABSO：•人与旗杆是币汕.J：地面的，:、乙ABE=ZCDB,：・、ABEs\CBD：9。购即CD二血因此，只要测量出人的影长必旗杆的影长眩再知道人的身高必就可以求岀旗杆〃的高度了.5.测量某一物理量，需耍一大小和方向均可变可控的直流电压，若给你直流稳压电源1台，单刀单掷开关、双刀双掷开关、滑线变阻器各1只，导线若T,请设计出控制电路，画出电路图。6.若用伏安法测电阻（即根据公式R二U/I汝真），可以选择安培表内接和安培表外接两种接法。⑴现提供稳压电源、单刀单掷开关、滑线变阻器、电流表、电压表和待测电阻各一个，请你分别画出两种接法的电路图并注明所用接法。⑵若电源电压为6V,被测电阻约为50Q,电流表（毫安表）量程为100/150/300mA,内阻约为\n0.4Q；伏特表的量程为0/1.5/3/7.5V,每伏特电压的内阻约为200Q。问如何选用电表量程?比较两种接法，并说明电流表采用何种接法比较好。电流表量程150mA伏特表量程7.5V待测的Rx平方大于电流表Ra*电压表Rv电流表内接反之，电流表外接。此处应外接PS:计算两种方法的百分误差，高中学过5.利用给定的仪器：沟流稳压电源（输出电压0—6V连续可调，一台）、标准电阻箱（099999.9Q,0.1级，一只）、毫安表（量程20mA）、未知电阻（约500Q,一只）、单刀开关一只，单刀双掷开关一只，导线若干，试设计实验方案测量未知电阻阻值。要求：（1）给出电路图；（2）计算公式及说明。表mAPS：此图略作修改，把滑动变阻器去掉电流表A改成毫女闭合S1开始实验,将S2闭合在1端,调节电源输岀电压电流表指针变化至某一适当位置记录读数將S2闭合在2端，调节电阻箱Rs的值，使电流表指针指在相同位置，记下电阻箱上电阻读数，将Si断开，整理实验器材6.系统误差可分为哪两大类？试结合所做过的大学物理实验各举一例加以说明。定值系统误差：气垫导轨测加速的由于阻力使加速度值偏小变值系统课差7.发现系统误差的常用方法可分为哪三大类？试结合所做过的大学物理实验各举一-例加以说明。对比分析法：欧姆定律测电阻分别用内接，外接法理论分析法：单摆测重力加速度要求摆角小丁七。数据分析法：利用气垫导轨测量重力加速度分析数据找出宇气阻力对结果的影响\n5.限制和消除系统误差有哪些主要途径和方法？结合你所做过的大学物理实验,各举一•例加以简要说明。消除系统误并产牛的根源：气垫导轨实验考虑物体与导轨间的摩擦阻力对测量结果加以修正：伏安法测电阻，若阻值较人，先电流表内接在考虑对电流表接入误劳进行修正采用适当测量方法：如补偿法，分光计上间隔180。安排两个游标就是利用补偿法消除误差6.在测量过程屮，应根据系统误差的性质选择合适的测量方法，从而消除和减少系统误差对测量结果的影响。常用的消除和减少系统谋差的测量方法冇哪三种？试结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。替代法：电桥测电阻时先接入待测电阻使电桥平衡，后用电阻箱代替待测电阻并保证英余不变,则电阻箱显示值即为待测值交换法：惠斯通电桥实验中利用交换法消除两臂阻值不严格相等带来的误差抵偿法：分光计间隔180。安排两个游标即利用补偿法消除系统误差7.限制和消除系统误差有哪些主要途径和方法？在以下具体实验中分别运用了什么途径和方法？消除系统误差产生的根源，对测量结果加以修正，采用适当测量方法(1)用伏安法测量待测电阻时根据电阻的大小选择安培表内接法或外接法，并对测量结果进行修正；对测量结果加以修正⑵在用分光计测-:棱镜顶角时，从两对称游标上读数；抵偿法(3)在用螺旋测微计测量钢丝直径时耍考虑零点误差的影响：消除误差产牛的根源##(4)在用气垫导轨测滑块的平均速度、加速度实验小要先将气垫导轨调水平；消除误差产生的根源(5)在用示波器测交流电幅值前校准方形波的高度。消除根源8.用伏女法测电阻，己知=50。，"50加，忽略电表内阻的影响，为使被测电阻的相9•・•对不确定度小于2.0%,试分析选用怎样的电流表和电压表。(提示：①按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度；②电流表；；量程有30mA、75mA、150mA、\n300mA等,电压表量程有75mV、37、7.5V、15V等,电表等级有0.1,0.2,05,1.0,1.5,2.5,5.0级******20・对一圆柱体的直径Q和高H进行测量，若耍求该圆柱体体积测量的相对不确定度不超过1%,试确定直径Q和高//的测量精度，并选择合适的测量仪器。已知公认值P=6mm,H=20mm。（提示：按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度）\n******21.采用单摆测量重力加速度g（g=4沪角）。如果已知单摆摆长glOOcm,T=2s,....rfy细要求重力加速度的相对不确定度小于0.5%,应如何选择测摆长的仪器?如何安排连续测周期的次数?设所用秒表的最大仪器误差限O■仪=0.1秒。（提示：按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度）\n41%IMMHTVWiT<0.03mm,VD所以测量D应采用（50分）游标卡尺。当D»H时，-=^-<0.6%,可得△//<0.06加加，VH所以测量D应釆用（20分）游标卡尺。当D=H时，2^-<0.3%,可得A£X0.015/mn,D所以测量D应采用螺旋测微计。——<0.3%,口」得AH<0.03mm,H（2分）（2分）（1分）（2分）（1分）（2分）（2分）（2分）（2分）（1分）（2分）（1分）（2分）（1分）（2分）所以测量//应采川（50分）游标卡尺。24.如图所示，要测量电阻上实际消耗的功率P可以有三种方法，它是P=IU、［/2R和厂/?。假若限定仪器条件，只能用0.5级电压表、1.0级电流表和0.2级电桥分别测量电压、电流和电阻,试选择测量不确定度最小的测量方案（单次测量，不计电表内阻影\n\nR响）解答：由于单次測量，就要求电表指针偏转要超过「满量程的另外对电表类仪器而言，它的不&3T”、A4x0.5%/八AAx1.0%也戶祈亠厂⑷计亠矿8\np81如果用公式卩=吕则Ep=（（耳尹叱（U）F+（上器址（R））"=（）』153如果用公式p=I2R则Ep=+（色竽％（/））2=0.03“、A7?x02%如果用公式p=U1则Ep=U2（暮％©））2+（響叫⑴丫=0.01675R（J2由此可见，利用公式“=一可使得相对不确定度更小，故选择此种方案最佳。Rps:单词测量没育根号3,最终答案止确，但过程略有问