不良导体热导率实验-大学物理仿真实验

1、不良导体热导率实验总分： 100 组卷人： 系统管理员导热系数补充说明：1、实验预习测试时， 5 分钟之后会弹出计时窗口，提示离测试结束还 剩 5 分钟，请大家不用在意，实验时间没有限制2、注意用游标卡尺测量完直径和厚度后，先把橡胶盘放到主仪器上再 连线（注意看视频怎么操作），连好线路必须回到游标卡尺测量数 据的上面 点击确定连线的状态 。用 110v 加热达到稳定后也要 确认状 态。3、散热速率可以由逐差法求出，选用数据接近平衡时散热盘温度（实际是看电压表示值），测量 C 盘降温过程中，因为初次实验不 熟练，可以让加热的温度适当高一些（比如电压比平衡时VT2 高1mV 左右，这样可以保证开始

2、计数时候还有足够高的温度（电压比 平衡时 VT2高 0.42v左右），注意记录完数据后只取最靠近 VT2的12 个数据。4、 如果只能用云桌面作本实验的同学，因为卡顿问题可能导致计时不 连续，无法测量每隔 30 秒对应的电压。那么可以用下列给定数据 来计算散热速率。t（s）0306090120150180210240270V(mV)2.782.732.682.632.582.532.492.442.402.36t（s）300330360390420450480510540570V(mV)2.322.282.242.202.172.132.092.062.032.005、 因为仿真软件里面误用铜

3、盘和橡胶盘的质量和带入计算公式中的m 铜质量去计算导热系数，因此默认的标准答案是偏大的，为了保证考 试得分，请同学们计算导热系数最后结果时暂时用 800g+200g=1kg 作为下面公式中的 m铜 去计算导热系数。 m铜c铜hBRC2hCdT2 R2B（T1 T2）（R C hC） dt1 RC 2hC1dVT3R2B 2（RC hC）VT1 VT2 dt 比热容取 370.8J/kg-1 -1（软件另一处给的数值是 点差别不会影响结果是否正确的判定）。m铜c铜hB370.9 J/kg-1-1，这、填空题 共 2 小题 共 20 分1. （12 分）单位时间 内通过单 位截面的 热量为与此 处

4、 的温度梯度满足如下关系式，其中负号表示热量传递方向是从【 1】到【 2】，与温度梯度方向【 3】 A 高温区 B 低温区 C 相反 D 相同标准答案： A;B;C2. （8 分 ）物体内部温度不均匀 时，就会有 热 量从高温 处传递 到低温 处。在垂直于 热传导 方向上一 单 位截面， 单位时间内通过该截面的热量与此处的温度梯度成正比，比例系数称 为【 1】，在国 际单 位制中，其 单位为 【2】。A. 导热系数 B 散热系数 C W/（m ×K） D （W/m）×K 标准答案： A;C二、操作题 共 1 小题 共 80 分1. （80 分 ）测量不良导体热导系数实验 考

5、题内容：1、用游标卡尺测样品半径和厚度。2、正确使用温差热电偶测量温度。3、根据傅里叶导热定律测量材料的导热系数。初始状态：1、实验样品与铜盘的半径和厚度由系统随机生成（铜盘直径13.00 ±0.5cm；铜盘厚度0.70 ±0.05cm ；橡胶盘直径 13.00 ±0.5cm ；橡胶盘厚度 0.80 ±0.05cm）。2、样品与铜盘的热导系数由系统随机生成（橡胶盘导热系数在0.15 0.25 W/（m* ）之间。3、铜盘导热系数 108.9 W/（m* ）。4、加热过程中各个盘的稳定温度只与稳定时的加热电压有关，实验场景中默认在室温20条件下进行。考察关

6、键点：1、使用热电偶测量温度。2、用平板稳态法测量不良导体的导热系数。要测量的物理量：连线 （14.55 分） 将电路连接好，然后点击按钮保存连线状态评分规则：连接正确，得 14.55 分连接错误，得 0.00 分标准答案：从实验中获取测量铜盘的直径，并填入下表中 （2.18 分）测量的铜盘直径 （单位 :mm）评分规则：直径 （mm）每空正确在 -0.04 0.04 之间，得 0.73 分标准答案：从实验中获取计算铜盘直径的平均值 （1.45 分）铜盘直径 3 次测量的平均值 （单位 :mm） 评分规则：实际测量偏差在 -0.04 0.04 之间， 得 1.45 分标准答案：从实验中获取测量

7、铜盘的厚度，并填入下表中 （2.18 分）测量的铜盘厚度 （单位 :mm） 评分规则：厚度 （mm）每空正确在 -0.04 0.04 之间，得 0.73 分标准答案：从实验中获取计算铜盘厚度的平均值 （1.45 分）铜盘厚度 3 次测量的平均值 （单位 :mm） 评分规则：实际测量偏差在 -0.04 0.04 之间， 得 1.45 分标准答案：从实验中获取测量橡胶盘的直径，并填入下表中 （4.36 分）测量的橡胶盘直径 （单位 :mm） 评分规则：直径 （mm）每空正确在 -0.04 0.04 之间，得 1.45 分标准答案：从实验中获取计算橡胶盘直径的平均值 （2.91 分）橡胶盘直径 3

8、次测量的平均值 （单位 :mm） 评分规则：实际测量偏差在 -0.04 0.04 之间， 得 2.91 分标准答案：从实验中获取测量橡胶盘的厚度，并填入下表中 （4.36 分）测量的橡胶盘厚度 （单位 :mm）评分规则：厚度 (mm)每空正确在 -0.04 0.04 之间，得 1.45 分标准答案：从实验中获取计算橡胶盘厚度的平均值 （2.91 分）橡胶盘厚度 3 次测量的平均值 （单位 :mm） 评分规则：实际测量偏差在 -0.04 0.04 之间， 得 2.91 分标准答案：从实验中获取确认系统达到平衡状态 （7.27 分 ）当铜盘与橡胶盘共同加热达到稳定状态时，确认系统达到平衡态 评分规

9、则：已确认，得 7.27 分未确认，得 0.00 分标准答案：从实验中获取A铜盘加热到平衡温度时的温差电动势 （3.64 分 ）测量 A 铜盘加热到平衡温度时的温差电动势（mv）评分规则：实际测量偏差在 -5% 5% 之间，得 3.64 分 实际测量偏差在 -10% 10% 之间，得 2.18 分标准答案：从实验中获取C铜盘加热到平衡温度时的温差电动势 （3.64 分）测量 C 铜盘加热到平衡温度时的温差电动势（mv）评分规则：实际测量偏差在 -5% 5% 之间，得 3.64 分 实际测量偏差在 -10% 10% 之间，得 2.18 分标准答案：从实验中获取测量 C 铜盘降温过程中不同时刻温度对应的温差电动势： （不评分 ）测量 C 盘降温过程中不同时刻温度对应的温差电动势（每隔 30s 记录一次 ），并记录到下表中标准答案：从实验中获取散热盘散热速率 （7.27 分 ）散热盘散热速率测定 （mv/s）评分规则：实际测量偏差在 -5% 5% 之间，得 7.27 分 实际测量偏差在 -10% 10% 之间，得 4.36 分标准答案：从实验中获取橡胶盘的导热系数。其中铜盘的质量为 800g