常州大学实验课程试题及答案

常州大学实验课程试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（下列每小题只有一个选项是正确的，请将正确选项的字母填在题后括号内。每小题2分，共20分）1.在物理实验中，用来确定测量结果可靠程度的量是（）。A.精度B.正确值C.误差D.偏差2.使用精度为0.02mm的游标卡尺测量一物体的长度，读数最小可以精确到（）。A.0.1mmB.0.02mmC.0.01mmD.1mm3.在多次测量取平均值以减小随机误差时，通常要求测量次数（）。A.越少越好B.越多越好C.等于3次D.等于仪器精度位数4.在计算间接测量量的不确定度时，若函数形式为Z=f(X,Y)，采用不确定度合成公式时，X和Y之间应视为（）。A.相互独立B.相互相关C.一定不相关D.以上都不对5.用米尺测量长度L，多次测量结果分别为：98.5mm,98.6mm,98.4mm,98.7mm,98.5mm，则L的算术平均值和标准偏差分别为（）。A.98.54mm,0.06mmB.98.54mm,0.08mmC.98.50mm,0.06mmD.98.50mm,0.08mm6.在使用万用表测量直流电压时，应将万用表并联在电路中，且红表笔应连接到电路中电位（）的端点。A.较高B.较低C.任意D.接地7.使用惠斯通电桥测量电阻时，若桥路平衡后，比较臂电阻为100Ω，比率臂为0.01，则被测电阻的阻值为（）。A.1ΩB.10ΩC.100ΩD.1000Ω8.在分光计实验中，调节望远镜聚焦无穷远是为了（）。A.看清望远镜中的刻度盘B.使望远镜能接收平行光C.减小视差D.调节望远镜光轴水平9.用单摆测量重力加速度g时，为减小周期测量误差，应采用（）。A.增大摆长B.增大摆球质量C.增大摆动次数，取平均值D.缩短摆动幅度10.在光学实验中，若要观察光的衍射现象，通常需要（）。A.光源、障碍物（如狭缝或小孔）、屏幕B.只需要光源和屏幕C.只需要障碍物和屏幕D.光源、障碍物、透镜、屏幕二、多项选择题（下列每小题有多个选项是正确的，请将所有正确选项的字母填在题后括号内。每小题3分，共15分）1.下列哪些是随机误差的特征？（）A.大小和符号均不确定B.可通过改进测量方法消除C.呈正态分布D.多次测量取平均值可以减小E.一定由读数误差引起2.下列哪些因素会引起系统误差？（）A.仪器未校准B.环境温度波动C.读数时总是偏大D.实验方法引入的误差E.随机因素干扰3.使用螺旋测微计时，下列操作哪些是正确的？（）A.拧紧锁紧手柄后读取示值B.初读数（零点读数）必须测量C.旋转微分筒时应使用测力计D.读数时需注意固定套管和微分筒的刻度E.每次测量必须重新校准零点4.在电路实验中，使用电压表测量电路某两点间的电压时，应将电压表（）。A.与被测电路并联B.与被测电路串联C.电压表内阻越大越好D.电压表内阻越小越好E.电压表量程应大于被测电压5.光学实验中，调节平行光管通常需要（）。A.调节狭缝宽度B.调节狭缝与透镜的距离C.调节平行光管光轴与主轴是否垂直D.调节望远镜聚焦E.改变光源强度三、填空题（请将答案填写在横线上。每空2分，共20分）1.测量结果的表达通常为：测量值±不确定度，单位。2.用精度为0.02mm的游标卡尺测量某物体，最小分度值为mm。3.在多次测量的数据中，若某个数据明显偏离其它数据，则该数据可能是_______。4.已知间接测量量Z=A+2B-C，A=10.0±0.1（单位），B=5.00±0.05（单位），C=3.00±0.02（单位），则Uc=_______。5.在使用万用表测量电阻时，应先进行_______，然后选择合适的量程进行测量。6.惠斯通电桥中，若电源电压不稳定，会对测量结果_______（填“有”或“无”）影响。7.分光计主要由_______、_______、_______三部分组成。8.用单摆测量重力加速度g的公式为g=_______。9.光的干涉和_______是光的波动性的重要表现。10.在光学实验中，为了减少环境光（杂散光）对成像的影响，常采取_______等措施。四、简答题（请根据要求作答。每小题5分，共20分）1.简述随机误差和系统误差的区别及处理方法。2.简述使用游标卡尺测量长度时，如何读数？3.在使用惠斯通电桥测量电阻时，如果桥路不平衡，应如何调节才能使检流计指针偏转减小？4.在分光计调节过程中，调节望远镜聚焦无穷远和调节望远镜光轴与主轴垂直的目的是什么？五、计算题（请写出必要的计算步骤和结果。每小题8分，共32分）1.用精度为0.1mm的米尺测量一物体长度L，共测量5次，数据分别为：12.4cm,12.5cm,12.3cm,12.6cm,12.4cm。试计算L的算术平均值、标准偏差和A类不确定度（假设B类不确定度可忽略）。2.已知一个圆柱体的质量m=50.0g，直径D=20.0±0.1mm，高度h=50.0±0.1mm，用这些数据计算圆柱体的密度ρ及其不确定度Uρ。（π取3.14159）3.用电压表测量某电路两点间的电压，电压表读数为8.5V，量程为15V，电压表准确度为2.5级。求测量结果的不确定度。4.在用单摆测量重力加速度的实验中，测得摆长L=1.000m，单摆完成30次全振动的时间为t=60.0s。求重力加速度g的测量值及其不确定度（假设L和t的不确定度分别为0.001m和0.1s）。试卷答案一、单项选择题1.C2.C3.B4.A5.D6.A7.D8.B9.C10.A二、多项选择题1.A,C2.A,C,D3.B,C,D4.A,C,E5.A,B,C三、填空题1.测量值±不确定度，单位2.0.023.粗大误差（或异常值）4.0.075.零欧姆档调零6.有7.望远镜、载物台、读数装置（或分度盘、游标盘）8.4π²L/T²9.衍射10.毛玻璃挡光四、简答题1.答：随机误差是由于测量过程中各种偶然因素随机变化引起的，大小和符号均不确定，符合统计规律，可通过多次测量取平均值的方法减小其影响。系统误差是由于仪器、方法、环境等因素的固定缺陷或偏差引起的，具有确定性或规律性，大小和符号固定，不能通过多次测量取平均值消除，需分析产生原因并修正。处理方法：随机误差主要通过增加测量次数、改进测量方法等减小；系统误差需通过校准仪器、改进实验方法、修正计算公式等消除或减小。2.答：读数时，先从游标卡尺固定套管的刻度线上读出整毫米数（或整数部分），然后看游标尺上哪条刻度线与固定套管上的刻度线对得最齐，读出该刻度线对应的游标值（小数部分），最后将两者相加即为测量结果。例如，固定套管读数为9mm，游标尺第50条刻度线与固定套管刻度线对齐，则读数为9mm+(50/50)mm=9.00mm。3.答：调节滑线变阻器的滑片，改变接入桥路的电流，调节比较臂电阻的旋钮，改变比较臂电阻的阻值，或者调节被测电阻在桥路中的位置，直到检流计指针接近零或偏转最小，表示桥路接近平衡。4.答：调节望远镜聚焦无穷远是为了使望远镜能接收平行光，从而能准确测量通过平行光管狭缝经三棱镜反射后的光线（或衍射光）的位置，保证角度测量的准确性。调节望远镜光轴与分光计主轴垂直是为了确保望远镜的视准轴与分光计的主轴重合，以保证测量的角度读数是真实的角位置，消除视差带来的误差。五、计算题1.解：L=(12.4+12.5+12.3+12.6+12.4)/5=12.5cmΔL_i=|L_i-L|=[0.1,0.0,0.2,0.1,0.1]cms=sqrt(Σ(ΔL_i^2)/(n-1))=sqrt((0.1^2+0.0^2+0.2^2+0.1^2+0.1^2)/(5-1))=sqrt(0.06)≈0.244cmU_A(L)=s/sqrt(n)=0.244/sqrt(5)≈0.109cm答：L=12.5±0.1cm，s=0.24cm，U_A=0.11cm。2.解：V=m/(πD²h/4)=50.0g/(π*(20.0mm)²*50.0mm/4)=50.0g/(π*400mm²*50.0mm/4)=50.0g/(100πmm³)V=50.0/(100π)g/mm³=1.5915g/cm³(使用π=3.14159)Δρ=sqrt((Δm/m)^2+(2ΔD/D)^2+(Δh/h)^2)*ρΔρ=sqrt((0.1/50.0)^2+(2*0.1/20.0)^2+(0.1/50.0)^2)*1.5915Δρ=sqrt((0.002)^2+(0.01)^2+(0.002)^2)*1.5915Δρ=sqrt(0.000004+0.0001+0.000004)*1.5915Δρ=sqrt(0.000104)*1.5915≈0.0102*1.5915≈0.0162g/cm³答：ρ=1.59±0.02g/cm³，Uρ=0.02g/cm³。3.解：满量程引用误差为：2.5%*15V=0.375V量程为15V时，最大可能绝对误差为0.375V。读数8.5V对应的相对误差为：(0.375V/15V)*100%=2.5%最大可能绝对误差为：8.5V*2.5%=0.2125V由于不确定度通常取一位或两位有效数字，且与测量值数量级相同，故取U_V=0.2V。答：测量结果为8.5±0.2V，U_V=0.2V。4.解：周期T=t/N=60.0s/30=2.0sg=4π²L/T²=4*(3.14159)²*1.000m/(2.0s)²g=4*9.8696*1.000/4.0≈9.87m/s²U_g=sqrt((U_L/L)²+(2U_T/T)²)*gU_g=sqrt((0.001m/1.000m)²