《大学物理实验》第一册习题与思考题1.docx

大学物理试验第一册习题与思考题第一章试验测量不确定度与数据处理习题1. 指出以下各项各项哪些属于系统误差，哪些属于偶然误差:a. 米尺刻度不均匀b. 试验者的偏见c. 刻度因温度转变而伸缩d. 最小分度后一位的雇计c.游标卡尺零点不为零f.电表指针的磨擦g. 视差2. 以下数值改用有效数字的标准式来表示(1)光速=299792458 _100 米 / 秒(2)热功当量=41830000 _40000 尔格/卡(3)比热 C =0.001730 - 0.0005 卡 / 克度(4)电子的电荷=4.8030 10-1静09876.52 准确到 0.2%库。准确到 0.1%3请把以下各数值正确的有效数字表示于括号内 :(1) 3.467±0.2() 746.000±2() 0.002654±0.0008() 6523.587±0.3()4. 以下各式的算术运算都是正确的，就是没有考虑到有效数字的问题。假设以下各数值的最终一位都是估量(可疑)的，请在括号内以有效数字表示其正确答案。(1) (1.732)(1.74)=3.01368()(2) (10.22)(0.0832)(0.41)=0.34862464()(3)y6.038 -6.03430.9 = 2041 .4() 628.7/7.8=80.6026()(5) (17.34-17.13)(14.28)=2.9988()5. 计算下式结果及其不确定度的表示式。N=A+2B+C-5D设：A=38.206 _ 0.001cm C=161.25-0.01cmB=13.2487 D=1.3242二0.0001cm-0.0001cm6. 一圆柱体的直径为(2.14 _0.02 )厘米，求其横截面积。7. 两重量10.20 _ 0.04厘米 和3.01 _ 0.03厘米，相加时其不确定度该如何表示？相 乘时其不确定度又该如何表示？8. 一个正方体铁块的边长为10.3 ±0.2 厘米，质量为8665 ±8克，试求其密度的不确定度表示式？并用“克/厘米”为单位表示结果。9. 写出以下函数的不确定度表示式，分别用不确定度的算术合成和几何合成法表示。用最适宜的方法从不确定度或相对不确定度中选择一种(1) N 二 x y _2z2其中k 为常数；Q _kA2 B2_ 2-L f _A2 24A。二 VtVtV1 +at10. 用量程为 125mm 的游标卡尺测量一钢珠直径器的最大允差仪=0.02mm,测量数据如下：123456789103.323.343.363.303.343.383.303.323.343.36次数d ( mm )10 次，仪器最小分度值为 0.02mm,仪求测量列的平均值、标准差 6、测量列的 A、E 类及合成标准不确定度。11用伸长法测量杨氏模量的试验数据，转变砝码质量 m 测钢丝伸长量 N 二 Xi-x。, m 和N 数据如下表:次数m (kg )10.00021.00032.000N (cm )0.001.112.2143.0003.2554.0004.2565.0005.2076.0006.1587.0007.31试用逐差法、作图法和计算机直线拟合法求出斜率k，并分析其不确定度。12历年来真空中光速的测量结果如下，求其权之比及其不确定度的表示式。年月工作者方法结果千米/秒不确定度千米/秒1907Rosa,DorseyEsu/emu299784151928Karolus克尔盒299786151947Esse n谐振腔29979241949Aslaks on雷达299792.42.41951Bergsta nt光电测距仪299793.10.261954Froome微波干预仪299792.750.31964Rank 等带光谱299792.80.41972Bay 等稳频 He-Ne 激光器299792.4620.0181973平差299792.45800.00121974Bla ney稳频 CO2 激光器299792.45900.00061976Woods299792.45880.00021980Baird稳频 He-Ne 激光器299792.45810.00191983国际协议299792.458(准确值)13. 用四种仪器测量一薄板的厚度所得数据如下，求其权之比及其不确定度的表示式。(1) 螺旋测微计测得(2) 测量显微镜测得(3) 球径计测得(4) 光杠镜测得d1=(1.4030 ±0.0004) cm d2=(1.4064 ±0.0003) cmd3=(1.4014 ±0.0002) cm d4=(1.405 ±0.003) cm°* * * , ,14.测定某角度 a 共两次，得其值为 a 1±ri=24 13” 36.0 ±3.1 及 a 2±2=24°13” 24.0”土 13.8，,求其权之比及其不确定度的表示式。24°24°24°24°24甲23” 40，23” 45，23” 30，23” 35，23” 36，乙24°23” 3024°23” 4024°23” 5024°23” 6024°23” 2015甲乙两人用某一测角器来量度某一晶体的面角，测得结果如下，试求二人所得结果中的权的比及其不确定度的表示式。°其次章根本试验习题与思考题一、长度和固体密度的测量思考题1.天平的使用规章中，哪些规定是为了保护刀口。2.尺游标卡尺和螺旋测微计分别单次测量同一金属板的厚度，4mm 那么这三个测量值分别应如何记录才是正确？用米尺、20 分假设测量值都是3.螺旋测微装置，其测微螺杆的螺距为0.5mm,微分筒周界刻有 100 等分格，试问该装置 的分度值为多少？二、 伸长法测定杨氏弹性模量思考题1本试验中，为什么测量不同的长度要用不同的仪器进展？它们的最大允差各是多少？2依据试验不确定度几何合成方法，写出杨氏模量一个测量影响最大。E 的相对不确定度的表达式，并指出哪3本试验所用的逐差法处理数据，表达了逐差法的哪些优点？假设承受相邻两项相减，然后求其平均值，有何缺点？2 D2 D4假设将一一作为光杠杆的“放大倍率”，试依据你所得的数值计算一一的值，你能想出几种bb转变“放大倍率”的方法来吗？5光杠杆法有何特点？你能应用光杠杆法设计一个测定引力常量G 的物理试验吗？三、 弦线上波的传播思考题1. 安装设备时，假设图 3 3 1 中 A、B 及 P 三点不在同始终线上，对试验结果有何影响？它 使弦线受到的实际张力较 mg大或小？2. 测定波长时应当测一个驻波的长度或几个驻波的长度？为什么?3试分析固定张力法测音叉频率的不确定度来源？四、 气垫弹簧振子的简谐振动思考题1. 在测量周期时，挡光片的宽度对测量结果有无影响？为什么？其影响大小如何？2. 弹簧的实际质量必需远小于滑块质量，为什么？五、 声速的测定思考题1 本试验处理数据时，用逐差法求波长、试说明有什么优点，其物理意义是什么？2假设信号发生器的频率未调整到谐振状态，对测量结果会不会影响？为什么？3. 是否可以用此方法测定超声波在其他媒质如液体和固体中的传播速度？ 六、 电热当量的测定思考题1试用不确定度传递公式计算本试验的相对确定度JJU，指出哪一个量对测量结果的影响2,f2. 切断电源后，水温还会上升少许，然后才开头下降，记录T 、t 及用作图法求 T 时，应如何处理方为正确？3. 为什么要限制加热的温升速率？过大或过小的温升速率对试验结果有什么影响？4. 依据牛顿冷却定律，你能否提出与本试验讲义不同的修正方法？ 七、 测量冰的溶解热思考题1. 为什么冰和水的质量要有肯定的比例？假设冰投入太多， 什么限制？会产生什么后果？溶化后的水 温有2. 为什么试验的温度降落过程要从高于室温变到低于室温？假设整个试验过程中温度变 化都低于室温，则后果如何？八、 电阻元件伏安特性的测定思考题1. 使用各种电表应留意哪些主要问题？2. 依据电表的准确度级别，如何确定测量结果的有效数字的位数？3. 测量元件的伏安特性曲线有何意义？4. 用伏安法测电阻试验中，如何减小、消退电表的接入误差？5. 非线性元件的电阻能否用万用表来测定？为什么？6. 由试验所得的特性曲线，说明静态电阻和动态电阻特性的区分？ 九、 电表的扩程与校准思考题1. 假设将本试验改装的 10mA 电流表误作直流电压表去测 100V 电压，这时通过表头的电 流为多少？会发生什么后果不允许试验?2. 何谓电压灵敏度？电压灵敏度的凹凸对测量有何影响 ？本试验设计的电压表其灵敏度 为多少？IRI3 .个满标电流为 ，内阻为的表头， 欲改为右图所示的等效电流量程为，等效ggg-CD阻为 Rg，求只!及R2 各为多少？4. 绘制校正曲线有何实际意义？十、惠斯登电桥思考题1. 以下哪些因素会使电桥的测量误差加大？ 电源电压大幅度下降;电源电压稍有波动； 检流计灵敏度不够高；检流计零点没有调准； 在测量低电阻时，导线电阻不行无视。2在电桥试验操作中，应留意哪些问题？总结使电桥较快到达平衡的方法。十一、用双电桥测低电阻思考题1 双电桥电路中式RA = BR1R是否肯定要满足？为什么？R22 测量金属棒电阻率时，其有效长度L 应当是哪两个点间的距离 ？3假设觉察电桥的灵敏度不够高，原则上可实行哪些措施？这些措施受什么限制？十二、应用霍尔效应测量磁场思考题1、 假设把霍尔片的法线方向与磁场 B 的方向不全都，将如何影响霍尔电压测量结果？2、如何测量霍尔元件的灵敏度？3、 如何利用霍尔元件测量电磁铁芯的相对磁导率卩?4、 假设磁感应强度 B 和霍尔元件 lb 平面不完全正交，按式3-12-4 算出的磁感应强度 B 比实际值大还是小？假设霍尔元件在空间可自由转动，怎样推断B 与元件的方向是全都的？要准确测定磁场，试验应怎样进展？5、用霍尔元件也可以测量交变磁场，在图3-12-3 将 IM 电流源换成低压沟通电源，那么，为了测量磁极间隙中的交变磁场，图中的装置和线路应作那些转变？十三、示波器的使用思考题1. 示波器正常，但开机后荧光屏上看不到亮点问这是由于哪个旋钮调整不当造成？2. 用示波器观看波形，在荧光屏上消灭下面两种状况，该调哪些有关旋钮才能观看到波形；（1） 当屏上呈现一条垂直的亮线时；（2） 当屏上呈现一条水平亮线时；3示波器观看到正弦波图形不断往右“跑”，问锯齿波扫描频率偏高还是偏低？3. 观看李沙育图形，能否调示波器上的扫描和整步旋钮使图形变化缓慢？十四、RLC 串联谐振特性的争论思考题1 对本试验电路，当电源频率处于低频段相对于f0 时，哪个元件上的电压值与电源电压接近？频率处于高频段时又如何？2 在谐振频率处，频率处的输出电压是最大还是最小？为什么？3在实际测量中，谐振时电阻器R0 两端电压 U Rm 小于电源两端电压 U 的缘由是什么？4如何应用“谐振法”测量电容或电感？十五、分光计调整及三棱镜折射率的测量思考题1、 调整望远镜时，假设找不到平面镜反射回来的绿色亮十字，估量有哪些缘由。2、 调整望远镜光轴垂直仪器转轴时， 假设观看到的现象是： 平面镜 A 面反射的绿色十字像在 上十字叉丝下方 2mm 处，而平面镜转过 1800 后至 B 面，绿色十字像在上十字叉丝下方 10mm 处。问：(a) 望远镜是否垂直仪器转轴？平面镜是否平行仪器转轴？假设两者均不满足，何者偏 离较大？(b) 如何调整能较快速使得平面镜转过 180°的前后两次反射的绿色 十字像都和上十 字叉丝重合？3、 分光计调整符合要求后，放上三棱镜后，位什么还要进展两个光学面( 望远镜光轴相垂直的调整？位什么这时候不能承受渐近法进展调整？AB 面及 AC 面) 与4、 用棱脊分束法测三棱镜顶角时， 为什么必需把三棱镜顶角 A 置于载物台的中心四周？试 作图说明？十六、用牛顿环测定透镜的曲率半径思考题1 你所观看到的全部牛顿圈是否都在同一平面上？为什么？你能否利用本试验设备，从实 验中检验你的答复正确与否？2为什么测量过程中，显微镜的刻度鼓轮只能单方向移动？ 3测量时，为什么叉丝的交点应对准暗条纹的中心？5 假设用白光代替单色光照耀，则所观看的牛顿环将变成怎样 十七、迈克耳逊干预仪思考题1. 为什么在迈克耳逊干预仪调整的过程中，会消灭干预条纹从直条纹环条纹的变化现象？弧形条纹 同心圆122. 调整迈克逊干预仪 M和 M镜倾斜状态时，为什么会消灭几个反射象？应如何调整？12 如何确定两光束等光程时 M的位置？十八、光速的测量思考题1. 通过试验观看，你认为波长测量的主要误差来源是什么？为提高测量精度需做哪些改 进？2. 本试验所测定的是 100MHZ 调制波的波长和频率，能否把试验装置改成直接放射频率为100 MHZ 的无线电波并对它的波进步行确定测量。为什么？3. 如何将光速仪改成测距仪？十九、夫朗克赫芝试验思考题1 灯丝电压的转变对夫朗克赫芝试验有何影响？ 2拒斥电压和第一栅极电压的转变对夫朗克赫芝试验有何影响？ 3你从夫朗克赫芝试验的设想和设计中受到什么启迪？ 4你对利用最小二乘法处理夫兰克 - 赫兹试验数据有什么联想？对于使用最小二乘法有什 么体会？二十、光电效应与普朗克常数的准确测定试验思考题1 关于光电效应有以下说法：(1) 任何波长的可见光照耀到任何金属外表都能产生光电效应；(2) 假设入射光的频率均大于一给定金属红限，则该金属分别受到不同频率，强度相等的光 照耀时， 释出的光电子的最大初动能也不同；(3) 假设入射光的频率均大于一给定金属红限，则该金属分别受到不同频率，强度相等的光 照耀时，单位时间释出的光电子数肯定相等；(4) 假设入射光的频率均大于一给定金属的红限，则当入射光频率不变而强度增大一倍时， 该金属的饱和光电流也增大一倍 .其中正确的选项是： ( )(A)(1) ， (2) ， (3)(B)(2) ， (3) ， (4)(C)(2) ， (3)(D)(2) ， (4)2列举 5 项光电效应在现今科学技术中应用。