《大学物理实验》第一册习题与思考题

掌握 NE5000E/80E/40E 产品的体系结构 掌握 NE5000E/80E/40E 的单板构成 掌握 NE5000E/80E/40E 换板操作 了解 NE5000E/80E/40E 升级操作大学物理实验第一册习题与思考题 第一章 实验测量不确定度与数据处理习题1 指出下列各项各项哪些属于系统误差，哪些属于偶然误差：a.米尺刻度不均匀b.实验者的偏见c.刻度因温度改变而伸缩d.最小分度后一位的雇计c.游标卡尺零点不为零f.电表指针的磨擦g.视差2 下列数值改用有效数字的标准式来表示(1) 光速=299792458 100 米/秒(2) 热功当量=41830000 40000 尔格/卡(3) 比热 0.001730 0.0005 卡/克度C(4) 电子的电荷=4.8030 10-10静库。准确到 0.1%(5) 9876.52 准确到 0.2% 3请把下列各数值正确的有效数字表示于括号内：(1) 3.4670.2 ( )(2) 746.0002 ( )(3) 0.0026540.0008 ( )(4) 6523.5870.3 ( )4.下列各式的算术运算都是正确的，就是没有考虑到有效数字的问题。假设下列各数值的最后一位都是估计（可疑）的，请在括号内以有效数字表示其正确答案。(1)(1.732)(1.74)=3.01368 ( )(2)(10.22)(0.0832)(0.41)=0.34862464 ( )(3) ( )4.2019.304.68.21y(4) 628.7/7.8=80.6026 ( )(5) (17.34-17.13)(14.28)=2.9988 ( )5.计算下式结果及其不确定度的表示式。N=A+2B+C-5D设：A=38.206 0.001cm B=13.2487 0.0001cmC=161.25 0.01cm D=1.3242 0.0001cm6.一圆柱体的直径为（2.14 0.02）厘米，求其横截面积。7两分量(10.20 0.04) 厘米 和(3.01 0.03) 厘米 ，相加时其不确定度该如何表示？相乘时其不确定度又该如何表示？8.一个正方体铁块的边长为（10.30.2）厘米，质量为(86658)克，试求其密度的不确定度表示式？并用“克厘米”为单位表示结果。9.写出下列函数的不确定度表示式，分别用不确定度的算术合成和几何合成法表示。（用最合适的方法从不确定度或相对不确定度中选择一种）(1) zyxN2(2) ;其中 为常数)(BAkQk(3) Lf42(4) atV1010.用量程为 125mm 的游标卡尺测量一钢珠直径 10 次，已知仪器最小分度值为 .02mm, 仪器的最大允差 仪 0.02mm,测量数据如下：次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10)(dm3.32 3.34 3.36 3.30 3.34 3.38 3.30 3.32 3.34 3.36求测量列的平均值、标准差 、测量列的、类及合成标准不确定度。11用伸长法测量杨氏模量的实验数据，改变砝码质量 测钢丝伸长量 ， m0xNi和 数据如下表：N次数 1 2 3 4 5 6 7 8)(kgm0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 7.000c0.00 1.11 2.21 3.25 4.25 5.20 6.15 7.31试用逐差法、作图法和计算机直线拟合法求出斜率 ，并分析其不确定度。k12历年来真空中光速的测量结果如下，求其权之比及其不确定度的表示式。年代 工作者 方法 结果（千米/秒） 不确定度（千米/ 秒）1907 Rosa,Dorsey Esu/emu 299784 151928 Karolus 克尔盒 299786 151947 Essen 谐振腔 299792 41949 Aslakson 雷达 299792.4 2.41951 Bergstant 光电测距仪 299793.1 0.261954 Froome 微波干涉仪 299792.75 0.31964 Rank 等 带光谱 299792.8 0.41972 Bay 等 稳频 He-Ne 激光器 299792.462 0.018 1973 平差 299792.4580 0.00121974 Blaney 稳频 CO2 激光器 299792.4590 0.00061976 Woods 299792.4588 0.0002 1980 Baird 稳频 He-Ne 激光器 299792.4581 0.00191983 国际协议 299792.458 (精确值)13. 用四种仪器测量一薄板的厚度所得数据如下，求其权之比及其不确定度的表示式。(1) 螺旋测微计测得 d1=(1.40300.0004) cm(2)测量显微镜测得 d2=(1.40640.0003)(3) 球径计测得 d3=(1.40140.0002) (4) 光杠镜测得 d4=(1.4050.003) 14. 测定某角度 共两次，得其值为 1r1=241336.0 3.1及 2r2=241324.0 13.8 ，求其权之比及其不确定度的表示式。15甲乙两人用某一测角器来量度某一晶体的面角，测得结果如下，试求二人所得结果中的权的比及其不确定度的表示式。 。甲 乙242340 242330 242345 242340 242330 242350 242335 242360 242336 242320 第三章 基本实验习题与思考题一、长度和固体密度的测量思考题1 天平的使用规则中，哪些规定是为了保护刀口。2 用米尺、20 分尺游标卡尺和螺旋测微计分别单次测量同一金属板的厚度，若测量值都是 4mm，那么这三个测量值分别应如何记录才是正确？3 螺旋测微装置，其测微螺杆的螺距为 0.5mm，微分筒周界刻有 100 等分格，试问该装置的分度值为多少？二、伸长法测定杨氏弹性模量思考题1本实验中，为什么测量不同的长度要用不同的仪器进行？它们的最大允差各是多少？2根据实验不确定度几何合成方法，写出杨氏模量 的相对不确定度的表达式，并指出E哪一个测量影响最大。3本实验所用的逐差法处理数据，体现了逐差法的哪些优点？若采用相邻两项相减，然后求其平均值，有何缺点？4若将 作为光杠杆的“放大倍率” ，试根据你所得的数值计算 的值，你能想出几bDbD2种改变“放大倍率”的方法来吗？5光杠杆法有何特点？你能应用光杠杆法设计一个测定引力常量 的物理实验吗？G三 、弦线上波的传播思考题1. 安装设备时，若图 331 中 A、B 及 P 三点不在同一直线上，对实验结果有何影响？它使弦线受到的实际张力较 大或小？mg2. 测定波长时应当测一个驻波的长度或几个驻波的长度？为什么？3. 试分析固定张力法测音叉频率的不确定度来源？ 四、气垫弹簧振子的简谐振动思考题1 在测量周期时，挡光片的宽度对测量结果有无影响？为什么？其影响大小如何？2 弹簧的实际质量必须远小于滑块质量，为什么？五、声速的测定思考题1本实验处理数据时，用逐差法求波长、试说明有什么优点，其物理意义是什么？2如果信号发生器的频率未调整到谐振状态，对测量结果会不会影响？为什么？3是否可以用此方法测定超声波在其他媒质（如液体和固体）中的传播速度？六、电热当量的测定思考题1. 试用不确定度传递公式计算本实验的相对确定度 ，指出哪一个量对测量结果的影响JU最大。2. 切断电源后，水温还会上升少许，然后才开始下降，记录 及用作图法求 时，12tT、 fT应如何处理方为正确？3. 为什么要限制加热的温升速率？过大或过小的温升速率对实验结果有什么影响？4.根据牛顿冷却定律，你能否提出与本实验讲义不同的修正方法？七、测量冰的溶解热思考题1 为什么冰和水的质量要有一定的比例？如果冰投入太多，会产生什么后果？溶化后的水温有什么限制？2 为什么实验的温度降落过程要从高于室温变到低于室温？如果整个实验过程中温度变化都低于室温，则后果如何？八、电阻元件伏安特性的测定思考题1使用各种电表应注意哪些主要问题？2根据电表的准确度级别，如何确定测量结果的有效数字的位数？3，测量元件的伏安特性曲线有何意义？4用伏安法测电阻实验中，如何减小、消除电表的接入误差？5非线性元件的电阻能否用万用表来测定？为什么？6由实验所得的特性曲线，说明静态电阻和动态电阻特性的区别？九、电表的扩程与校准思考题1若将本实验改装的 10mA 电流表误作直流电压表去测 100V 电压，这时通过表头的电流为多少?会发生什么后果(不允许试验)?2何谓电压灵敏度?电压灵敏度的高低对测量有何影响?本实验设计的电压表其灵敏度为多少?一个满标电流为 ，内阻为 的表头，gIgR 现欲改为右图所示的等效电流量程为 ，等效I 内阻为 ，求 及 各为多少？gR12绘制校正曲线有何实际意义？十、惠斯登电桥思考题1以下哪些因素会使电桥的测量误差加大？电源电压大幅度下降；电源电压稍有波动；检流计灵敏度不够高；检流计零点没有调准；在测量低电阻时，导线电阻不可忽略。2在电桥实验操作中，应注意哪些问题？总结使电桥较快达到平衡的方法。十一、用双电桥测低电阻思考题1双电桥电路中式 是否一定要满足?为什么?21RBA2测量金属棒电阻率时，其有效长度 L 应该是哪两个点间的距离?3如果发现电桥的灵敏度不够高，原则上可采取哪些措施?这些措施受什么限制?十二、应用霍尔效应测量磁场思考题1、若把霍尔片的法线方向与磁场 B 的方向不一致，将如何影响霍尔电压测量结果？2、如何测量霍尔元件的灵敏度？3、如何利用霍尔元件测量电磁铁芯的相对磁导率 ？4、若磁感应强度 B 和霍尔元件 lb 平面不完全正交，按式（3-12-4 ）算出的磁感应强度B 比实际值大还是小？ 如果霍尔元件在空间可自由转动，怎样判断 B 与元件的方向是一致的？要准确测定磁场，实验应怎样进行？5、用霍尔元件也可以测量交变磁场，在图（3-12-3 ）将 IM 电流源换成低压交流电源，那么，为了测量磁极间隙中的交变磁场，图中的装置和线路应作那些改变？十三、示波器的使用思考题1. 示波器正常，但开机后荧光屏上看不到亮点问这是由于哪个旋钮调节不当造成？2. 用示波器观察波形，在荧光屏上出现下面两种情况，该调哪些有关旋钮才能观察到波形；（1） 当屏上呈现一条垂直的亮线时；（2） 当屏上呈现一条水平亮线时；3示波器观察到正弦波图形不断往右“跑” ，问锯齿波扫描频率偏高还是偏低？3 观察李沙育图形，能否调示波器上的扫描和整步旋钮使图形变化缓慢？十四、RLC 串联谐振特性的研究思考题1对本实验电路，当电源频率处于低频段（相对于 ）时，哪个元件上的电压值与电源0f电压接近？频率处于高频段时又如何？2在谐振频率处，频率处的输出电压是最大还是最小？为什么？3在实际测量中，谐振时电阻器 两端电压 小于电源两端电压 的原因是什么？0RRmUU4 如何应用“谐振法”测量电容或电感？十五、分光计调节及三棱镜折射率的测量思考题1、 调节望远镜时，若找不到平面镜反射回来的绿色亮十字，估计有哪些原因。2、 调整望远镜光轴垂直仪器转轴时，若观察到的现象是：平面镜 A 面反射的绿色十字像在上十字叉丝下方 2mm 处，而平面镜转过 1800 后至 B 面，绿色十字像在上十字叉丝下方 10mm 处。 问：（a）望远镜是否垂直仪器转轴？平面镜是否平行仪器转轴？若两者均不满足，何者偏离较大？（b）如何调节能较迅速使得平面镜转过 1800 的前后两次反射的绿色 十字像都和上十字叉丝重合？3、 分光计调节符合要求后，放上三棱镜后，位什么还要进行两个光学面（AB 面及 AC 面）与望远镜光轴相垂直的调节？位什么这时候不能采用渐近法进行调节？4、 用棱脊分束法测三棱镜顶角时，为什么必须把三棱镜顶角 A 置于载物台的中心附近？试作图说明？十六、用牛顿环测定透镜的曲率半径思考题1你所观察到的全部牛顿圈是否都在同一平面上？为什么？你能否利用本实验设备，从实验中检验你的回答正确与否？2为什么测量过程中，显微镜的刻度鼓轮只能单方向移动？3测量时，为什么叉丝的交点应对准暗条纹的中心？5 若用白光代替单色光照射，则所观察的牛顿环将变成怎样十七、迈克耳逊干涉仪思考题1为什么在迈克耳逊干涉仪调节的过程中，会出现干涉条纹从直条纹弧形条纹同心圆环条纹的变化现象？2调节迈克逊干涉仪 和 镜倾斜状态时，为什么会出现几个反射象？应如何调节？1M22 如何确定两光束等光程时 的位置？十八、光速的测量思考题1. 通过实验观察，你认为波长测量的主要误差来源是什么？为提高测量精度需做哪些改进？2.本实验所测定的是 调制波的波长和频率，能否把实验装置改成直接发射频率为HZ10的无线电波并对它的波长进行绝对测量。为什么？MZ103. 如何将光速仪改成测距仪？十九、夫朗克赫芝实验思考题1灯丝电压的改变对夫朗克赫芝实验有何影响？2拒斥电压和第一栅极电压的改变对夫朗克赫芝实验有何影响？3你从夫朗克赫芝实验的构想和设计中受到什么启迪？4你对利用最小二乘法处理夫兰克-赫兹实验数据有什么联想？对于使用最小二乘法有什么体会？二十、光电效应与普朗克常数的精确测定实验思考题1关于光电效应有下列说法：(1)任何波