普通物理实验思考题及答案

实验一 1 求 时为何要测几个半波长的总长 答 多测几个取平均值 误差会减小 2 为何波源的簧片振动频率尽可能避开振动源的机械共振频率 答 当簧片达到某一频率 或其整数倍频率 时 会引起整个振动源 包括弦线 的机械共 振 从而引起振动不稳定 3 弦线的粗细和弹性对实验各有什么影响 应该如何选择 答 弦线应该比较细 太粗的话会使振动不明显 弹性应该选择较好的 因为弹性不佳会造 成振动不稳定 4 横波在弦线上传播的实验中 驻波是由入射波与反射波迭加而成的 弦线上不振动的点 称为波节 振动最大的点称为波腹 两个波节之间的长度是半波长 5 因振簧片作水平方向的振动 理论上侧面平视应观察不到波形 你在实验中平视能观察 得到吗 什么情况能观察到 为什么 答 平视不能观察到 因为 6 为了使 lg lgT 直线图上的数据点分布比较均匀 砝码盘中的砝码质量应如何改变 答 每次增加相同重量的砝码 实验二 1 外延测量法有什么特点 使用时应该注意什么问题 答 当需要的数据在测量数据范围之外而不能测出 为了求得这个值 采用作图外推求值的 方法 即先用已测的数据绘制出曲线 再将曲线按原规律延长到待求值范围 在延长线部 分求出所需要的值 使用时要注意在所要值两边的点要均衡且不能太少并且在研究的范围 内没有突变的情况 2 物体的固有频率和共振频率有什么不同 它们之间有何联系 答 物体的固有频率和共振频率是不同的概念 固有频率指与方程的根 knl 4 7300 对应的 振动频率 它们之间的关系为 f 固 f 共2 4 11Q 前者是物体的固有属性 由其结构 质量材质等决定 而后者是当外加强迫力的频率等于 物体基频时 使其发生共振时强迫力的频率 实验三 1 为什么实验应该在防风筒 即样品室 中进行 答 因为实验中的对公式 要成立的条件之一是 保证两样品的表面状况相同 周围介质 空气 的性质不变 m 强迫对流时 m 1 自然对流时 m 5 4 实验中为自然冷却即自然对流 所以实验要在防风筒 即样品室 中进行 让金属自然冷却 2 用比较法测定金属的比热容有什么优点 需具备什么条件 答 优点是可以简单方便测出待测金属的比热容 如果满足下列条件 两样品的形状尺寸 都相同 例如细小的圆柱体 两样品的表面状况也相同 于是当周围介质温度不变 即室温恒定 两样品又处于相同温度时 待测金属的比热容为 3 如何测量不同的金属在同一温度点的冷却速率 答 法一 测出不同金属在该温度点附近下 降相同的温度差 以及所需要的时间 t 可得各个金属在该温度点的冷却速率 法二 通过实验 作出不同金属的 t 冷却曲线 在各个冷却曲线上过该温度点 切线 求出切线的斜率 可得各温度点的冷却速率 4 可否利用本实验中的方法测量金属在任意温度时的比热容 答 本实验的条件是在室温条件下自然冷 却如果低于室温条件或者是接近室温条件 的温度的比热容将无法测量 5 分析本实验中哪些因素引起误差 测量时怎样做才能减少误差 答 引起误差原因 热电偶冷端不能保持 0 度或自身仪器老化引起测量误差 质量测量 误差 时间计时误差 外部温差变化引起的误差 按实验步骤要求 多次重复测量 实验四 1 使用前如何调节刚体转动仪 使用前 调节刚体 OO 转轴竖直 调节转动仪与桌面平行 装上塔轮 调节支臂上固定轴的螺丝 G 当塔轮转动灵活 用锁紧螺母 G 固定 升降滑轮高度 保持引线与转轴垂直 并与塔轮半径相切 2 实验采用什么数据处理的方法验证转动定律和平行轴定理 为什么不作 r t 图和 t 2 x 图 而作 r 1 t 图和 t 2 2 图 答 作图法 因为两图成一条直线 容易验证 实验五 1 霍尔电压是怎样形成的 它的极性与磁场和电流方向有什么关系 答 运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用引起偏转 当带电粒子被约束在固体材料中 这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积 两场产生霍尔电压 电 场的指向取决于试样的导电类型 电压方向和磁场 电流成右手螺旋 2 略 3 在利用霍尔效应测量磁场过程中 为什么要保持 Ih 的大小不变 答 在分析 VH 与 IS 和 IH 的关系 只取一个自变量 IH 的大小应不变 4 测量过程中哪些量要保持不变 为什么 答 测 VH 与 IS 关系的时候 保持 IM 不变 测 VH 与 IM 关系时 保持 IS 不变 控制变 量法 5 换向开关的作用原理是什么 测量霍尔电压时为什么要接换向开关 答 常闭触点连接与常开触点连接的相互转换 可以改变磁场和电流方向 在产生霍尔效 应 时 伴随着多种副效应 以至于产生附加电压 采用电流和磁场换向的对称测量法 基本 上能够把副效应的影响从测量的结果中消除 6 如 B 的方向与霍尔元件方向不垂直 则 B 值应如何计算 答 将 B 分为垂直和水平两个方向 只取垂直方向 7 在测量霍尔势差的时候应如何消除附加电势差的影响 答 采用电流和磁场换向的对称测量法 8 如果沿被测磁场方向有一恒定的附加外磁场 在测量时应该如何消除它的影响 答 增加一反方向电流消除它的影响 9 为什么霍尔元件多采用 N 型半导体材料制作 答 由 RH u 半导体材料的 u 值适中 是制造霍尔元件较理想的材料 由于电子迁移率 比空穴迁移率大 所以霍尔元件用 N 型材料 10 本实验中测量霍尔电势差时 霍尔元件工作电流和磁场都是恒定的 如果单独改变 IS 为交流电 或单独改变磁场为交变磁场 或同时改变 IS 与磁场 能否测量 VH 答 能 方法与本实验相同 只需要将 IS 和 IM 换成有效值代入 实验六 1 双棱镜是怎样实现双光束干涉的 干涉条纹是怎样分布的 干涉条纹的宽度 数目 有哪 些因素决定 答 当单色光源照射在双棱镜表面时 经其折射后形成两束好像由两个光源发出的光 即 两列光波的频率相同 传播方向几乎相同 相位差不随时间变化 那么 在两列光波相交 的区域内 光强的分布是不均匀的 满足光的相干条件 干涉条纹是等间距的 由 当 d 和 2 在实验时 双棱镜和光源之间为什么要放一狭缝 为什么狭缝很窄时 才可以看到清晰 的干涉条纹 答 能够使 S 成为具有较大亮度的线状光源 狭缝很窄时 能满足条件 d d 两虚光源才能 在一定的区域内相遇 发生干涉 3 证明公式 答 设成大像时 物距为 实验七 1 本试验对分光仪的调整有何特殊要求 如何调节才能满足测量要求 答 望远镜光轴垂直载物台 平行光管的光轴与分光计的主轴垂直 使平面镜两面反射回来的绿色十字都成像在 nm 上 调节目镜使双十字叉丝最清晰 调节平行光管与望远镜轴在同一轴上 使白光在视野中最清晰 2 调节光删的过程中 如发现光谱线的倾斜 说明什么问题 应该如何调整 答 光谱线倾斜说明狭缝倾斜 可调节狭缝宽度调节螺钉使光谱垂直于载物台 3 当狭缝太宽太窄时将会出现什么现象 为什么 答 当狭缝太宽时 谱线会变得不清晰 因为此时不同波长的光会出现光谱层的重合 当狭缝太窄时 谱线会细 但视野变暗 难对准线 4 实验中你最多能观察到几级谱线 答 3 级 5 分析光栅和棱镜分光的的主要区别 答 光栅分光是根据光的衍射和多缝干涉的原理 棱镜分光是根据光的折射定理 如果衍射 角不大 光栅角色散较均匀 而棱镜是不均匀色散 6 如果光波波长都是未知的 能否用光栅测其波长 答 可以 由 若光栅常数 d 已知 测定 和对应的 k 即可求 实验八 1 分光计由哪几部分组成 各部分的作用是什么 答 分光计由平行光管 望远镜 载物台 读数圆盘 底座五部分组成 平行光管用来 提供平行入射光 望远镜用来观察和确定光束的行进方向 载物台用来放置光学元件 读数圆盘用来测量望远镜转动的角度 底座起支撑整个分光计的作用 3 借助于平面镜调节望远镜与分光计主轴垂直时 为什么要使载物台旋转 180 答 确保望远镜光轴与仪器转轴垂直 因为有的时候我们能在平面镜一反射面看到十字叉 丝像和叉丝重合 如图 a 所示 但在平面镜的另一反射面见不到十字叉丝像和叉丝重合 如图 b 所示 此时的望远镜光轴与仪器转轴是不垂直的 所以我们要使载物台旋转 180 4 用分光计测量角度时 为什么要读左右两游标的读数 这样做的好处是什么 答 为了消除望远镜 即刻度盘 和载物台 即游标盘 的转动轴与中心轴不重合 即偏 心差对测量的影响 5 试根据光路图分析 为什么望远镜主光轴与平面镜法线平行时 在目镜内应看到 十 字形反射像将与 形叉丝的上方交点相重合 答 光的反射原理 6 用分光计作光学测量时 为什么平行光管的狭缝要调至适当宽度 太宽太窄可能会产 生什么后果 答 狭缝太宽 谱线太亮 太宽 会造成较大的测量误差且分不出双黄线 狭缝太窄 谱 线亮度不够 无法看清谱线 甚至会造成找不到谱线 因此 应该使狭缝宽窄合适 实验九 1 从牛顿环仪透射出环底的光能形成干涉条纹吗 如果能形成干涉环 则与反射光形成的 条纹有何不同 答 可以形成干涉条纹 能形成干涉环 反射光牛顿环中心是暗点 透射光牛顿环仪中心是 亮点 2 实验中为什么要测牛顿环直径 而不测其半径 答 因为中心的圆点很难确定 而两边是环 且对称 故可以测直径比较方便 3 实验中为什么要测多组数据且采用逐差法处理数据 答 应为多次测量取平均值能减少误差 采用逐差法处理数据能使所有的数据都用到 因此 也能达到减少误差的目的 4 用读数显微镜测量时 为什么要采用单方向移动测量 答 避免空程误差 5 比较牛顿环干涉条纹和劈尖条纹的异同 若劈尖条纹不直 说明什么 答 相同 都产生了半波损失 牛顿环中心是暗纹 劈尖也是暗纹 不同 牛顿环的条纹是明暗相间的同心圆环 劈尖条纹是间隔相同的直条纹 若劈尖条纹不直 说明劈尖表面不平整 实验十 1 调节气垫导轨的水平状态时 如果滑块沿某一方向通过两光电门时两次挡光的时间间隔 相等 反向通过时不等 这是为什么 应如何调节 答 本来滑块与气垫之间存在一定的阻力 通过第二次光电门的时间应该比较长 可实际测 得是相等 则原因是滑块开始的位置比较高 有一份力与摩擦阻力抵消 故回来时阻力和 分力为同一方向 应将左边调低 2 把平均速度 看成瞬间速度 对加速度 a 的测量有什么样的影响 怎样减小这种影 响 答 按 测得的速度并不是瞬时速度 而 中要求的是瞬时速度 故能测 a 会不准确 为此 3 实验过程中 为什么滑块的起始位置要保持不变 答 因为实际上导轨与滑块之间是存在阻力的 实验十一 1 简述本实验所用干涉仪的读书方法 答 通过刻度板读数取整毫米数 再加上粗调读取毫米后两位 最后加上细调读取毫米后三 位和四位 再估读一位 2 怎样利用干涉条纹的涌出和陷入来测定光波的波长 由 故只要测定涌出或者陷入的 N 级条纹时 的大小就可以测定波长 实验十二 三棱镜的分光原理是什么 单色仪为什么要用平行光通过三棱镜 它是如何实现分光的 答 三棱镜的分光原理不同波长的光的折射角不同 使不同波长的光出射方向不同 因平行光入射三棱镜时 各点光的入射角相同 使同一波长的出射角就相同 利用三棱镜的色散 使不同波长的光线从不同方向射出