大学物理实验习题及答案汇编.pdf

第 1 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：大学物理实验习题汇编 一、示波器的使用 预习题 1、简述示波器各个按纽的作用。2、观察信号随时间的变化图形时必须加上锯齿波扫描信号，为什么？作业题 1、如何在示波器屏幕上得到以下图形？（1）一个光点；（2）两条点线；（3）两个从左至右移动的亮点。2、假定扫描信号是频率为f的锯齿波，Y 轴输入信号为2)(4sin00ttfUVy，试用作图法画出示波器屏幕上显示的图形。二、电位差计的原理和使用 预习题 1、用电位差计测量电动势的原理、方法。2、测量中，电流标准化后，强调变阻器 R1固定不变的原因和可变电阻 R2的作用？3、箱式电位差计的组成及各按纽的作用。4、本实验要求及注意事项。作业题 1、按图 4 连接电路，接通 K1，将 K2倒向 Es 或 Ex 后，无论怎样调节活动端 m、n，检流计指针总向一边偏转，试问有哪些可能的原因？三、全息照相 预习题 1、全息片的基本特点是什么？2、要想得到再现图像不重叠的全息片，在拍摄过程中应注意什么？3、物光与参考光的光程差一般为多少？为什么？4、冲洗全息底片时应注意什么？作业题 1、为什么要求光路中物光与参考光的光程尽量相等？2、制作全息衍射光栅时，为什么到达感光片的两束光要接近于平行光？四、霍尔效应 预习题 1、什么是霍尔效应？霍尔电压是如何产生的？2、简述用霍尔效应测量磁场的原理。3、如何消除副效应对实验的影响？作业题 第 2 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：1、由 VH-x、VH-y曲线讨论说明电磁铁缝隙中磁场的分布情况。2、根据实验计算出载流子浓度 n 及载流子迁移率。五、等厚干涉 预习题 1、由于测微鼓轮中螺距间总有间隙存在，当测微鼓轮刚开始反向旋转时会发生空转，引起读数误差（称为空回误差），实验时应如何避免？2、在实验中，若叉丝中心没有通过牛顿环的中心，以叉丝中心对准暗环中央所测出的并不是牛顿环的直径，而是弦长，以弦长代替直径代入公式进行计算，仍能得到相同的结果，请从几何的角度证明之。3、如何消除副效应对实验的影响？作业题 1、比较牛顿环和劈尖干涉条纹的异同点。2、如果牛顿环中心不是暗斑而是亮斑，是什么原因引起的？对测量有无影响？3、在牛顿环实验中，如果平板玻璃上有微小的凸起，将导致牛顿环条纹发生畸变。该处的牛顿环将局部内凹还是外凸？为什么？六、转动惯量 预习题 1、公式中 J、J0、Jx各代表什么？哪个是转动系统对中心轴的转动惯量？2、为什么在原理部分要列1、2两式？其目的是什么？3、实验中如何实现仅在M 作用下的匀减速转动？作业题 1、刚体的转动惯量与哪些因素有关？如何通过实验验证？七、分光计的调整及光栅衍射 预习题 1、分光计主要有哪几部分组成？2、分光计调整的三大步骤是什么？各是怎样调整好的？3、根据分光计的度盘和游标盘的刻度定出本分光计的分度值是多少？作业题 1、为什么可用适合于观察平行光的望远镜来调节平行光管发出平行光？2、如果望远镜中“绿色十字”在物镜焦点以内或以外，则“绿色十字”焦点经过垂直于望远镜主光轴的 平面镜反射后的像将各在何处？3、光栅光谱和棱镜光谱有哪些不同之处？在上述两种光谱中哪一种颜色的光偏向角度最大？4、当用钠光垂直入射到 1 毫米内有 500 条刻痕的平面透射光栅上时，试问最多能看到第几第 3 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：条光谱？并说明理由？5、平行光管上的陜逢太宽、太窄时将会出现什么现象？为什么？八、用光电效应测量普朗克常数 预习题 1、什么是截止频率频率，什么是截止电压？实验中如何利用光电效应测量普朗克常数？作业题 1、利用光的电磁理论解释光电效应存在哪些困难？如何用光的量子性加以解决？2、入射光照射光电管阴极的不同位置时，测出的截止电压有变化吗？为什么？九、电阻的测量 预习题 1、按实验设计要求，画出三种方法的电阻测量电路图，估算出实验电流和电压。简述实验原理、实验步骤和注意事项。2、伏安法测电阻时，要使测量相对不确定度%5.1RR，电流表和电压表量程选多大？实验电压和实验电流的取值范围各为多大？不确定度分配原则是什么？3、连线的基本方法是什么？作业题 1、你还能设计出其他测量约值 1 k的电阻方法吗？2、本次实验你有哪些收获和体会？十、太阳能电池特性测定实验 预习题 1、什么叫填充因子？在计算填充因子的时候需要测量哪些物理量？2、画出设计要求 1 和 2 所需的电路图。作业题 1、简述太阳能电池的特性及工作原理。2、什么叫光照效应？十一、密立根油滴实验（综合性实验）预习题 1.本实验的基本原理是什么？2（1）本实验的计算公式是什么？（2）在此公式推导过程中，把哪些不可测量变为可测量？（3）在计算公式中的时间t是油滴经过哪段距离所需的时间？油滴在此过程中，处于什么状态？3油滴仪上的“平衡电压”和“升降电压”各起什么作用？“”、“-”号的改变会引起什么改变？第 4 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：作业题 1为什么在数据处理时采用作图法？2如何调整“98OMCCD密立根油滴仪”？3实验中选择合适油滴的原则是什么？十二、用拉伸法测金属丝的杨氏弹性模量 预习题 1、简述杨氏模量的物理意义。2、本实验中杨氏弹性模量是通过什么方法来测量的？3、本实验中，不同的长度量（共几个？）分别用哪几种仪器和进行测量的？为什么？作业题 1、你是怎样判断本实验在弹性形变范围内进行的？2、根据误差分析，要使本实验做得准确，关键是应该抓住哪几个量的测量？为什么？3、本实验如果不用逐差法，而用作图法处理数据，怎样处理？十三、空气热机实验 预习题 1、简述热力学第二定律。2、说明压力传感器和光电门的工作原理，以及它们在本实验中的具体作用。作业题 1、空气热机和内燃机、燃气轮机在工作原理上有何不同？2、为什么 P-V 图的面积即等于热机在一次循环过程中将热能转换为机械能的数值。十四、压强与沸点关系 预习题 1、简述机械真空泵的工作原理。2、影响大气压强大小的主要因素是什么？测量气体压强大小的方法和仪器主要有哪些？作业题 如果想测定在压强大于一个大气压的情况下水的饱和蒸汽压强与沸点的变化规律，你将如何设计实验并讨论实验方案的可行性。十五、声速的测量（综合性实验）预习题 1、用最大振幅法和相位法测量声速的原理是什么？2、怎样调节换能器的最佳工作频率？作业题 你还可以相出其它测量空气中声速的方法吗？请写出实验原理。十六、迈克尔逊干涉仪（综合性实验）第 5 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：预习题 1、根据迈克尔逊干涉仪的光路图，说明各光学元件的作用，并简要叙述调出等倾干涉、等厚干涉和白光干涉条纹的条件及程序。2、如何利用干涉条纹的“吞”、“吐”现象，测定单色光的波长。作业题 1、试总结迈克尔逊干涉仪的调整要点及规律。2、说明等倾、等厚或非定域干涉条纹分别定域在何处？在试验中观察到的现象是否与此相符。3、在观察等倾干涉条纹时，使 M1和 M2逐渐接近时，干涉条纹将越来越疏，试描述并说明零光程处所观察到的现象。十七、夫兰克-赫兹实验 预习题 1、弹性碰撞和非弹性碰撞的区别。2、简述夫兰克-赫兹实验仪的具体工作参数？作业题 1、灯丝电压对实验结果有何影响？是否影响第一激发电位？2、管子阴极和栅极间的接触电位差对 IAUG2K曲线有何影响？3、如何测定较高能级激发电位或电离电位？十八、电学基本测量 预习题 1）图九中，若滑线变阻器总电阻 R=250，负载电阻 R0=0.1R，负载电阻 R0由电阻箱给出。（1）查表 2-2 确定电阻的额定电流值为多少？（2）根据负载电阻的额定电流值计算电源电压最大取多少？（3）若电流表和电压表用实验仪器中给出的电表，问电流表的量程该选多大？电压表的量程该选多大？2）欲测量值 60 mA 的电流表,现有 0.1 级量程 75 mA;0.5 级量程 200 mA 的三块电流表，应该用那块测量好？3）滑 线 变 阻 器 在 电 路 中 主 要 有 种 基 本 方 法，它 们 的 功 用 分 别 是 和 。作业题 1）图九中，如果滑线变阻器的输出电压不从 B、C 两端引出，而从 A、C 两端引出，这样做行吗？这样做 C 段是“+”端还是“-”端？当 C 端移动到 B 端时，输出电压是最大还是最小？2）电表量程选择的原则是什么？3）回想一下自己在操作过程中那些步骤遵守了操作规程？那些步骤还有疏忽？十九、灵敏电流计的研究 第 6 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：预习题 1、了解灵敏电流计的构造原理；2、掌握灵敏电流计线圈运动的阻尼特性；3、搞清测量灵敏电流计参数的原理；4、实验中应注意那些事项？作业题 1、已知灵敏电流计 G 的内阻 Rg=1K，量限为 Igm，用来测量光电管 F 在光照时的光电流I 光电管的内阻 RF相对于 Rg和 Rc为无限大。（1）在图六（a）的电路里，电流计是否工作在临界阻尼状态？（2）在图六（b）的电路里，电流计是否工作在临界阻尼状态？它能测量的最大光电流 Im是电流计量限 Igm的几倍？如果要测量的最大光电流大于 Im怎么办？（3）在图六（c）的电路里，电流计是否工作在临界阻尼状态？量限是否比图六（b）的扩大了？二十、光学综合实验 预习题 1、什么是“视差”？用什么方法来判断？又如何消除？2、为什么要进行同轴等高调节？有什么调节技巧？怎样判断物上的某一点已调到透镜的主光轴上了？依据是什么？3、共轭法测透镜焦距时应取 L 大于 4 倍焦距（f），是取 L 稍大于 4f，还是取 L 很大于 4f？为什么？4、显微镜对物调焦时应遵从什么原则？作业题 1、共轭法测透镜焦距时，如果凸透镜光心与滑块上刻线不在垂直于导轨的同一平面内，对实验有无影响？为什么？2、试说明共轭法测透镜焦距时，为什么取 L 大于 4f（f 为透镜焦距）？二十一、惠斯登电桥的应用及铜电阻温度系数的测定 预习题 1、什么叫电桥平衡？如何判断电桥平衡？平衡条件是什么？2、滑线式电桥测电阻时，为什么要 RX和 R0交换位置再测？作业题 1、比率值的选择对测量结果有何影响？2、进行滑线电桥的实验时，在调节平衡过程中，若检流计相邻两次偏转方向相同或相反说明什么问题？下一步怎样调节，才能尽快调到平衡？3、测量电阻阻值随温度变化时，为什么要先记录温度再记录阻值？二十二、非均匀磁场的测量 第 7 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：1、为什么亥姆霍兹线圈之间距离等于线圈的半径？2、环形线圈通以直流电，其磁场又如何测量？二十三、三棱镜折射率的测量 预习题 1、根据最小偏向角的概念，怎样测量最小偏向角 min？2、试述用自准法测定三棱镜顶角 A 的方法。3、证明以最小偏向角入射时三棱镜内的折射光线平行于棱镜的底面。作业题 在测三棱镜顶角时，为什么放在载物台上的三棱镜顶角不能太靠近平行光管呢?试画出在上述情况下的光路图，然后说明其原因。二十四、动态法测杨氏模量 如何鉴别共振信号 二十五、测量液体的粘滞系数 预习题 1、作落针在液体里的受力分析，并描述它的运动状况。2、本实验主要测什么量，它的物理意义是什么？3、操作时应注意什么？作业题 如果落针不是保持竖直下落，对结果会有什么影响？二十六、金属导热系数测量 1、样品的尺寸，为何不用千分尺测得更精确些？2、为什么不把金属样品做成像橡皮样品一样的薄圆盘形？二十七、液体表面张力系数的测量 液体的表面张力和其粘滞系数有什么关系？二十八、用波尔共振仪研究受迫振动 1、受迫振动的振幅和相位差与哪些因素有关?2、实验中采用什么方法来改变阻尼力矩的大小?它利用了什么原理?3、实验中都采用哪些方法测定值?4、实验中如何用频闪原理来测量相位差的?5、为什么实验时选定阻尼电流后,要求阻尼系数和幅频特性、相频特性的测定一起完成,而不能先测量不同电流时的值,再测定相应阻尼电流时的幅频和相频特性?第 8 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：6、测量阻尼系数时，若角度盘指针 F 不放置在 0位置，公式（8）)(00lnnTttee=Tn=n0ln是否还适用？为什么？二十九、音频信号光纤传输技术实验 预习题 1、了解光信号发送器的基本构成和前面板功能。2、了解光讯号接收器的构成和面板功能。3、光导纤维的结构及传光原理。4、半导体发光二极管结构及工作原理。5、LED 的驱动及调制电路。6、光电二极管反向伏安特性的测定原理。作业题 1、LED 已确定的情况下，为了实现光讯号的远距离传输，应如何设定它的偏置电流和调制幅度？2、在 LED 偏置电流一定的情况下，当调制信号幅度较小时，指示 LED 偏置电流的毫伏表读数与调制信号幅度无关，当调制信号幅度增加到某一程度后，毫安表读数将随着调制信号的幅度增加，为什么？3、在图 7 电路中，若 R1=1 k，R2=R3=30 k，为了使调制放大电路的带宽为 20 Hz20 kHz，在 1 kHz 时闭环电压放大倍数约为 30，应如何选取 C2和 C3的值？4、知道系统接收端允许的最小光电信号的幅值和 LED 的电光特性后，如何根据光纤损耗计算实验系统的最大传输距离？5、利用 SPD、I-V 变换电路和数字毫伏表，设计一个光功率计（说明原理、画出简图）。三十、混沌现象研究 1、什么是线性？什么是非线性？它们的本质区别是什么？2、什么是相图？3、混沌现象的基本特征是什么？4、了解倍周期分岔、奇怪吸引子、周期性窗口等名词的含义。5、串联谐振法测量自感系数的原理是什么？三十一、脉冲核磁共振实验 1思考为什么氢核的谱线强度远强于氟核。2扫场法的基本原理是什么。三十二、光泵磁共振实验 1设计测量地磁场的竖直分量、水平分量的详细实验方案。第 9 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：2如何区分 Rb85和 Rb87两种同位素的吸收信号？三十三、超声波综合实验 1、声速测量中共振干涉法、相位法、时差法有何异同？2、如何在示波器上观察到李萨茹图形？三十四、扫描塞曼效应 1、何谓正常塞曼效应？何谓反常塞曼效应？2、实验光路中各个光学器件的作用是什么?3、为何只测量横效应的 成份，就能保证e/m的正确测量？4、你还学过那些测量e/m的方法？能否想出其它测量荷质比的方法？写出实验原理。三十五、气体放电中等离子体的研究 1、如何用探针法确定电子温度和电子密度。2、比较本实验所用的几种等离子体诊断方法的优缺点，3、探针法对探针有什么要求？三十六、扫描隧道显微镜 1、什么是量子隧道效应？2、扫描隧道显微镜常用哪几种扫描模式？各有什么特点？3、在针尖与样品间加上偏压，有何作用？偏压大小对实验结果有何影响？4、实验中隧道电流设定的大小意味着什么？三十七、大气物理遥测遥感实验 1.说明天线的用途和工作原理，计算出本站天线 1.2 米抛物面天线指向卫星的方位角和仰角。2.画出混频器、解调器的电路图，并说明接收机的工作原理。3.简述如何获取大气的红外云图、可见光云图和水汽图，并说明它们的用途。三十八、微波参数测量实验 1、接什么类型的负载才能得到大驻波比？2、驻波节点的位置在实验中精确测准不容易，如何进行比较准确的测量？3、如何准确地测出波导波长？三十九、X 射线实验 1、X 射线衍射的布拉格方程与光栅衍射方程有哪些不同，本质是否一致？2、叙述利用布拉格衍射测定晶体晶格常数和 X 射线波长的基本原理。3、在康普顿效应中，光的粒子性是如何体现的？4、康普顿效应验证实验的基本原理是什么？第 10 页 共 10 页 答案参见我的新浪博客：四十、黑体辐射 1、由普朗克定律推导出斯蒂芬-玻耳兹曼定律和维恩位移定律。2、由色温的物理意义推测太阳表面的温度。四十一、高温超导实验研究 1、在四引线法测量电路中，电流引线和电压引线能否互换？2、确定超导样品的零电阻时，测量电流为何必须反向？这种方法所判定的“零电阻”与实验仪器的灵敏度和精度有何关系？四十二、红外物理实验 1、测量数据是否与平方反比定律相符，为什么？四十三、传感器综合实验 1、为何白噪声信号对信号的波形干扰很大，但对信号的频谱影响很小。2、在 DRVI 快速可重组平台上面搭建频谱分析仪需要采用那些软件芯片，它们相互之间的关系怎样，用什么方式来表达？3、应用于温度测量的传感器还有那些？简述其工作原理。四十四、微弱信号检测实验 实验中，我们是利用锁相放大器提取淹没在噪声中微弱信号的，利用其它方法也能实现，给出你的思路和实验方案。