13級(jí)普物實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)(力熱、電、光)

1、 普通物理實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)題一、系統(tǒng)誤差和偶然誤差的理解：1.測(cè)量同一黃銅的密度時(shí)，一學(xué)生測(cè)得（A）另一學(xué)生測(cè)得 （B），已知黃銅密度的標(biāo)準(zhǔn)值是，問(wèn)1）哪個(gè)存在系統(tǒng)誤差？為什么？存在系統(tǒng)誤差，因?yàn)椴辉诘娜≈祬^(qū)間內(nèi)，即8.650g/cm³8.81±0.05g/cm³。2） 若不知，則哪個(gè)更可靠？為什么？ 更可靠一些，因?yàn)闇y(cè)量點(diǎn)更集中，且區(qū)間較小。 2. 指出下列情況導(dǎo)致的誤差屬于偶然誤差（A.）還是系統(tǒng)誤差(B. C. D)：A. 讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)與刻度值不垂直；B. 將待測(cè)物放在米尺的不同位置測(cè)得的長(zhǎng)度稍有差異；C. 水銀溫度計(jì)毛細(xì)管不均勻；D. 電表零示值為正值。二、誤差傳遞

2、公式引用：1計(jì)算間接測(cè)量值的誤差：1）寫(xiě)出下列式子的誤差傳遞公式（按算術(shù)合成方式或標(biāo)準(zhǔn)偏差方式），合成誤差以e表示，并依據(jù)給定數(shù)據(jù)計(jì)算合成誤差，寫(xiě)出結(jié)果。寫(xiě)出合成誤差傳遞公式：; 或計(jì)算合成誤差：=0.07+0.07+2×0.07(cm)=0.28(cm)結(jié)果：8.820.28(cm)寫(xiě)出合成誤差傳遞公式： 或計(jì)算合成誤差：0.04595，=0.03(g/cm³)結(jié)果：7.490.03(g/cm³)寫(xiě)出合成誤差傳遞公式：或計(jì)算合成誤差：0.02 =0.06()結(jié)果：3.000.03()寫(xiě)出合成誤差傳遞公式：或計(jì)算合成誤差：=(m/s²)=0.01167(

3、m/s²)，=0.052(m/s²)結(jié)果：=4.440.05(m/s²)2 利用誤差傳遞公式分析各測(cè)量量對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度：1）用長(zhǎng)約1米的單擺測(cè)量重力加速度，單擺測(cè)重力加速度公式：。要求測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差不大于0.4%時(shí)，測(cè)量擺長(zhǎng)和周期的絕對(duì)誤差不應(yīng)超過(guò)多大？若用精度0.1秒的停表測(cè)量周期，應(yīng)連續(xù)測(cè)多少個(gè)周期？由誤差均分原理：2） 用單擺測(cè)重力加速度公式：。已知擺場(chǎng)L約為1米，其誤差估計(jì)值為，擺線(xiàn)震動(dòng)周期T約為2秒，要求用秒表測(cè)量連續(xù)震動(dòng)50次的時(shí)間t后求T值，測(cè)t的誤差估計(jì)值。分析哪個(gè)測(cè)量量對(duì)最后結(jié)果的誤差影響較大。解： 將改寫(xiě)為 根據(jù) 因（n為振動(dòng)次數(shù)），

4、故 則 s， 可見(jiàn)比大4倍，兩者對(duì)g的誤差貢獻(xiàn)主要來(lái)自于測(cè)T的誤差，故主要應(yīng)考慮減少的值。 3正確選擇測(cè)量?jī)x器：1）設(shè)在實(shí)際工作時(shí)要測(cè)量一個(gè)圓柱體的體積，它的長(zhǎng)度L約為3.5厘米，直徑D約為1.2厘米，要求測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差不大于1%，問(wèn)應(yīng)選擇何種測(cè)量?jī)x器？解：已知圓柱體的體積為 根據(jù)誤差傳遞公式，由上式可得 根據(jù)誤差均分原則，則有 0.5，0.5已知D1.2cm, L3.5cm, 由上面兩式得 0.03mm，0.2mm由于<，故應(yīng)該按對(duì)的要求來(lái)選擇儀器的精度。從游標(biāo)卡尺的型號(hào)規(guī)格可以看到，“五十分游標(biāo)”的分度值為0.02mm，此值小于0.03mm，符合要求。三、有效數(shù)字及運(yùn)算：1.下列

5、測(cè)量結(jié)果表達(dá)式是否正確，正確的式子打鉤，錯(cuò)誤的打叉，并改正。2.求以下運(yùn)算結(jié)果（只寫(xiě)結(jié)果即可）1）(8.748+235.46-78.6)(cm)=165.6(cm)2）12.3(g/cm³)3. 測(cè)量某圓形金屬絲的密度，金屬絲長(zhǎng)度L約5cm，直徑D約1mm，質(zhì)量M約25g。請(qǐng)問(wèn)：各量應(yīng)該用什么儀器測(cè)量較好？為什么？如各量均為多次測(cè)量，寫(xiě)出密度的標(biāo)準(zhǔn)偏差公式。解：長(zhǎng)度米尺測(cè)量，直徑用螺旋測(cè)微器測(cè)量，質(zhì)量用物理天平測(cè)量，因?yàn)槭褂眠@些儀器精度剛好足 夠，誤差會(huì)比較小。密度的標(biāo)注偏差公式為。四、數(shù)據(jù)分析：1.將砝碼m掛于彈簧下端，彈簧伸長(zhǎng)量和砝碼質(zhì)量m的關(guān)系為：，測(cè)量數(shù)據(jù)如下：m(g)0.0

6、20.040.060.080.0100.0l(cm)20.4028.2536.3044.2052.1260.15k7.079611.0193K1K2K3用三種方法求k：逐差法（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）作圖法（圖線(xiàn)可用鉛筆描繪）略一元線(xiàn)性回歸法（求出相關(guān)系數(shù)R值，并求k值）簡(jiǎn)述上列各方法的特點(diǎn)。五、力熱實(shí)驗(yàn)1. 長(zhǎng)度測(cè)量：1.1 游標(biāo)卡尺和千分尺使用前都要校正零點(diǎn)，為什么？解：由于游標(biāo)卡尺和千分尺都是精密儀器，如果不進(jìn)行零點(diǎn)校正，那么由此引入的誤差將會(huì)很大。1.2 設(shè)游標(biāo)卡尺主尺分度為，游標(biāo)分度為。若將其讀數(shù)原理表達(dá)為，請(qǐng)說(shuō)明其中k和p的意義。解：式中k的意義是主尺分度值的讀數(shù)，則代表了主尺上測(cè)量出的長(zhǎng)度

7、值，則是在副尺上的讀數(shù)，且代表了副尺上測(cè)量出的長(zhǎng)度值。1.3 何謂儀器的分度值？米尺、20分度游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的分度值各為多少？如果用它們測(cè)量一個(gè)物體約7cm的長(zhǎng)度，問(wèn)每個(gè)待測(cè)量能讀得幾位有效數(shù)字？ 解：儀器的分度值表示的是儀器能準(zhǔn)確顯示的讀出的最小長(zhǎng)度值，它的大小反映儀器的精密程度，分度值越小，儀器精度越高。米尺的分度值為1mm，20分游標(biāo)卡尺的分度值為0.05mm，螺旋測(cè)微器的分度值為0.01mm。當(dāng)測(cè)量一個(gè)長(zhǎng)度約為7cm的物體時(shí)，米尺能讀得的有效數(shù)字為3位，20分度游標(biāo)卡尺能讀得的有效數(shù)字為5位，螺旋測(cè)微器能讀得的有效數(shù)字為5位。1.4 游標(biāo)刻度尺上 30 個(gè)分格與主刻度尺 29 個(gè)

8、分格等長(zhǎng)，問(wèn)這種游標(biāo)尺的分度數(shù)值為多少？ 解：由于副尺一個(gè)分度的長(zhǎng)度為，則有其中為游標(biāo)卡尺的分度值，可求得=mm。1.5 有一角游標(biāo)，主尺29度(29分格)對(duì)應(yīng)于游標(biāo)30個(gè)分格，問(wèn)這個(gè)角游標(biāo)的分度值是多少?有效數(shù)字最后一位應(yīng)讀到哪一位?解：這個(gè)角游標(biāo)的分度值是1'，有效數(shù)字最后一位讀到百分位。1.6 已知一游標(biāo)卡尺的游標(biāo)刻度有50個(gè)，用它測(cè)得某物體的長(zhǎng)度為5.428cm，在主尺上的讀數(shù)是多少?通過(guò)游標(biāo)的讀數(shù)是多少?游標(biāo)的哪一刻線(xiàn)與主尺上的某一刻線(xiàn)對(duì)齊?解：由題知，L=5.428cm=54.28mm，由題知，該游標(biāo)卡尺是50分度游標(biāo)卡尺，其分度值為0.02mm，由此可得=1+0.02=5

9、4.28mm，由此可解得，=54，=14。故主尺上的讀數(shù)為54mm，通過(guò)游標(biāo)的讀數(shù)是0.28mm，游標(biāo)上的第14個(gè)刻線(xiàn)與主尺上的第68個(gè)刻度對(duì)齊。2. 密度測(cè)量：2.1 現(xiàn)有一架天平（含砝碼），甲乙兩個(gè)大小不同、刻度看不清的量杯，一根細(xì)線(xiàn)和足夠的水，試用這些器材測(cè)定小鐵塊的密度。要求：（1）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)原理、需要測(cè)量的物理量及簡(jiǎn)單的測(cè)量方法；（2）根據(jù)所測(cè)量的物理量計(jì)算鐵塊密度的表達(dá)式。解：(1)實(shí)驗(yàn)原理：設(shè)小鐵塊的質(zhì)量為m，體積為V，則其密度為 （1） 由于小鐵塊的外觀(guān)不定，所以采用流體靜力稱(chēng)衡法。設(shè)用物理天平稱(chēng)衡小鐵塊，稱(chēng)得其質(zhì)量為m，然后將小鐵塊完全浸入水中稱(chēng)衡，稱(chēng)得其質(zhì)量為，則固體在水中所

10、受浮力F為，式中g(shù)為重力加速度，稱(chēng)為小鐵塊的浸入水中的視重。設(shè)小鐵塊的體積為V，水的密度為，根據(jù)阿基米德原理，小鐵塊在水中所受的浮力等于它所排開(kāi)水的重量，即 因此有 （2） 將（2）式代入（1）式，即得 因水的密度與溫度有關(guān)，故應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)時(shí)的水溫，在附表中查出相應(yīng)的值。需要測(cè)量的物理量有小鐵塊的質(zhì)量m，小鐵塊完全浸入水中時(shí)的質(zhì)量，水的密度。測(cè)量方法與實(shí)驗(yàn)原理的步驟一致。（2）由（1）可知，小鐵塊的密度表達(dá)式為。3. 氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)：3.1 簡(jiǎn)要說(shuō)明用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)原理及主要步驟。解：實(shí)驗(yàn)原理：驗(yàn)證牛頓第二定律的實(shí)驗(yàn)示意圖如下所示 設(shè)滑塊放在水平面上，它與支撐面的摩擦力略去不計(jì)，按

11、牛頓第二定律有 同理對(duì)砝碼和砝碼盤(pán)可列出 設(shè)繩子不能伸長(zhǎng)，則有 設(shè)繩子沒(méi)有質(zhì)量，而且滑輪的質(zhì)量及軸上所受的阻力可以忽略，則有由以上四式可得 從上式看出：第一，在給定、和時(shí)，為恒量，即滑塊作勻加速度運(yùn)動(dòng)；第二，在保持恒定情況下，加速度與成反比。如果在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中能夠驗(yàn)證這兩個(gè)關(guān)系能夠成立，就等于證明了牛頓第二定律。 用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律的主要步驟有以下：（1） 調(diào)整好數(shù)字毫秒計(jì)，使其處于正常工作狀態(tài)；（2） 將氣墊導(dǎo)軌調(diào)整至水平；（3） 驗(yàn)證牛頓第二定律 驗(yàn)證系統(tǒng)的質(zhì)量（）一定時(shí)，其加速度和所受合外力成正比。 驗(yàn)證當(dāng)合外力一定時(shí)，系統(tǒng)的加速度和其質(zhì)量（）成反比。3.2 簡(jiǎn)要說(shuō)明用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證動(dòng)

12、量守恒定律的主要實(shí)驗(yàn)步驟；分析該實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生的原因。3.3 在氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(yàn)中，通常要求先將氣墊導(dǎo)軌調(diào)水平，簡(jiǎn)要說(shuō)明氣墊導(dǎo)軌水平調(diào)節(jié)的方法。答：調(diào)節(jié)底腳螺絲將氣墊導(dǎo)軌調(diào)到水平，氣墊導(dǎo)軌水平的判斷方法如下：（1）靜止法 在氣墊導(dǎo)軌通氣后，滑塊在氣墊導(dǎo)軌上能保持靜止不動(dòng)，則氣墊導(dǎo)軌已調(diào)到水平（2）動(dòng)態(tài)法 移動(dòng)光電門(mén)和，使它們距軌端約為30cm，通氣后輕推滑塊（不要用力太 大），使之在緩沖彈簧的作用下往返運(yùn)動(dòng)，若滑塊的擋光片通過(guò)光電門(mén)和時(shí)，毫秒計(jì)的兩次擋光時(shí)間間隔和接近相等，說(shuō)明滑塊作勻速運(yùn)動(dòng)，可以認(rèn)為導(dǎo)軌已經(jīng)調(diào)成水平，否則應(yīng)調(diào)節(jié)底腳螺絲，直到和接近相等為止。3.4 牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中計(jì)時(shí)儀器是電腦計(jì)

13、時(shí)器（下圖），試說(shuō)明其中的S1和S2的功能。1）S1：測(cè)量光電門(mén)的擋光時(shí)間（條形擋光片），并可存儲(chǔ)24次的時(shí)間測(cè)量值。 2）S2：測(cè)量光電門(mén)兩次擋光的間隔時(shí)間（凹形擋光片），并可存儲(chǔ)24次的時(shí)間測(cè)量值。3.5 用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證牛頓第二定律實(shí)驗(yàn)中誤差產(chǎn)生的主要原因是（(1)、(3) ）?(1) 滑塊運(yùn)行距離的測(cè)量不準(zhǔn)確。(2) 空氣粘滯阻力引起的誤差(3) 導(dǎo)軌本身不平衡引起的誤差、(4) 光電門(mén)中光纜管被擋光達(dá)到電路翻轉(zhuǎn)的時(shí)間引起的計(jì)時(shí)誤差(5) 作圖中引入的誤差。3.6 你能否利用公式來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的加速度(是氣墊導(dǎo)軌上的滑塊經(jīng)過(guò)兩個(gè)光電門(mén)之間的時(shí)間)？測(cè)量時(shí)，擋光片應(yīng)選用條型還是u型？解：可

14、以利用公式來(lái)測(cè)定運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的加速度，在測(cè)量時(shí)，實(shí)際上是在測(cè)量擋光片通過(guò)兩個(gè)光電門(mén)之間的時(shí)間，所以應(yīng)該采用條型擋光片。六、電學(xué)實(shí)驗(yàn)1. 電學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器認(rèn)識(shí)與使用1.1 常見(jiàn)電器元件符號(hào)（) 1.2 變阻器（P127129）1） 實(shí)驗(yàn)中常用的可變電阻有哪幾類(lèi)？其作用是？答：電阻箱、滑線(xiàn)變阻器、電位器，電阻箱改變電路中的電阻、滑線(xiàn)變阻器改變電路中的電流，電 位器改變電路中的電壓。2） 掌握電阻箱、滑線(xiàn)變阻器的符號(hào)、參數(shù)（即主要指標(biāo)）；以及其在電路中所起的做用，作圖并說(shuō)明使用規(guī)則（接法、參數(shù)選擇）。3）六位電阻箱有四個(gè)接線(xiàn)柱，其接入電阻分別為（0、0.9、9.9、99999.9 ），當(dāng)電阻中僅需“00.9

15、”或“09.9”的阻值變化，則分別由（“0”和“0.9”或“0”和“9.9”）兩接線(xiàn)柱引出，這樣做的目的是？（可以避免電阻箱其余部分的接觸電阻和導(dǎo)線(xiàn)電阻所帶來(lái)的不可忽略的誤差）。4）電阻箱的誤差主要包括？（基本誤差和零電阻誤差），電阻箱的儀器誤差公式： 5）練習(xí)題：5-1）0.1級(jí)電阻箱在電路中的接入電阻R=0.5，計(jì)算該電阻箱引起的儀器誤差，并選擇合適接線(xiàn)端。答：儀器誤差=0.0159，選擇00.9兩個(gè)接線(xiàn)端鈕。5-2） 利用變阻器的分壓特性曲線(xiàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)用伏安法測(cè)量阻值約為1k的未知電阻的控制電路，分析并給出電路參數(shù)（已知電壓表量程15V，內(nèi)阻15k）和分壓電阻的規(guī)格。5-3）為使電壓和電

16、流由較大調(diào)節(jié)范圍，并能做到精細(xì)調(diào)節(jié)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)并畫(huà)出分壓和限流電流的細(xì)調(diào)電路。（在本卷P9P10)（6）分壓細(xì)調(diào)電路設(shè)計(jì)：現(xiàn)有兩只滑線(xiàn)變阻器，全電阻分別為R1=200和R2=10，額定電流均為1A，另有直流電源E（輸出電壓固定10V）、六位電阻箱R、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)等，設(shè)計(jì)電路圖，要求對(duì)通過(guò)負(fù)載電阻R（102 K）的電壓在0-10mV之間能較精細(xì)地連續(xù)可調(diào)。要求： 1）畫(huà)出電路圖，標(biāo)出所用器件代號(hào)，電阻箱標(biāo)出接線(xiàn)柱端鈕電阻值. 2）測(cè)量U值的不確定度組成部分 3）估計(jì)當(dāng)U=10毫伏時(shí)，U的相對(duì)不確定度為？（7）限流細(xì)調(diào)電路設(shè)計(jì)：現(xiàn)有兩只滑線(xiàn)變阻器，全電阻分別為R1=100和R2=1k，負(fù)載電阻R約為80

17、0,另有電源、導(dǎo)線(xiàn)等，設(shè)計(jì)電路圖，要求對(duì)通過(guò)R的電流能較精細(xì)調(diào)節(jié)。 1）畫(huà)出電路圖，標(biāo)出所用器件代號(hào). 2）在電路中兩只變阻器分別是什么接法？為什么用這種接法？參考資料：分壓電路：(P146) （1）使用分壓器有較大的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍，電流調(diào)節(jié)范圍（2） 滑線(xiàn)變阻器總電阻R0越大，分壓特性曲線(xiàn)的線(xiàn)性程度變差.若要使電壓 U 在內(nèi)均勻變化，一般要求選用的變阻器電阻R0小于負(fù)載電阻R/2 .（3） 對(duì)作分壓器用的變阻器的額定電流，應(yīng)以總電流的最大值來(lái)考慮 .（4） 細(xì)調(diào)程度 1） R>>R0 時(shí)，在整個(gè)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)精細(xì)程度都是一樣 . 2） R<<R0 時(shí)，分壓接法的細(xì)

18、調(diào)程度不好 . 故在實(shí)際應(yīng)用中一般很少采用。3） 在實(shí)際分壓電路應(yīng)用中，一般都選擇R2R0來(lái)使用限流電路：(P147） 限流器的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍限流器的輸出電流調(diào)節(jié)范圍 結(jié)論：a) 負(fù)載 R 上的電壓電流不可能為零 . b) R/R0越大，電流調(diào)節(jié)范圍越小，但線(xiàn)性程度越好 . c) 對(duì)于R=R0附近，調(diào)節(jié)線(xiàn)性較好，電流調(diào)節(jié)范圍適中 . d) R/R0 較小時(shí)，電流調(diào)節(jié)范圍很大，但線(xiàn)性程度很差，這種情況下細(xì)調(diào)程度不夠 . （2）細(xì)調(diào)程度：負(fù)載上的電流變化是靠滑線(xiàn)變阻器上活動(dòng)觸頭位置的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn) . 但是，實(shí)際上即使很細(xì)心地移動(dòng)活動(dòng)接頭，位移至少是電阻繞線(xiàn)的一圈 . 若繞線(xiàn)一圈的電阻值為，那么控制

19、電路阻值的變化至少也是，負(fù)載上的最小改變量和也必然同時(shí)受到限制 .當(dāng)負(fù)載上電壓越小，則和越小，控制電路能夠較精細(xì)地改變負(fù)載的電壓電流 . 1.3 電表 （1）電表的符號(hào)（P126）. （2）電表的使用規(guī)則（P126）：電表極性、連接方式、量程選擇、讀數(shù)方法（調(diào)零、避免視差、正確讀出有效數(shù)字）. （3）電表誤差=基本誤差+附加誤差（P125）基本誤差：在電表規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則條件下，由于電表本身內(nèi)部特性與加工質(zhì)量不夠完美等原因引起的誤差。 附加誤差：不符合標(biāo)準(zhǔn)工作條件引起的誤差，通常在教學(xué)中不考慮。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，電表的準(zhǔn)確度分為7個(gè)等級(jí)：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0（4）練

20、習(xí)題：4-1） 一毫安表（分度值為1mA）指針的零示值為0.2mA，用它測(cè)量某電路的電流示值為80.2mA。求=?答：=800.24-2） 0.5級(jí)量程150mA的電流表，求儀器的誤差限？答：=0.752. 惠斯登電橋GRpE0R2R1RRxRsIgK圖2. 自組惠斯登電橋測(cè)電阻PAB（1）作圖說(shuō)明惠斯登電橋測(cè)電阻原理，畫(huà)出實(shí)際測(cè)量電路圖。答： 如圖1所示，電橋由四個(gè)橋臂R1、R2、RX、RS組成 ，檢流計(jì)G用于比較B、D兩點(diǎn)的電位，當(dāng)B、D兩點(diǎn)電位相等時(shí)，G中無(wú)電流通過(guò)，這種狀態(tài)稱(chēng)為電橋平衡。當(dāng)電橋平衡時(shí)有 ，此時(shí)有,即。實(shí)際圖如圖2所示 （2） 自組惠斯登電橋測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，電橋靈敏度與哪些

21、參數(shù)有關(guān)？如何提高靈敏度？答：電橋靈敏度與下列因素有關(guān)： 與電流計(jì)的靈敏度成正比。 與電源電動(dòng)勢(shì)成正比。 與相對(duì)臂的電阻乘積成正比。 電流計(jì)的內(nèi)阻越小，電橋靈敏度越高。 提高電橋靈敏度的方法： 提高電流計(jì)的靈敏度。 增大電源電動(dòng)勢(shì)，但注意增大時(shí)不能使流過(guò)任一臂電阻的電流超過(guò)允許值。 增大相對(duì)臂的電阻比值。 減小電流計(jì)的內(nèi)阻。（3）電橋法和補(bǔ)償法測(cè)電阻（電壓）實(shí)驗(yàn)中，如何保護(hù)檢流計(jì)不會(huì)受到過(guò)大電流的沖擊？以惠斯登電橋測(cè)電阻（或電位差計(jì)測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)）為例，畫(huà)出電路圖，寫(xiě)出操作步驟。答：在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)電路中為檢流計(jì)添加一個(gè)限流保護(hù)電路。在自組惠斯登電橋?qū)嶒?yàn)，在檢流計(jì)的電路上直接串聯(lián)一個(gè)保護(hù)電阻，在補(bǔ)償

22、法測(cè)電阻（電壓）實(shí)驗(yàn)中，直接在檢流計(jì)電路上串聯(lián)一個(gè)大電阻保護(hù)檢流計(jì)。3. 電位差計(jì)原理及應(yīng)用（1）作圖說(shuō)明電位差計(jì)工作原理，為什么用電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)比用電壓表測(cè)精確？答：如圖2所示，標(biāo)準(zhǔn)電池Es與待測(cè)電池Ex通過(guò)開(kāi)關(guān)K并連形成比較電路。保持工作回路電流I0不變，開(kāi)關(guān)K分別合向Es和Ex ，調(diào)節(jié)MN位置，使UMN與Es 和Ex相等，記錄兩個(gè)補(bǔ)償電壓對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度lS和lX.則有,其中，分別為電阻絲，AB的電阻率和橫截面積。由標(biāo)準(zhǔn)電源Es、檢流計(jì)G、保護(hù)電阻R、電阻絲MN構(gòu)成的回路稱(chēng)為定標(biāo)（或校準(zhǔn)） 回路。由于電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源內(nèi)部沒(méi)有凈電流通過(guò)時(shí)兩極件的電壓。如果直接用電壓 表測(cè)量電源電動(dòng)

23、勢(shì)，其實(shí)測(cè)量結(jié)果是端電壓，不是電動(dòng)勢(shì)。BNI0因?yàn)殡娫磧?nèi)部有電阻，會(huì)產(chǎn)生電壓降，而使用電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)不會(huì)產(chǎn)生電壓降，所以電位差計(jì)測(cè)電動(dòng)勢(shì)更精確些。（2）在電勢(shì)差計(jì)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按圖1連好電路，閉合所有開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何調(diào)節(jié)，電流計(jì)都向一個(gè)方向偏轉(zhuǎn)，則可能的原因是（ B ）（A） （B）極性接反 （C）回路或開(kāi)路 （D）回路和開(kāi)路（3）根據(jù)電位差計(jì)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：利用已知標(biāo)準(zhǔn)電阻測(cè)量未知電阻?？晒┻x擇儀器：電源（0-30V，2個(gè)），板式電位差計(jì)，1標(biāo)準(zhǔn)電阻一個(gè)，6位電阻箱，滑線(xiàn)變阻器（100和600各一個(gè)），電流計(jì)一個(gè)，待測(cè)電阻（阻值約300）。要求：1）根據(jù)儀器設(shè)計(jì)并畫(huà)出測(cè)量電路圖；

24、2）根據(jù)待測(cè)電阻阻值選擇合適滑線(xiàn)變阻器，說(shuō)明理由；3）寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟4）用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證你的選擇和設(shè)計(jì)的正確性，記錄數(shù)據(jù)計(jì)算待測(cè)電阻阻值和誤差（算術(shù)誤差或標(biāo)準(zhǔn)偏差）（4） 現(xiàn)有下列器材：電源2個(gè)，安培表（0-0.6-3A）、伏特表 ( 0-3-15V ) ，滑線(xiàn)式變阻器22和2.2K各2個(gè)，待測(cè)電阻R約為10，用電壓補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)電路測(cè)量電阻 1）作圖說(shuō)明電壓補(bǔ)償原理，補(bǔ)償法測(cè)電阻的優(yōu)點(diǎn)是？ 2）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，標(biāo)出所用元件規(guī)格或量程. 3）連接電路（各元件參數(shù)和電路圖一致）并測(cè)量數(shù)據(jù)（不少于3組數(shù)據(jù)），并求出待測(cè)電阻平均值和誤差。（5）現(xiàn)有下列器材：電源2個(gè) ( 輸出電壓不大于5V ) ，滑線(xiàn)式變阻

25、器R1( 22)和R2=（400），板式電位差計(jì)，電流計(jì)G，六位電阻箱2只（其中一只作為待測(cè)電阻），標(biāo)準(zhǔn)電阻（1）.設(shè)計(jì)一個(gè)用板式電位差計(jì)測(cè)量阻值約2電阻的測(cè)量電路. 1）作圖說(shuō)明電壓補(bǔ)償原理，補(bǔ)償法測(cè)電阻的優(yōu)點(diǎn)是？ 2）畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖，標(biāo)出所用元件規(guī)格或量程. 3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟. 4）連接電路并測(cè)量數(shù)據(jù)（不少于3組數(shù)據(jù)），并求出待測(cè)電阻平均值和誤差。4.霍爾效應(yīng)、螺線(xiàn)管磁場(chǎng)測(cè)量1解釋霍爾效應(yīng)現(xiàn)象 答：置于磁場(chǎng)中的載流體，如果電流方向與磁場(chǎng)垂直，則在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加的橫向電場(chǎng)，這個(gè)現(xiàn)象被稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。2在什么樣的條件下會(huì)產(chǎn)生霍爾電壓，它的方向與哪些因素有關(guān)？答：霍爾效應(yīng)從本質(zhì)

26、上講是運(yùn)動(dòng)的帶電粒子在磁場(chǎng)中受洛侖茲力作用而引起的偏轉(zhuǎn)。當(dāng)帶電粒子（電子或空穴）被約束在固體材料中，這種偏轉(zhuǎn)就導(dǎo)致在垂直電流和磁場(chǎng)的方向上產(chǎn)生正負(fù)電荷的聚積，從而形成附加的橫向電場(chǎng)，即霍爾電場(chǎng)。由于霍爾電場(chǎng)產(chǎn)生的電壓就稱(chēng)之為霍爾電壓。它的方向取決于材料的導(dǎo)電類(lèi)型，電流方向以及磁場(chǎng)方向。3根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置，分析測(cè)量霍爾樣品的霍爾系數(shù)和電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。答：在測(cè)量霍爾樣品的霍爾系數(shù)時(shí)需要測(cè)量霍爾電壓、通過(guò)霍爾元件的電流大小、霍爾元件的厚度以及磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，其中電流和厚度是已知給定的，因此需要測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)大大小，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可由實(shí)驗(yàn)儀器以及勵(lì)磁電流求得，從而求霍爾系數(shù)的

27、數(shù)值就可以轉(zhuǎn)換為求霍爾電壓、霍爾元件的厚度和通過(guò)霍爾元件的電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度大小來(lái)求得。求霍爾樣品的電導(dǎo)率可以通過(guò)求得，其中樣品的橫截面積為Sb d，流經(jīng)樣品的電流為Is，在零磁場(chǎng)下，測(cè)得霍爾樣品兩極間的電位差為，l為兩極之間的距離。4根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置，分析測(cè)量螺線(xiàn)管軸向磁場(chǎng)分布的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。答：測(cè)量螺線(xiàn)管軸向磁場(chǎng)分布的情況，可由長(zhǎng)直線(xiàn)螺線(xiàn)管的分布情況求得，則在測(cè)量螺線(xiàn)管的分布情況時(shí)，只需要求得霍爾元件所處位置的余弦值以及霍爾元件所有的霍爾電壓，通過(guò)代入長(zhǎng)直線(xiàn)螺線(xiàn)管的畢奧薩伐爾定律即可求得磁場(chǎng)的分布情況。5實(shí)驗(yàn)中采用電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱(chēng)測(cè)量法，為什么？答：因?yàn)樵诋a(chǎn)生霍爾效應(yīng)的同時(shí)

28、，會(huì)伴隨著多種副效應(yīng)，以致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的兩電極之間的電壓并不等于真實(shí)的值，而是包含著各種副效應(yīng)引起的附加電壓，因此必須設(shè)法消除。根據(jù)副效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理可知，采用電流和磁場(chǎng)換向的對(duì)稱(chēng)測(cè)量法，基本上能夠把副效應(yīng)的影響從測(cè)量的結(jié)果中消除。6實(shí)驗(yàn)裝置中線(xiàn)圈上的單位“”表示什么物理意義？答：這是由廠(chǎng)家給出勵(lì)磁電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系。7畫(huà)出霍爾樣品的工作電流Is及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向，并判斷樣品的導(dǎo)電類(lèi)型。答：由上圖可以知道，左邊的是P型半導(dǎo)體，右邊是N型半導(dǎo)體。8霍爾效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置有實(shí)驗(yàn)儀和測(cè)試儀，如下圖，其中Is調(diào)節(jié)范圍是0-10毫安，IM調(diào)節(jié)范圍是0-6安培。如果實(shí)驗(yàn)儀損壞，測(cè)試儀正常，請(qǐng)用直流穩(wěn)壓電源

29、、滑線(xiàn)變阻器、電阻箱、電流表、電壓表、導(dǎo)線(xiàn)、開(kāi)關(guān)等設(shè)計(jì)電路替代測(cè)試儀，并標(biāo)注電路參數(shù)。 實(shí)驗(yàn)儀面板圖 測(cè)試儀面板圖七、光學(xué)實(shí)驗(yàn)1 雙棱鏡測(cè)光波波長(zhǎng)（1）儀器：?jiǎn)紊庠?、凸透鏡2片（其中一片用于會(huì)聚光，增加照射中狹縫上的光強(qiáng)）、可調(diào)狹縫、雙棱鏡、測(cè)微目鏡、光具座、滑塊、手電筒等。（2） 畫(huà)出實(shí)驗(yàn)光學(xué)元件擺放圖，如不是同時(shí)放置的元件可用虛線(xiàn)表示，在圖上用字母標(biāo)出需要測(cè)量的有關(guān)物理量及其在光路中的作用。（3） 寫(xiě)出測(cè)量光波波長(zhǎng)的計(jì)算式。答：（為干涉條紋間距，為兩虛光源的間距，為狹縫所在平面與測(cè)微目鏡中 叉絲之間的距離）。（4）雙棱鏡是怎樣實(shí)現(xiàn)雙光束干涉的？干涉條紋是怎樣分布的？干涉條紋的寬度，數(shù)目有

30、哪些因素決定？答：?jiǎn)慰p光源經(jīng)雙棱鏡形成兩個(gè)相干虛光源，從而在光源另一側(cè)產(chǎn)生平行的明暗相間的干涉條紋。干涉條紋寬度隨光源和雙棱鏡的距離a增大而增大，而干涉條紋數(shù)隨測(cè)微目鏡到雙棱鏡的距離b增大而減少。（5）使干涉條紋清晰的主要調(diào)節(jié)步驟是什么？答：狹縫寬度足夠窄且雙棱鏡的棱邊與狹縫嚴(yán)格平行（6）測(cè)微目鏡的分度值為 0.01mm ，量程為 8mm 。2 調(diào)節(jié)分光計(jì)并用最小偏向角法測(cè)定樣品折射率實(shí)驗(yàn)儀器：分光計(jì)、鈉光燈、毛玻璃、平面反射鏡、三角玻璃磚、小木塊、膠泥。（1）分光計(jì)由哪幾部分組成，各部分的作用是什么?答：分光計(jì)由四個(gè)部分組成：望遠(yuǎn)鏡、平行光管、載物平臺(tái)、讀數(shù)圓盤(pán)、底座。望遠(yuǎn)鏡是用來(lái)觀(guān)察和確定

31、光線(xiàn)進(jìn)行方向的。調(diào)節(jié)要求是使望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)（調(diào)好后從目鏡中同時(shí)看清叉絲和叉絲的像，且兩者無(wú)視差）和望遠(yuǎn)鏡光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸（旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)180°，從平面鏡兩個(gè)鏡面反射回來(lái)的亮“十”字像始終落在“”準(zhǔn)線(xiàn)的上線(xiàn)上）。平行光管用來(lái)獲得平行光束的。調(diào)節(jié)要求是使其發(fā)出平行光（調(diào)好后從望遠(yuǎn)鏡中看到清晰狹縫像且與雙十字叉絲無(wú)視差），并使其光軸垂直于儀器轉(zhuǎn)軸（水平狹縫像與下叉絲水平線(xiàn)重合）。載物臺(tái)用來(lái)放置棱鏡、光柵等光學(xué)元件。讀數(shù)圓盤(pán)用來(lái)記錄望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)角。底座 底座中心有一鉛直方向的儀器轉(zhuǎn)軸，望遠(yuǎn)鏡、載物平臺(tái)和讀書(shū)圓盤(pán)皆繞該軸轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）測(cè)量前調(diào)節(jié)分光計(jì)以達(dá)到哪些要求？或分光計(jì)調(diào)好后應(yīng)滿(mǎn)足的條件

32、是什么？答：1）望遠(yuǎn)鏡聚焦于無(wú)窮遠(yuǎn)、平行光管放出平行光； 2）望遠(yuǎn)鏡、平行光管光軸垂直于平臺(tái)中心轉(zhuǎn)軸； 3）待測(cè)元件的光學(xué)面平行于中心轉(zhuǎn)軸。（3）調(diào)節(jié)分光計(jì)的基本要求：答：調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡聚焦 無(wú)窮遠(yuǎn) ，調(diào)好的標(biāo)志是“”叉絲線(xiàn)和亮“+”字反射像最清晰且兩者無(wú)視 差。調(diào)節(jié)目鏡使雙十字叉絲清晰，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦旋鈕對(duì)綠十字像對(duì)焦清晰，且雙十字叉絲與綠十字像無(wú)視差。 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡光軸 垂直于儀器轉(zhuǎn)軸 ，調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡傾角螺絲和載物臺(tái)調(diào)節(jié)螺絲，調(diào)好的標(biāo)志是 旋轉(zhuǎn)載物平臺(tái)180°，從平面鏡正反面反射回來(lái)的綠“+”字像始終落與分劃板雙十字叉絲的上交點(diǎn)重合。調(diào)節(jié)平行光管 產(chǎn)生平行光，并使其光軸與望遠(yuǎn)鏡光軸重合，

33、調(diào)好的標(biāo)志是 狹縫像的中心位置與“”準(zhǔn)線(xiàn)的下線(xiàn)重合 。調(diào)節(jié)平行光管的傾角螺絲和調(diào)焦旋鈕可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。調(diào)節(jié)三棱鏡的主截面 垂直于儀器轉(zhuǎn)軸 ，調(diào)好的標(biāo)志是：從三棱鏡兩個(gè)側(cè)面反射的亮“十”字像均在“”準(zhǔn)線(xiàn)的上線(xiàn)上。調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)節(jié)螺絲可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。（4） 分光計(jì)的刻度圓盤(pán)分度值為：0.5° ，游標(biāo)分度值為：1。（5） 有一分度值為2的角游標(biāo)，主尺29度(29分格)對(duì)應(yīng)于游標(biāo) 30 個(gè)分格.（6） 轉(zhuǎn)動(dòng)平面鏡時(shí)，目鏡中的“+”字像的運(yùn)動(dòng)軌跡與雙十字叉絲的上水平線(xiàn)不平行，原因何在？如 何解決？答：由于望遠(yuǎn)鏡中的“”水平叉絲線(xiàn)不水平所致。轉(zhuǎn)動(dòng)望遠(yuǎn)鏡筒使“”水平叉絲線(xiàn)水平。（7）如何判斷物和像（如“+”

34、字和它的反射像）是否在同一平面內(nèi)？怎樣判斷分劃板準(zhǔn)線(xiàn)與反射十字像哪個(gè)距自己更遠(yuǎn)？若發(fā)現(xiàn)反射像更遠(yuǎn)，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)分劃板？答：根據(jù)“視差”現(xiàn)象判斷，眼睛左右移動(dòng)，若亮“十”字反射像與“”準(zhǔn)線(xiàn)無(wú)視差則物像共面；若有視差，眼睛左右移動(dòng)時(shí)，同向移動(dòng)的遠(yuǎn)，反向移動(dòng)的近；若發(fā)現(xiàn)反射像更遠(yuǎn)，向里移動(dòng)目鏡鏡筒，直到分劃板準(zhǔn)線(xiàn)與反射十字像無(wú)視差為止。（8）調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，平面反射鏡轉(zhuǎn)180°前后，兩個(gè)反射像均位于“”叉絲上線(xiàn)MN下方且與MN線(xiàn)的距離相等，說(shuō)明平面鏡鏡面與儀器轉(zhuǎn)軸平行，而望遠(yuǎn)鏡光軸與鏡面不垂直。此時(shí)只需調(diào)節(jié)：望遠(yuǎn)鏡傾角調(diào)節(jié)螺絲。（9）調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，平面反射鏡轉(zhuǎn)180°前后，兩個(gè)反射像

35、分別位于“”叉絲上線(xiàn)MN的上下方且與MN線(xiàn)的距離相等，說(shuō)明望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直，而平面鏡鏡面與儀器轉(zhuǎn)軸不平行。此時(shí)只需調(diào)節(jié)載物臺(tái)調(diào)節(jié)螺絲使平面鏡鏡面與儀器轉(zhuǎn)軸平行。（10）調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí)，平面反射鏡轉(zhuǎn)180°前后，兩個(gè)反射像分別位于“”準(zhǔn)線(xiàn)上線(xiàn)MN的下方a和5a處，試問(wèn)： 平面鏡是否平行于轉(zhuǎn)軸？否 望遠(yuǎn)鏡是否垂直于轉(zhuǎn)軸？否 設(shè)計(jì)一種方法，使望遠(yuǎn)鏡光軸與儀器轉(zhuǎn)軸垂直的調(diào)節(jié)最快速，用簡(jiǎn)圖（如下）說(shuō)明。 設(shè)計(jì)一種方法，使三棱鏡的主截面與儀器轉(zhuǎn)軸垂直的調(diào)節(jié)最快速，用簡(jiǎn)圖（如下）說(shuō)明 答：請(qǐng)將平面鏡EF按正確位置放在平臺(tái)上（在圖B中畫(huà)出），說(shuō)明這樣放置的原因。將EF垂直于兩個(gè)調(diào)節(jié)螺絲連線(xiàn)擺放

36、，此時(shí)只需調(diào)節(jié)鏡面前后兩只螺絲就可改變平面鏡對(duì)望遠(yuǎn)鏡光軸的傾角。請(qǐng)將三棱鏡按正確位置放在平臺(tái)上（在圖B中畫(huà)出），說(shuō)明這樣放置的原因。三棱鏡主截面的三條邊分別與調(diào)節(jié)螺絲連線(xiàn)垂直，此時(shí)把二維調(diào)節(jié)問(wèn)題簡(jiǎn)化為兩個(gè)獨(dú)立的一維調(diào)節(jié)。3. 名詞解釋1）自準(zhǔn)直法：通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)裝置本身，使發(fā)光物體位于透鏡的焦平面而產(chǎn)生平行光，以達(dá)到調(diào)焦的目的。用自準(zhǔn)直法測(cè)透鏡焦距快捷、簡(jiǎn)便。2）視差（見(jiàn)測(cè)微目鏡調(diào)節(jié)方法）：視差為一種視覺(jué)的差異現(xiàn)象。設(shè)有離觀(guān)察者眼睛遠(yuǎn)近不同的物體A和B，如下圖所示，當(dāng)眼睛沿著垂直于A(yíng)B連線(xiàn)的方向移動(dòng)時(shí)，將觀(guān)察到物體A和B之間有相對(duì)移動(dòng)。離眼睛近的物體A的移動(dòng)方向與眼睛移動(dòng)方向相反，離眼睛近的物體

37、B的移動(dòng)方向與眼睛移動(dòng)方向相同，這種現(xiàn)象稱(chēng)為視差。當(dāng)A、B重合一起時(shí)，觀(guān)察者的眼睛左右移動(dòng)時(shí)，物體A和B之間不產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，則說(shuō)A和B無(wú)視差。3）擴(kuò)展光源：由無(wú)窮多點(diǎn)光源組成的光源，如鈉光燈.4. 薄透鏡焦距的測(cè)定1） 列舉凸透鏡焦距測(cè)量的方法，畫(huà)出測(cè)量光路圖（標(biāo)出各測(cè)量量）。答：（1）自準(zhǔn)法 （2）物距、像距法 （3）共軛法（貝塞爾法、大像小像法，位移法）2） 共軛法測(cè)凸透鏡焦距的優(yōu)點(diǎn)答：共軛法測(cè)凸透鏡焦距的優(yōu)點(diǎn)在于把焦距的測(cè)量歸結(jié)為對(duì)于物面、像屏間距L及透鏡兩次成像位置之間的距離的精確測(cè)量，避免測(cè)量物距、像距時(shí)由于估計(jì)透鏡光心位置不準(zhǔn)確所帶來(lái)的誤差。3） 在許多幾何光學(xué)實(shí)驗(yàn)中都要求調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)共軸，為什么？調(diào)節(jié)共軸有哪些要求？怎樣調(diào)節(jié)？答：光學(xué)系統(tǒng)共軸：指光學(xué)系統(tǒng)中各透鏡光軸與物面中心重合，且與光具座導(dǎo)軌平行，物面、屏面 垂直于光軸。調(diào)節(jié)方法：粗調(diào)：將各光學(xué)元件及物、屏放置于光具座上，使之靠攏。用眼睛觀(guān)察，使各元件中心大致與導(dǎo)軌平行的同一條直線(xiàn)上，且使物屏、透鏡