2025年大学《物理学》专业题库- 物理学中的物性测量技术

2025年大学《物理学》专业题库——物理学中的物性测量技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题1.在要求测量精度较高的情况下，使用游标卡尺测量长度相比使用普通钢直尺，其主要优势在于？A.读数更直观B.刻度更精细C.抗震性能更好D.量程更大2.利用单摆测量重力加速度g时，为了减小测量误差，下列操作中错误的是？A.选择摆长L较长的情况B.选择摆球体积较大的情况C.尽量减小摆动幅度，使其接近简谐振动D.用秒表测量多次全振动时间来计算周期3.某温度计的测量范围为-10℃至110℃，分度值为1℃，若该温度计未经校准，读数可能存在的最大系统误差（绝对值）是？A.0.5℃B.1℃C.2℃D.无法确定4.测量一段金属丝的电阻率，需要测量其长度、直径和电阻。在以下测量中，为了获得最高的测量精度，哪一项的测量方法应优先选用更精密的仪器？A.长度测量B.直径测量C.电阻测量D.三者精度要求相同5.使用惠斯通电桥测量电阻时，若比例臂选择不当，会对测量结果产生的影响是？A.只影响测量结果的绝对误差B.只影响测量结果相对误差C.可能增大也可能减小绝对误差D.无法确定，取决于具体电路6.用分光计测量棱镜的折射率，需要精确测量入射角θ1和折射角θ2，下列说法正确的是？A.θ1和θ2的测量精度对折射率n的影响相同B.θ1的测量精度对折射率n的影响更大C.θ2的测量精度对折射率n的影响更大D.无法比较两者精度影响的大小7.测量某金属块的密度，分别用流体静力称衡法和比重瓶法进行实验。关于这两种方法的比较，下列说法正确的是？A.流体静力称衡法适用于测量形状不规则物体的密度，比重瓶法适用于测量粉末状物质的密度B.两种方法测量的原理相同，精度也相同C.比重瓶法由于需要称量空瓶质量，所以比流体静力称衡法误差更大D.两种方法测量的原理不同，但精度要求相同8.用万用表测量电路中的电流，应将万用表如何连接到待测电路中？A.与待测电路并联B.与待测电路串联C.并联同时接触电源正负极D.串联后只接触电源正极9.用电子秒表测量短跑运动员的百米成绩，运动员起跑和冲线的瞬间按动按钮。秒表显示的时间读数主要受到哪种误差影响？A.系统误差（仪器零点不准）B.系统误差（秒表反应速度有限）C.随机误差（读数偏差）D.随机误差（按按钮时机不稳定）10.霍尔效应实验中，测得霍尔电压V_H与磁感应强度B成正比，与电流I成正比。若要改变霍尔元件所处的磁感应强度，最直接的方法是？A.改变通过霍尔元件的电流大小B.更换霍尔元件C.改变产生磁场的电流大小或磁铁位置D.调整霍尔元件与磁场的相对角度二、填空题1.使用精度为0.02mm的游标卡尺测量某物体长度，读数为50.24mm，该长度测量的绝对误差约为______mm，相对误差约为______。2.在标准大气压下，水沸腾时的温度为100℃。若用该沸水校准一台温度计，发现冰点处读数为-0.5℃，沸点处读数为100.2℃。该温度计在冰点时的实际温度为______℃，沸点时的实际温度为______℃。3.用单摆测量重力加速度，测得摆长L=1.02m，周期T=2.00s，则重力加速度g的测量值为______m/s²。（结果保留三位有效数字）4.测量某金属丝的电阻R时，用电压表V和电流表A分别测得电压和电流，则金属丝的电阻表达式为R=______。若已知电压表内阻为R_v，电流表内阻为R_a，为了减小测量误差，应采用______电路（选填“电流表内接”或“电流表外接”）。5.测量折射率时，分光计必须调节至______、______、______状态。6.测量不确定度通常分为______不确定度和______不确定度。7.测量某物体质量m，用天平测量结果为(50.18±0.01)g，用秒表测量该物体自由下落时间t=(2.00±0.02)s。根据g=2h/t²（h为下落高度，在此题中未直接测量但隐含），计算得到的重力加速度g的绝对不确定度Δg约为______m/s²。（结果保留两位有效数字）三、简答题1.简述系统误差和随机误差的主要区别，并分别说明在实验中可以采取哪些方法来减小它们的影响。2.在使用万用表测量直流电压时，若发现指针反偏，可能是什么原因造成的？应如何处理？3.设计一个简单的实验方案，用来比较光波和声波在空气中的传播速度。简述实验原理、需要的主要器材以及大致的步骤。四、计算题1.用螺旋测微器测量某金属丝的直径，四次测量读数分别为：5.321mm,5.323mm,5.320mm,5.322mm。计算金属丝直径的平均值、标准偏差不确定度（A类评定），并给出最终测量结果的表达式（包括数值、单位和不确定度）。2.用惠斯通电桥测量未知电阻Rx，已知比例臂为10，标准电阻R1=1000Ω，检流计G指针偏转格数为d。若通过调节R1使检流计偏转为零，此时R1=800Ω。求未知电阻Rx的阻值。若检流计偏转格数d=5格，则Rx的测量值为多少Ω？---试卷答案一、选择题1.B2.B3.A4.B5.C6.C7.A8.B9.D10.C二、填空题1.0.02,0.04%2.0.5,99.83.9.984.V/I,电流表外接5.望远镜聚焦清晰,平行光管出射平行光,望远镜与平行光管主轴平行6.系统,随机7.0.1三、简答题1.答：系统误差具有确定性或规律性，在同一条件下重复测量时始终存在，方向不变；随机误差由多种因素随机影响引起，大小和方向均不确定，呈正态分布。减小系统误差的方法：改进实验方法、校准仪器、消除系统误差来源；减小随机误差的方法：多次测量求平均值、采用消除对称误差的方法、提高仪器精度、保持环境稳定。2.答：原因：万用表直流电压档内阻并非无穷大，相当于与被测电路并联了一个有一定阻值的电阻，可能产生分流，导致表笔连接点处电位变化，使电流从表笔流入，指针反偏。处理：检查表笔连接是否牢固，是否将正负表笔接反，若确认无误，则可能需要更换更高内阻的电压档位尝试测量。3.答：原理：光速远大于声速。比较两者传播速度的关键在于比较相同路程下所需时间的长短。器材：米尺（或卷尺）、秒表、光源（如激光笔）、声源（如发声器）、反射面（如平面镜）。步骤：①用米尺测量一段较长距离S（例如10-20米）；②光速测量：让光脉冲从A点出发，经反射面B返回A，用秒表精确测量时间t₁，光速v₁=S/t₁；③声速测量：让声脉冲从A点发出，到达B点被接收并立即发出回波，或让声脉冲从A点发出，到达B点后让B点立即发出信号，再让A点接收此信号，测量从A点发出声脉冲到A点接收到B点返回的信号的总时间t₂，声速v₂=S/t₂；④比较v₁和v₂的大小。四、计算题1.解：平均值计算：⟨x⟩=(5.321+5.323+5.320+5.322)/4=5.3215mm单次测量标准偏差s计算：s=sqrt[((5.321-5.3215)²+(5.323-5.3215)²+(5.320-5.3215)²+(5.322-5.3215)²)/(4-1)]s=sqrt[((-0.0005)²+0.0015²+(-0.0015)²+0.0005²)/3]s=sqrt[(0.00000025+0.00000225+0.00000225+0.00000025)/3]s=sqrt[0.0000050/3]=sqrt[0.0016667]≈0.0408mmA类不确定度u_A=s/sqrt(N)=0.0408/sqrt(4)=0.0408/2=0.0204mm估计B类不确定度u_B（假设螺旋测微器最小分度0.01mm，读数估读到半分度，引入约0.005mm不确定度）：u_B=0.005mm合成标准不确定度u_c=sqrt(u_A²+u_B²)=sqrt((0.0204)²+(0.005)²)=sqrt(0.0004162+0.000025)=sqrt(0.0004412)≈0.0210mm最终结果表达式：d=(5.322±0.021)mm（结果修约到与不确定度相同精度）2.解：惠斯通电桥平衡条件：R_x/R_1=L/(10-L)已知R_1=1000Ω，L=10，R_1'=800Ω，代入上式：R_x/800=10/(10-10)R_x/800=10