13级普物实验复习(力热、电、光)

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1、word普通物理实验复习题一、系统误差和偶然误差的理解：1.测量同一黄铜的密度时，一学生测得A另一学生测得 B，黄铜密度的标准值是，问1哪个存在系统误差？为什么？存在系统误差，因为不在的取值区间，即。2） 假设不知，如此哪个更可靠？为什么？更可靠一些，因为测量点更集中，且区间较小。2. 指出如下情况导致的误差属于偶然误差A.还是系统误差(B. C. D)：A. 读数时视线与刻度值不垂直；B. 将待测物放在米尺的不同位置测得的长度稍有差异；C. 水银温度计毛细管不均匀；D. 电表零示值为正值。二、误差传递公式引用：1计算间接测量值的误差：1写出如下式子的误差传递公式按算术合成方式或标准偏差方式，

2、合成误差以e表示，并依据给定数据计算合成误差，写出结果。写出合成误差传递公式：; 或计算合成误差：=0.07+0.07+20.07(cm)=0.28(cm)结果：0.28(cm)写出合成误差传递公式： 或计算合成误差：0.04595，=0.03(g/cm)结果：0.03(g/cm)写出合成误差传递公式：或计算合成误差：0.02 =0.06()结果：0.03()写出合成误差传递公式：或计算合成误差：=(m/s)=0.01167(m/s)，=0.052(m/s)结果：0.05(m/s)2 利用误差传递公式分析各测量量对测量结果的影响程度：1用长约1米的单摆测量重力加速度，单摆测重力加速度公式：。要

3、求测量结果的相对误差不大于0.4%时，测量摆长和周期的绝对误差不应超过多大？假设用精度0.1秒的停表测量周期，应连续测多少个周期？由误差均分原理：2） 用单摆测重力加速度公式：。摆场L约为1米，其误差估计值为，摆线震动周期T约为2秒，要求用秒表测量连续震动50次的时间t后求T值，测t的误差估计值。分析哪个测量量对最后结果的误差影响较大。解： 将改写为 根据 因n为振动次数，故 如此 s， 可见比大4倍，两者对g的误差贡献主要来自于测T的误差，故主要应考虑减少的值。3正确选择测量仪器：1设在实际工作时要测量一个圆柱体的体积，它的长度L约为3.5厘米，直径D约为1.2厘米，要求测量结果的相对误差不

4、大于1%，问应选择何种测量仪器？解：圆柱体的体积为 根据误差传递公式，由上式可得 根据误差均分原如此，如此有 ，D1.2cm, L3.5cm, 由上面两式得 0.03mm，由于R0 时，在整个调节围的调节精细程度都是一样 . 2 RR0 时，分压接法的细调程度不好 . 故在实际应用中一般很少采用。3 在实际分压电路应用中，一般都选择R2R0来使用限流电路：(P147限流器的输出电压调节围限流器的输出电流调节围结论：a) 负载 R 上的电压电流不可能为零 . b) R/R0越大，电流调节围越小，但线性程度越好 . c) 对于R=R0附近，调节线性较好，电流调节围适中 . d) R/R0 较小时，

5、电流调节围很大，但线性程度很差，这种情况下细调程度不够 . 2细调程度：负载上的电流变化是靠滑线变阻器上活动触头位置的移动来实现 . 但是，实际上即使很细心地移动活动接头，位移至少是电阻绕线的一圈 . 假设绕线一圈的电阻值为，那么控制电路阻值的变化至少也是，负载上的最小改变量和也必然同时受到限制 .当负载上电压越小，如此和越小，控制电路能够较精细地改变负载的电压电流 . 1.3 电表 1电表的符号P126. 2电表的使用规如此P126：电表极性、连接方式、量程选择、读数方法调零、防止视差、正确读出有效数字. 3电表误差=根本误差+附加误差P125根本误差：在电表规定的标准规如此条件下，由于电表

6、本身部特性与加工质量不够完美等原因引起的误差。 附加误差：不符合标准工作条件引起的误差，通常在教学中不考虑。4练习题：4-1 一毫安表分度值为1mA指针的零示值为0.2mA，用它测量某电路的电流示值为。求=?答：=804-2 0.5级量程150mA的电流表，求仪器的误差限？答：=2. 惠斯登电桥GRpE0R2R1RRxRsIgK图2. 自组惠斯登电桥测电阻PAB1作图说明惠斯登电桥测电阻原理，画出实际测量电路图。答：如图1所示，电桥由四个桥臂R1、R2、RX、RS组成 ，检流计G用于比拟B、D两点的电位，当B、D两点电位相等时，G中无电流通过，这种状态称为电桥平衡。当电桥平衡时有 ，此时有,即

7、。实际图如图2所示（2） 自组惠斯登电桥测电阻实验中，电桥灵敏度与哪些参数有关？如何提高灵敏度？答：电桥灵敏度与如下因素有关：与电流计的灵敏度成正比。与电源电动势成正比。与相对臂的电阻乘积成正比。电流计的阻越小，电桥灵敏度越高。 提高电桥灵敏度的方法：提高电流计的灵敏度。增大电源电动势，但注意增大时不能使流过任一臂电阻的电流超过允许值。增大相对臂的电阻比值。减小电流计的阻。3电桥法和补偿法测电阻电压实验中，如何保护检流计不会受到过大电流的冲击？以惠斯登电桥测电阻或电位差计测电池电动势为例，画出电路图，写出操作步骤。答：在实际的实验电路中为检流计添加一个限流保护电路。在自组惠斯登电桥实验，在检流

8、计的电路上直接串联一个保护电阻，在补偿法测电阻电压实验中，直接在检流计电路上串联一个大电阻保护检流计。3. 电位差计原理与应用1作图说明电位差计工作原理，为什么用电位差计测电动势比用电压表测准确？,其中，分别为电阻丝，AB的电阻率和横截面积。由标准电源Es、检流计G、保护电阻R、电阻丝MN构成的回路称为定标或校准 回路。由于电源的电动势在数值上等于电源部没有净电流通过时两极件的电压。如果直接用电压 表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。BNI0因为电源部有电阻，会产生电压降，而使用电位差计测电动势不会产生电压降，所以电位差计测电动势更准确些。2在电势差计测量电动势实验中，某同学按

9、图1连好电路，闭合所有开关，发现无论如何调节，电流计都向一个方向偏转，如此可能的原因是 B A B极性接反 C回路或开路 D回路和开路3根据电位差计原理设计实验：利用标准电阻测量未知电阻。可供选择仪器：电源0-30V，2个，板式电位差计，1标准电阻一个，6位电阻箱，滑线变阻器100和600各一个，电流计一个，待测电阻阻值约300。要求：1根据仪器设计并画出测量电路图；2根据待测电阻阻值选择适宜滑线变阻器，说明理由；3写出实验步骤4用实验来验证你的选择和设计的正确性，记录数据计算待测电阻阻值和误差算术误差或标准偏差4 现有如下器材：电源2个，安培表0-0.6-3A、伏特表 ( 0-3-15V )

10、 ，滑线式变阻器22和2.2K各2个，待测电阻R约为10，用电压补偿原理设计电路测量电阻1作图说明电压补偿原理，补偿法测电阻的优点是？2画出实验电路图，标出所用元件规格或量程.3连接电路各元件参数和电路图一致并测量数据不少于3组数据，并求出待测电阻平均值和误差。5现有如下器材：电源2个 ( 输出电压不大于5V ) ，滑线式变阻器R1( 22)和R2=400，板式电位差计，电流计G，六位电阻箱2只其中一只作为待测电阻，标准电阻1.设计一个用板式电位差计测量阻值约2电阻的测量电路.1作图说明电压补偿原理，补偿法测电阻的优点是？2画出实验电路图，标出所用元件规格或量程.3设计实验步骤.4连接电路并测

11、量数据不少于3组数据，并求出待测电阻平均值和误差。4.霍尔效应、螺线管磁场测量1解释霍尔效应现象 答：置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场垂直，如此在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象被称为霍尔效应。2在什么样的条件下会产生霍尔电压，它的方向与哪些因素有关？答：霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子电子或空穴被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。由于霍尔电场产生的电压就称之为霍尔电压。它的方向取决于材料的导电类型，电流方向以与磁场方向。3根据霍尔效应原理，

12、结合实验装置，分析测量霍尔样品的霍尔系数和电导率的实验设计思路。答：在测量霍尔样品的霍尔系数时需要测量霍尔电压、通过霍尔元件的电流大小、霍尔元件的厚度以与磁场的磁感应强度大小，其中电流和厚度是给定的，因此需要测量磁感应强大大小，磁感应强度的大小可由实验仪器以与励磁电流求得，从而求霍尔系数的数值就可以转换为求霍尔电压、霍尔元件的厚度和通过霍尔元件的电流和磁感应强度大小来求得。求霍尔样品的电导率可以通过求得，其中样品的横截面积为Sb d，流经样品的电流为Is，在零磁场下，测得霍尔样品两极间的电位差为，l为两极之间的距离。4根据霍尔效应原理，结合实验装置，分析测量螺线管轴向磁场分布的实验设计思路。答

13、：测量螺线管轴向磁场分布的情况，可由长直线螺线管的分布情况求得，如此在测量螺线管的分布情况时，只需要求得霍尔元件所处位置的余弦值以与霍尔元件所有的霍尔电压，通过代入长直线螺线管的毕奥萨伐尔定律即可求得磁场的分布情况。5实验中采用电流和磁场换向的对称测量法，为什么？答：因为在产生霍尔效应的同时，会伴随着多种副效应，以致实验测得的两电极之间的电压并不等于真实的值，而是包含着各种副效应引起的附加电压，因此必须设法消除。根据副效应产生的机理可知，采用电流和磁场换向的对称测量法，根本上能够把副效应的影响从测量的结果中消除。6实验装置中线圈上的单位“表示什么物理意义？答：这是由厂家给出励磁电流与磁场强度大

14、小的对应关系。7画出霍尔样品的工作电流Is与磁感应强度B的方向，并判断样品的导电类型。答：由上图可以知道，左边的是P型半导体，右边是N型半导体。8霍尔效应实验装置有实验仪和测试仪，如如下图，其中Is调节围是0-10毫安，IM调节围是0-6安培。如果实验仪损坏，测试仪正常，请用直流稳压电源、滑线变阻器、电阻箱、电流表、电压表、导线、开关等设计电路替代测试仪，并标注电路参数。实验仪面板图 测试仪面板图七、光学实验1 双棱镜测光波波长1仪器：单色光源、凸透镜2片其中一片用于会聚光，增加照射中狭缝上的光强、可调狭缝、双棱镜、测微目镜、光具座、滑块、手电筒等。（2） 画出实验光学元件摆放图，如不是同时放

15、置的元件可用虚线表示，在图上用字母标出需要测量的有关物理量与其在光路中的作用。（3） 写出测量光波波长的计算式。答：为干预条纹间距，为两虚光源的间距，为狭缝所在平面与测微目镜中 叉丝之间的距离。4双棱镜是怎样实现双光束干预的？干预条纹是怎样分布的？干预条纹的宽度，数目有哪些因素决定？答：单缝光源经双棱镜形成两个相干虚光源，从而在光源另一侧产生平行的明暗相间的干预条纹。干预条纹宽度随光源和双棱镜的距离a增大而增大，而干预条纹数随测微目镜到双棱镜的距离b增大而减少。5使干预条纹清晰的主要调节步骤是什么？答：狭缝宽度足够窄且双棱镜的棱边与狭缝严格平行6测微目镜的分度值为 ，量程为 8mm 。2 调节

16、分光计并用最小偏向角法测定样品折射率实验仪器：分光计、钠光灯、毛玻璃、平面反射镜、三角玻璃砖、小木块、胶泥。1分光计由哪几局部组成，各局部的作用是什么?答：分光计由四个局部组成：望远镜、平行光管、载物平台、读数圆盘、底座。望远镜是用来观察和确定光线进展方向的。调节要使望远镜聚焦于无穷远调好后从目镜中同时看清叉丝和叉丝的像，且两者无视差和望远镜光轴垂直于仪器转轴旋物平台180，从平面镜两个镜面反射回来的亮“十字像始终落在“准线的上线上。平行光管用来获得平行光束的。调节要使其发出平行光调好后从望远镜中看到清晰狭缝像且与双十字叉丝无视差，并使其光轴垂直于仪器转轴水平狭缝像与下叉丝水平线重合。载物台用

17、来放置棱镜、光栅等光学元件。读数圆盘用来记录望远镜的转角。底座 底座中心有一铅直方向的仪器转轴，望远镜、载物平台和读书圆盘皆绕该轴转动。2测量前调节分光计以达到哪些要求？或分光计调好后应满足的条件是什么？答：1望远镜聚焦于无穷远、平行光管放出平行光； 2望远镜、平行光管光轴垂直于平台中心转轴； 3待测元件的光学面平行于中心转轴。3调节分光计的根本要求：答：调节望远镜聚焦 无穷远 ，调好的标志是“叉丝线和亮“+字反射像最清晰且两者无视 差。调节目镜使双十字叉丝清晰，调节望远镜调焦旋钮对绿十字像对焦清晰，且双十字叉丝与绿十字像无视差。调节望远镜光轴 垂直于仪器转轴 ，调节望远镜倾角螺丝和载物台调节

18、螺丝，调好的标志是 旋物平台180，从平面镜正反面反射回来的绿“+字像始终落与分划板双十字叉丝的上交点重合。调节平行光管 产生平行光，并使其光轴与望远镜光轴重合，调好的标志是 狭缝像的中心位置与“准线的下线重合 。调节平行光管的倾角螺丝和调焦旋钮可实现目标。调节三棱镜的主截面 垂直于仪器转轴 ，调好的标志是：从三棱镜两个侧面反射的亮“十字像均在“准线的上线上。调节载物台调节螺丝可实现目标。（4） 分光计的刻度圆盘分度值为：0.5 ，游标分度值为：1。（5） 有一分度值为2的角游标，主尺29度(29分格)对应于游标 30 个分格.（6） 转动平面镜时，目镜中的“+字像的运动轨迹与双十字叉丝的上水

19、平线不平行，原因何在？如何解决？答：由于望远镜中的“水平叉丝线不水平所致。转动望远镜筒使“水平叉丝线水平。7如何判断物和像如“+字和它的反射像是否在同一平面？怎样判断分划板准线与反射十字像哪个距自己更远？假设发现反射像更远，应怎样调节分划板？答：根据“视差现象判断，眼睛左右移动，假设亮“十字反射像与“准线无视差如此物像共面；假设有视差，眼睛左右移动时，同向移动的远，反向移动的近；假设发现反射像更远，向里移动目镜镜筒，直到分划板准线与反射十字像无视差为止。8调节分光计时，平面反射镜转180前后，两个反射像均位于“叉丝上线MN下方且与MN线的距离相等，说明平面镜镜面与仪器转轴平行，而望远镜光轴与镜

20、面不垂直。此时只需调节：望远镜倾角调节螺丝。9调节分光计时，平面反射镜转180前后，两个反射像分别位于“叉丝上线MN的上下方且与MN线的距离相等，说明望远镜光轴与仪器转轴垂直，而平面镜镜面与仪器转轴不平行。此时只需调节载物台调节螺丝使平面镜镜面与仪器转轴平行。10调节分光计时，平面反射镜转180前后，两个反射像分别位于“准线上线MN的下方a和5a处，试问：平面镜是否平行于转轴？否望远镜是否垂直于转轴？否设计一种方法，使望远镜光轴与仪器转轴垂直的调节最快速，用简图如下说明。设计一种方法，使三棱镜的主截面与仪器转轴垂直的调节最快速，用简图如下说明答：请将平面镜EF按正确位置放在平台上在图B中画出，

21、说明这样放置的原因。将EF垂直于两个调节螺丝连线摆放，此时只需调节镜面前后两只螺丝就可改变平面镜对望远镜光轴的倾角。请将三棱镜按正确位置放在平台上在图B中画出，说明这样放置的原因。三棱镜主截面的三条边分别与调节螺丝连线垂直，此时把二维调节问题简化为两个独立的一维调节。3. 名词解释1自准直法：通过调节实验装置本身，使发光物体位于透镜的焦平面而产生平行光，以达到调焦的目的。用自准直法测透镜焦距快捷、简便。2视差见测微目镜调节方法：视差为一种视觉的差异现象。设有离观察者眼睛远近不同的物体A和B，如如下图所示，当眼睛沿着垂直于AB连线的方向移动时，将观察到物体A和B之间有相对移动。离眼睛近的物体A的

22、移动方向与眼睛移动方向相反，离眼睛近的物体B的移动方向与眼睛移动方向一样，这种现象称为视差。当A、B重合一起时，观察者的眼睛左右移动时，物体A和B之间不产生相对移动，如此说A和B无视差。3扩展光源：由无穷多点光源组成的光源，如钠光灯.4. 薄透镜焦距的测定1 列举凸透镜焦距测量的方法，画出测量光路图标出各测量量。答：1自准法2物距、像距法3共轭法贝塞尔法、大像小像法，位移法2） 共轭法测凸透镜焦距的优点答：共轭法测凸透镜焦距的优点在于把焦距的测量归结为对于物面、像屏间距L与透镜两次成像位置之间的距离的准确测量，防止测量物距、像距时由于估计透镜光心位置不准确所带来的误差。3） 在许多几何光学实验

23、中都要求调节光学系统共轴，为什么？调节共轴有哪些要求？怎样调节？答：光学系统共轴：指光学系统中各透镜光轴与物面中心重合，且与光具座导轨平行，物面、屏面垂直于光轴。调节方法：粗调：将各光学元件与物、屏放置于光具座上，使之靠拢。用眼睛观察，使各元件中心大致与导轨平行的同一条直线上，且使物屏、透镜和像屏的平面相互平行并垂直于导轨。细调：利用透镜成像规律进一步调节光轴共轴。如共轭法测透镜焦距实验中，假设物面中心偏离透镜光轴，如此两次成像的中心必不重合。具体调节方法是：成大像时，调节物的左右上下，使像中心位于屏中心；而成小像时，如此调节透镜，使小像中心与屏中心重合，反复屡次调节至大、小像中心重合。4共轭

24、法测凸透镜焦距时，物和像屏的距离必须满足什么条件？为什么？答：共轭法测凸透镜焦距时，物和像屏的距离必须满足条件，此时物和像屏之间透镜有两个位置能成像，其中一个成放大倒立实像，另一个成缩小倒立实像。5 什么叫左右逼近法?为什么要用左右逼近法?扼要表示左右逼近法的进展过程。答：左右逼近法是指在调节透镜成像过程中，先后使像屏自左向右和自右向左移动，并确定在移动过程中成像开始清晰的两个位置，取其平均值即为所求成像清晰的位置。采用左右逼近法测像距可防止在透镜成像过程中由于不能正确判断清晰成像位置而导致像距的测量误差较大。6） 在自准法测凸透镜焦距中，物与像的关系如何? 物距、像距法测凹透镜的焦距时，将凸

25、透镜放在什么位置时方能使实验进展比拟顺利并且误差较小?答：在自准直法测凸透镜焦距中，物与像的关系是成等大倒立实像；在物距，、像距法中将凸透镜放在7列表写出物距不同时的像距和像的性质、特点(正倒立、大小像、虚实像)。表：透镜成像规律5. 用牛顿环测透镜曲率半径1透射光的牛顿环与反射光的牛顿环是如何形成的？两者的明暗条纹有何区别？为什么？答：透射光的牛顿环与反射光的牛顿环都是由于单色光通过空气薄膜所引起的分振幅、等厚干预现象，从透射方向观察，干预圆环中心为亮斑，从反射方向观察，干预圆环中心为暗斑。两者的区别在于，明暗条纹的位置刚好相反，出现这个的原因是因为在透射光相比于反射光多了一次半波损失。2在

26、牛顿环实验中，假设平板玻璃上有微小凹陷，如此凹陷处空气薄膜厚度增大，导致干预条纹发生琦变，试问这时暗环将局部凹还是外凸？为什么？答：在平板玻璃上的下凹处，其空气薄膜厚度相对于该半径处的厚度略大，即其空气薄膜厚度更靠近于外部空气层，因此，这时暗环在该凹陷处将局部外凸。3调节显微镜观测干预条纹的步骤：答：1调节显微镜载物平台的反光镜旋钮，从目镜中获得最明亮的视场亮度；2旋转目镜，使在目镜中能看到清晰的十字叉丝；3调节调焦旋钮，将显微镜筒调到最低，然后自下而上移动镜筒高度，直至在目镜中可以清楚地看到明暗相间的条纹；4适当移动牛顿环使牛顿环的圆心处于视场中央。4使用显微镜，测微目镜进展测量时，只能往一个方向转动测微鼓轮，而不能反向调节，为什么？答：由于显微镜，测微目镜的丝杆与螺母套管之间存在一定的间隙，为防止产生回程差，测量时测微鼓轮只能往一个方向转动。5用望远镜，测微目镜，读数显微镜进展测量长度时具有一样的调节步骤，请归纳。答：1调节目镜使十字叉丝清晰成像2调节调焦旋钮对待测物进展聚焦直至清晰3旋转鼓轮移动叉丝，分别对准待测物进展读数。20 / 20