大學(xué)物理實驗預(yù)習(xí)及思考題答案

1、-實驗一霍爾效應(yīng)及其應(yīng)用【預(yù)習(xí)思考題】1列出計算霍爾系數(shù)、載流子濃度n、電導(dǎo)率及遷移率的計算公式，并注明單位?；魻栂禂?shù)，載流子濃度，電導(dǎo)率，遷移率。2如霍爾樣品的工作電流及磁感應(yīng)強度B的方向，如何判斷樣品的導(dǎo)電類型.以根據(jù)右手螺旋定則，從工作電流旋到磁感應(yīng)強度B確定的方向為正向，假設(shè)測得的霍爾電壓為正，則樣品為P型，反之則為N型。3本實驗為什么要用3個換向開關(guān).為了在測量時消除一些霍爾效應(yīng)的副效應(yīng)的影響，需要在測量時改變工作電流及磁感應(yīng)強度B的方向，因此就需要2個換向開關(guān)；除了測量霍爾電壓，還要測量A、C間的電位差，這是兩個不同的測量位置，又需要1個換向開關(guān)。總之，一共需要3個換向開關(guān)?！痉治?/p>

2、討論題】1假設(shè)磁感應(yīng)強度B和霍爾器件平面不完全正交，按式5.2-5測出的霍爾系數(shù)比實際值大還是小.要準(zhǔn)確測定值應(yīng)怎樣進(jìn)展.假設(shè)磁感應(yīng)強度B和霍爾器件平面不完全正交，則測出的霍爾系數(shù)比實際值偏小。要想準(zhǔn)確測定，就需要保證磁感應(yīng)強度B和霍爾器件平面完全正交，或者設(shè)法測量出磁感應(yīng)強度B和霍爾器件平面的夾角。2假設(shè)霍爾器件的性能參數(shù)，采用霍爾效應(yīng)法測量一個未知磁場時，測量誤差有哪些來源.誤差來源有：測量工作電流的電流表的測量誤差，測量霍爾器件厚度d的長度測量儀器的測量誤差，測量霍爾電壓的電壓表的測量誤差，磁場方向與霍爾器件平面的夾角影響等。實驗二聲速的測量【預(yù)習(xí)思考題】1. 如何調(diào)節(jié)和判斷測量系統(tǒng)是否

3、處于共振狀態(tài).為什么要在系統(tǒng)處于共振的條件下進(jìn)展聲速測定.答：緩慢調(diào)節(jié)聲速測試儀信號源面板上的“信號頻率旋鈕，使交流毫伏表指針指示到達(dá)最大或晶體管電壓表的示值到達(dá)最大，此時系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，顯示共振發(fā)生的信號指示燈亮，信號源面板上頻率顯示窗口顯示共振頻率。在進(jìn)展聲速測定時需要測定駐波波節(jié)的位置，當(dāng)發(fā)射換能器S1處于共振狀態(tài)時，發(fā)射的超聲波能量最大。假設(shè)在這樣一個最正確狀態(tài)移動S1至每一個波節(jié)處，媒質(zhì)壓縮形變最大，則產(chǎn)生的聲壓最大，接收換能器S2接收到的聲壓為最大，轉(zhuǎn)變成電信號，晶體管電壓表會顯示出最大值。由數(shù)顯表頭讀出每一個電壓最大值時的位置，即對應(yīng)的波節(jié)位置。因此在系統(tǒng)處于共振的條件下進(jìn)展聲

4、速測定，可以容易和準(zhǔn)確地測定波節(jié)的位置，提高測量的準(zhǔn)確度。2. 壓電瓷超聲換能器是怎樣實現(xiàn)機械信號和電信號之間的相互轉(zhuǎn)換的.答：壓電瓷超聲換能器的重要組成局部是壓電瓷環(huán)。壓電瓷環(huán)由多晶構(gòu)造的壓電材料制成。這種材料在受到機械應(yīng)力，發(fā)生機械形變時，會發(fā)生極化，同時在極化方向產(chǎn)生電場，這種特性稱為壓電效應(yīng)。反之，如果在壓電材料上加交變電場，材料會發(fā)生機械形變，這被稱為逆壓電效應(yīng)。聲速測量儀中換能器S1作為聲波的發(fā)射器是利用了壓電材料的逆壓電效應(yīng)，壓電瓷環(huán)片在交變電壓作用下，發(fā)生縱向機械振動，在空氣中激發(fā)超聲波，把電信號轉(zhuǎn)變成了聲信號。換能器S2作為聲波的接收器是利用了壓電材料的壓電效應(yīng)，空氣的振動使

5、壓電瓷環(huán)片發(fā)生機械形變，從而產(chǎn)生電場，把聲信號轉(zhuǎn)變成了電信號?！痉治鲇懻擃}】1. 為什么接收器位于波節(jié)處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值.答：兩超聲換能器間的合成波可近似看成是駐波。其駐波方程為A*為合成后各點的振幅。當(dāng)聲波在媒質(zhì)中傳播時，媒質(zhì)中的壓強也隨著時間和位置發(fā)生變化，所以也常用聲壓P描述駐波。聲波為疏密波，有聲波傳播的媒質(zhì)在壓縮或膨脹時，來不及和外界交換熱量，可近似看作是絕熱過程。氣體做絕熱膨脹，則壓強減?。蛔鼋^熱壓縮，則壓強增大。媒質(zhì)體元的位移最大處為波腹，此處可看作既未壓縮也未膨脹，則聲壓為零，媒質(zhì)體元位移為零處為波節(jié)，此處壓縮形變最大，則聲壓最大。由此可知，聲波在媒質(zhì)中傳播形

6、成駐波時，聲壓和位移的相位差為。令P*為駐波的聲壓振幅，駐波的聲壓表達(dá)式為波節(jié)處聲壓最大，轉(zhuǎn)換成電信號電壓最大。所以接收器位于波節(jié)處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值。2. 用逐差法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點是什么.答：逐差法是物理實驗中處理數(shù)據(jù)的一種常用方法，是對等間隔變化的被測物理量的數(shù)據(jù)，進(jìn)展逐項或隔項相減，來獲得實驗結(jié)果的數(shù)據(jù)處理方法。逐差法進(jìn)展數(shù)據(jù)處理有很多優(yōu)點，可以驗證函數(shù)的表達(dá)形式，也可以充分利用所測數(shù)據(jù)，具有對數(shù)據(jù)取平均的效果，起到減小隨機誤差的作用。本實驗用隔項逐差法處理數(shù)據(jù)，減小了測量的隨機誤差。實驗三衍射光柵【預(yù)習(xí)思考題】1. 如何調(diào)整分光計到待測狀態(tài)?答：1調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡適合接收平行光

7、，且其光軸垂直于儀器中心軸；2平行光管能發(fā)出平行光，且其光軸垂直于儀器中心軸；3載物臺的臺面垂直于儀器中心軸。2. 調(diào)節(jié)光柵平面與入射光垂直時，為什么只調(diào)節(jié)載物臺調(diào)平螺釘b、c，而當(dāng)各級譜線左右兩側(cè)不等高時，又只能調(diào)節(jié)載物臺調(diào)平螺釘a.答：調(diào)節(jié)光柵平面與入射光垂直時，光柵放在載物臺調(diào)平螺釘b、c的垂直平分線上，望遠(yuǎn)鏡和平行光管已調(diào)好，調(diào)節(jié)載物臺調(diào)平螺釘a不能改變光柵面與入射光的夾角，只能調(diào)節(jié)螺釘b或c使光柵面反射回來的“+字像與分劃板上“形叉絲的上十字重合，此時光柵平面與入射光垂直。當(dāng)各級譜線左右兩側(cè)不等高時，說明光柵刻線與載物臺平面不垂直，調(diào)節(jié)b、c破壞入射光垂直光柵面，只調(diào)節(jié)a即可使各級譜

8、線左右兩側(cè)等高?！痉治鲇懻擃}】1. 利用本實驗的裝置如何測定光柵常數(shù).答：與實驗步驟一樣，調(diào)出光譜線，綠光波長 m，測量一級綠光衍射角，根據(jù)光柵方程，可計算出光柵常數(shù)d 。2. 三棱鏡的分辨本領(lǐng) ,b是三棱鏡底邊邊長，一般三棱鏡約為1000cm-1。問邊長多長的三棱鏡才能和本實驗用的光柵具有一樣的分辨率.解：實驗測得 =27000， cm-1 求b。由得 b= (cm)答：略。實驗四多用電表的設(shè)計與制作【分析討論題】1校準(zhǔn)電表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝表的讀數(shù)相對于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)都偏高或偏低，即總向一個方向偏，試問這是什么原因造成的.欲使有正有負(fù)合理偏向應(yīng)采取什么措施.分流電阻或分壓電阻的阻值不符合實際情

9、況，導(dǎo)致讀數(shù)都偏高或偏低。欲使有正有負(fù)合理偏向應(yīng)選擇適宜的分流電阻或分壓電阻。2證明歐姆表的中值電阻與歐姆表的阻相等。滿偏時因R*=0半偏時可得中值電阻綜合阻實驗五邁克耳干預(yù)儀的調(diào)整與使用【預(yù)習(xí)思考題】1邁克爾干預(yù)儀是利用什么方法產(chǎn)生兩束相干光的.答：邁克爾干預(yù)儀是利用分振幅法產(chǎn)生兩束相干光的。2邁克爾干預(yù)儀的等傾和等厚干預(yù)分別在什么條件下產(chǎn)生的.條紋形狀如何.隨M1、M2的間距d如何變化.答：1等傾干預(yù)條紋的產(chǎn)生通常需要面光源，且M1、M2應(yīng)嚴(yán)格平行；等厚干預(yù)條紋的形成則需要M1、M2不再平行，而是有微小夾角，且二者之間所加的空氣膜較薄。2等傾干預(yù)為圓條紋，等厚干預(yù)為直條紋。3d越大，條紋越

10、細(xì)越密；d 越小，條紋就越粗越疏。3什么樣條件下，白光也會產(chǎn)生等厚干預(yù)條紋.當(dāng)白光等厚干預(yù)條紋的中心被調(diào)到視場中央時，M1、M2兩鏡子的位置成什么關(guān)系.答：白光由于是復(fù)色光，相干長度較小，所以只有M1、M2距離非常接近時，才會有彩色的干預(yù)條紋，且出現(xiàn)在兩鏡交線附近。當(dāng)白光等厚干預(yù)條紋的中心被調(diào)到視場中央時，說明M1、M2已相交。【分析討論題】1用邁克爾干預(yù)儀觀察到的等傾干預(yù)條紋與牛頓環(huán)的干預(yù)條紋有何不同.答：二者雖然都是圓條紋，但牛頓環(huán)屬于等厚干預(yù)的結(jié)果，并且等傾干預(yù)條紋中心級次高，而牛頓環(huán)則是邊緣的干預(yù)級次高，所以當(dāng)增大或減小空氣層厚度時，等傾干預(yù)條紋會向外涌出或向中心縮進(jìn)，而牛頓環(huán)則會向中

11、心縮進(jìn)或向外涌出。2想想如何在邁克爾干預(yù)儀上利用白光的等厚干預(yù)條紋測定透明物體的折射率.答：首先將儀器調(diào)整到M1、M2相交，即視場中央能看到白光的零級干預(yù)條紋，然后根據(jù)剛剛鏡子的移動方向選擇將透明物體放在哪條光路中主要是為了防止空程差，繼續(xù)向原方向移動M1鏡，直到再次看到白光的零級條紋出現(xiàn)在剛剛所在的位置時，記下M1移動的距離所對應(yīng)的圓環(huán)變化數(shù)N，根據(jù)，即可求出n。實驗六用牛頓環(huán)法測定透鏡的曲率半徑【預(yù)習(xí)思考題】1白光是復(fù)色光，不同波長的光經(jīng)牛頓環(huán)裝置各自發(fā)生干預(yù)時，同級次的干預(yù)條紋的半徑不同，在重疊區(qū)域*些波長的光干預(yù)相消，*些波長的光干預(yù)相長，所以牛頓環(huán)將變成彩色的。2說明平板玻璃或平凸透

12、鏡的外表在該處不均勻，使等厚干預(yù)條紋發(fā)生了形變。3因顯微鏡筒固定在托架上可隨托架一起移動，托架相對于工作臺移動的距離也即顯微鏡移動的距離可以從螺旋測微計裝置上讀出。因此讀數(shù)顯微鏡測得的距離是被測定物體的實際長度。41調(diào)節(jié)目鏡觀察到清晰的叉絲；2使用調(diào)焦手輪時，要使目鏡從靠近被測物處自下向上移動，以免擠壓被測物，損壞目鏡。3為防止空程差，測量時應(yīng)單方向旋轉(zhuǎn)測微鼓輪。5因牛頓環(huán)裝置的接觸處的形變及塵埃等因素的影響，使牛頓環(huán)的中心不易確定，測量其半徑必然增大測量的誤差。所以在實驗常測量其直徑以減小誤差，提高精度。6有附加光程差d0,空氣膜上下外表的光程差 =2dk+d0+ ,產(chǎn)生k級暗環(huán)時, =(2

13、k+1) /2，k=0,1,2,暗環(huán)半徑rk= ；則Dm2=(m d0)R，Dn2= (n d0)R，R= ?！痉治鲇懻擃}】1把待測外表放在水平放置的標(biāo)準(zhǔn)的平板玻璃上，用平行光垂直照射時，假設(shè)產(chǎn)生牛頓環(huán)現(xiàn)象，則待測外表為球面；輕壓待測外表時，環(huán)向中心移動，則為凸面；假設(shè)環(huán)向中心外移動，則為凹面。2牛頓環(huán)法測透鏡曲率半徑的特點是：實驗條件簡單，操作簡便，直觀且精度高。3參考答案假設(shè)實驗中第35個暗環(huán)的半徑為a ,其對應(yīng)的實際級數(shù)為k,a2=kR k= =2d35+ +d0=(2k+1) (k=0,1,2)d= 實驗七傳感器專題實驗電渦流傳感器【預(yù)習(xí)思考題】1電渦流傳感器與其它傳感器比較有什么優(yōu)缺

14、點.這種傳感器具有非接觸測量的特點，而且還具有測量圍大、靈敏度高、抗干擾能力強、不受油污等介質(zhì)的影響、構(gòu)造簡單及安裝方便等優(yōu)點。缺點是電渦流位移傳感器只能在一定圍呈線性關(guān)系。2本試驗采用的變換電路是什么電路。本實驗中電渦流傳感器的測量電路采用定頻調(diào)幅式測量電路。【分析討論題】1假設(shè)此傳感器僅用來測量振動頻率，工作點問題是否仍十分重要.我們所說的工作點是指在振幅測量時的最正確工作點，即傳感器線性區(qū)域的中間位置。假設(shè)測量振幅時工作點選擇不當(dāng)，會使波形失真而造成測量的誤差或錯誤。但僅測量頻率時波形失真不會改變其頻率值。所以，僅測量頻率時工作點問題不是十分重要。2如何能提高電渦流傳感器的線性圍.一般情

15、況下，被測體導(dǎo)電率越高，靈敏度越高，在一樣的量程下，其線性圍越寬線性圍還與傳感器線圈的形狀和尺寸有關(guān)。線圈外徑大時，傳感器敏感圍大，線性圍相應(yīng)也增大，但靈敏度低；線圈外徑小時，線性圍小，但靈敏度增大?？筛鶕?jù)不同要求，選取不同的線圈徑、外徑及厚度參數(shù)。霍爾傳感器【預(yù)習(xí)思考題】1寫出調(diào)整霍爾式傳感器的簡明步驟。1按圖6.2-6接線；2差動放大器調(diào)零；3接入霍爾式傳感器，安裝測微頭使之與振動臺吸合；4上下移動測微頭±4mm，每隔0.5mm讀取相應(yīng)的輸出電壓值。2結(jié)合梯度磁場分布，解釋為什么霍爾片的初始位置應(yīng)處于環(huán)形磁場的中間。在環(huán)形磁場的中間位置磁感應(yīng)強度B為零。由霍爾式傳感器的工作原理可

16、知，當(dāng)霍爾元件通以穩(wěn)定電流時，霍爾電壓UH的值僅取決于霍爾元件在梯度磁場中的位移*，并在零點附近的一定圍存在近似線性關(guān)系。【分析討論題】1測量振幅和稱重時的作用有何不同.為什么.測量振幅時，直接測量位移與電壓的關(guān)系。要求先根據(jù)測量數(shù)據(jù)作出U*關(guān)系曲線，標(biāo)出線性區(qū)，求出線性度和靈敏度。稱重時測量電壓與位移的關(guān)系，再換算成電壓與重量的關(guān)系。振動臺作為稱重平臺，逐步放上砝碼，依次記下表頭讀數(shù)，并做出UW曲線。在平臺上另放置一未知重量之物品，根據(jù)表頭讀數(shù)從UW曲線中求得其重量。2描述并解釋實驗容的示波器上觀察到的波形。交流鼓勵作用下其輸出輸入特性與直流鼓勵特性有較大的不同，靈敏度和線性區(qū)域都發(fā)生了變化

17、。示波器上的波形在振幅不太大時為一正弦波。假設(shè)振幅太大，超出了其線性圍，則波形會發(fā)生畸變。試驗八鐵磁材料磁滯回線的測繪【預(yù)習(xí)思考題】1. 測繪磁滯回線和磁化曲線前為何先要退磁.如何退磁.答：由于鐵磁材料磁化過程的不可逆性即具有剩磁的特點，在測定磁化曲線和磁滯回線時，首先必須對鐵磁材料預(yù)先進(jìn)展退磁，以保證外加磁場H=0時B=0。退磁的方法，從理論上分析，要消除剩余磁感應(yīng)強度Br，只需要通以反向電流，使外加磁場正好等于鐵磁材料的矯頑力即可，但實際上矯頑力的大小通常并不知道，則無法確定退磁電流的大小。常采用的退磁方法是首先給要退磁的材料加上一個大于至少等于原磁化場的交變磁場本實驗中順時針方向轉(zhuǎn)動“U

18、選擇旋鈕，令U從0依次增至3V，鐵磁材料的磁化過程是一簇逐漸擴大的磁滯回線。然后逐漸減小外加磁場，本實驗中逆時針方向轉(zhuǎn)動旋鈕，將U從最大值依次降為0，則會出現(xiàn)一簇逐漸減小而最終趨向原點的磁滯回線。當(dāng)外加磁場H減小到零時，鐵磁材料的磁感應(yīng)強度B亦同時降為零，即到達(dá)完全退磁。2. 如何判斷鐵磁材料屬于軟、硬磁性材料.答：軟磁材料的特點是：磁導(dǎo)率大，矯頑力小，磁滯損耗小，磁滯回線呈長條狀；硬磁材料的特點是：剩磁大，矯頑力也大，磁滯特性顯著，磁滯回線包圍的面積肥大?！痉治鲇懻擃}】1. 本實驗通過什么方法獲得H和B兩個磁學(xué)量.簡述其根本原理。答：本實驗采用非電量電測技術(shù)的參量轉(zhuǎn)換測量法，將不易測量的磁學(xué)

19、量轉(zhuǎn)換為易于測量的電學(xué)量進(jìn)展測定。按測試儀上所給的電路圖連接線路，將電壓UH和UB分別加到示波器的“*輸入和“y輸入，便可觀察到樣品的磁滯回線，同時利用示波器測繪出根本磁化曲線和磁滯回線上*些點的UH和UB值。根據(jù)安培環(huán)路定律，樣品的磁化場強為(L為樣品的平均磁路)根據(jù)法拉弟電磁感應(yīng)定律，樣品的磁感應(yīng)強度瞬時值由以上兩個公式可將測定的UH和UB值轉(zhuǎn)換成H和B值，并作出HB曲線?！緦嶒瀮x器】2. 鐵磁材料的磁化過程是可逆過程還是不可逆過程.用磁滯回線來解釋。答：鐵磁材料的磁化過程是不可逆過程。鐵磁材料在外加磁場中被磁化時，外加磁場強度H與鐵磁材料的磁感應(yīng)強度B的大小是非線性關(guān)系。當(dāng)磁場H從零開場

20、增加時，磁感應(yīng)強度B隨之以曲線上升，當(dāng)H增加到Hm時，B幾乎不再增加，到達(dá)飽和值Bm，從O到達(dá)飽和狀態(tài)這段B-H曲線，稱為起始磁化曲線。當(dāng)外加磁場強度H從Hm減小時，鐵磁材料的磁感應(yīng)強度B也隨之減小，但不沿原曲線返回，而是沿另一曲線下降。當(dāng)H下降為零時，B不為零，仍保存一定的剩磁Br，使磁場反向增加到-Hc時，磁感應(yīng)強度B下降為零。繼續(xù)增加反向磁場到-Hm，后逐漸減小反向磁場直至為零，再加上正向磁場直至Hm，則得到一條閉合曲線，稱為磁滯回線。從鐵磁材料的起始磁化曲線和磁滯回線可以看到，外加磁場強度H從Hm減小到零時的退磁曲線與磁場H從零開場增加到Hm時的起始磁化曲線不重合，說明退磁過程不能重復(fù)

21、起始磁化過程的每一狀態(tài)，所以鐵磁材料的磁化過程是不可逆過程。實驗九用動態(tài)法測定金屬棒的氏模量【預(yù)習(xí)思考題】1試樣固有頻率和共振頻率有何不同，有何關(guān)系?固有頻率只由系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定。和共振頻率是兩個不同的概念，它們之間的關(guān)系為：式中Q為試樣的機械品質(zhì)因數(shù)。一般懸掛法測氏模量時，Q值的最小值約為50，所以共振頻率和固有頻率相比只偏低0.005%，故實驗中都是用f共代替f固，2如何盡快找到試樣基頻共振頻率?測試前根據(jù)試樣的材質(zhì)、尺寸、質(zhì)量，通過5.7-3式估算出共振頻率的數(shù)值，在上述頻率附近尋找。【分析討論題】1測量時為何要將懸線吊扎在試樣的節(jié)點附近.理論推導(dǎo)時要求試樣做自由振動，應(yīng)把線吊扎在試樣

22、的節(jié)點上，但這樣做就不能激發(fā)試樣振動。因此，實際吊扎位置都要偏離節(jié)點。偏離節(jié)點越大，引入的誤差就越大。故要將懸線吊扎在試樣的節(jié)點附近。2如何判斷銅棒發(fā)生了共振?可根據(jù)以下幾條進(jìn)展判斷：1換能器或懸絲發(fā)生共振時可通過對上述部件施加負(fù)荷(例如用力夾緊)，可使此共振信號變小或消失。2發(fā)生共振時，迅速切斷信號源，觀察示波器上薩如圖形變化情況，假設(shè)波形由橢圓變成一條豎直亮線后逐漸衰減成為一個亮點，即為試樣共振頻率。3試樣發(fā)生共振需要一個孕育的過程，切斷信號源后信號亦會逐漸衰減，它的共振峰寬度較窄，信號亦較強。試樣共振時，可用尖嘴鑷子縱向輕碰試樣，這時會按圖5.7-1的規(guī)律發(fā)現(xiàn)波腹、波節(jié)。4在共振頻率附近

23、進(jìn)展頻率掃描時，共振頻率兩側(cè)信號相位會有突變導(dǎo)致薩如圖形在Y軸左右明顯擺動實驗1轉(zhuǎn)動慣量1. 是否可以測擺動一次的時間作周期值.為什么.答：不可以。因為一次測量隨機誤差較大，屢次測量可減少隨機誤差。2. 將一半徑小于下圓盤半徑的圓盤，放在下圓盤上，并使中心一致，討論此時三線擺的周期和空載時的周期相比是增大、減小還是不一定.說明理由。答：當(dāng)兩個圓盤的質(zhì)量為均勻分布時，與空載時比較，擺動周期將會減小。因為此時假設(shè)把兩盤看成為一個半徑等于原下盤的圓盤時，其轉(zhuǎn)動慣量小于質(zhì)量與此相等的同直徑的圓盤，根據(jù)公式(3-1-5)，擺動周期T0將會減小。3. 三線擺在擺動中受空氣阻尼，振幅越來越小，它的周期是否會

24、變化.對測量結(jié)果影響大嗎.為什么.答：周期減小，對測量結(jié)果影響不大，因為本實驗測量的時間比較短。實驗2 金屬絲彈性模量的測量1. 光杠桿有什么優(yōu)點，怎樣提高光杠桿測量的靈敏度?答：優(yōu)點是：可以測量微小長度變化量。提高放大倍數(shù)即適當(dāng)?shù)卦龃髽?biāo)尺距離D或適當(dāng)?shù)販p小光杠桿前后腳的垂直距離b，可以提高靈敏度，因為光杠桿的放大倍數(shù)為2D/b。2. 何謂視差，怎樣判斷與消除視差?答：眼睛對著目鏡上、下移動，假設(shè)望遠(yuǎn)鏡十字叉絲的水平線與標(biāo)尺的刻度有相對位移，這種現(xiàn)象叫視差，細(xì)調(diào)調(diào)焦手輪可消除視差。3. 為什么要用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)?答：逐差法是實驗數(shù)據(jù)處理的一種根本方法，實質(zhì)就是充分利用實驗所得的數(shù)據(jù)，減少隨

25、機誤差，具有對數(shù)據(jù)取平均的效果。因為對有些實驗數(shù)據(jù)，假設(shè)簡單的取各次測量的平均值，中間各測量值將全部消掉，只剩始末兩個讀數(shù)，實際等于單次測量。為了保持屢次測量的優(yōu)越性，一般對這種自變量等間隔變化的情況，常把數(shù)據(jù)分成兩組，兩組逐次求差再算這個差的平均值。實驗3隨即誤差的統(tǒng)計規(guī)律1. 什么是統(tǒng)計直方圖? 什么是正態(tài)分布曲線?兩者有何關(guān)系與區(qū)別?答：對*一物理量在一樣條件下做n次重復(fù)測量，得到一系列測量值，找出它的最大值和最小值，然后確定一個區(qū)間，使其包含全部測量數(shù)據(jù)，將區(qū)間分成假設(shè)干小區(qū)間，統(tǒng)計測量結(jié)果出現(xiàn)在各小區(qū)間的頻數(shù)M，以測量數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，以頻數(shù)M為縱坐標(biāo)，劃出各小區(qū)間及其對應(yīng)的頻數(shù)高度，則

26、可得到一個矩形圖，即統(tǒng)計直方圖。如果測量次數(shù)愈多，區(qū)間愈分愈小，則統(tǒng)計直方圖將逐漸接近一條光滑的曲線，當(dāng)n趨向于無窮大時的分布稱為正態(tài)分布，分布曲線為正態(tài)分布曲線。2. 如果所測得的一組數(shù)據(jù)，其離散程度比表中數(shù)據(jù)大，也就是即S(*)比較大，則所得到的周期平均值是否也會差異很大?答：不會有很大差距，根據(jù)隨機誤差的統(tǒng)計規(guī)律的特點規(guī)律，我們知道當(dāng)測量次數(shù)比較大時，對測量數(shù)據(jù)取和求平均，正負(fù)誤差幾乎相互抵消，各誤差的代數(shù)和趨于零。實驗7電表的改裝與測量(1) 校正電流表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的毫安表讀數(shù)總是高于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分流電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么?答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即保持回路電流不

27、變，分流電阻值減小后將會分得更多的電流，從而使流過被改裝表表頭的電流減小，改裝表的讀數(shù)也減小。(2) 校正電壓表時，如果發(fā)現(xiàn)改裝的電壓表讀數(shù)總是低于標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)，分壓電阻應(yīng)調(diào)大還是調(diào)小?為什么?答：應(yīng)調(diào)小。讓電路中標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)不變，即加在改裝電表上電壓值不變。調(diào)小電阻，改裝表的總電阻降低，流過改裝毫安表的電流增大，從而讀數(shù)也增加。(3) 試證明用歐姆表測電阻時，如果表頭指針正好指在表盤標(biāo)度尺的中心，則這時的歐姆表指示值為什么正好等于該歐姆表的阻值。答：設(shè)表頭指針滿刻度電流為Ig、表頭指針指表盤中心時電路中電流為I，根據(jù)題意，當(dāng)表阻為Rg、待測電阻為R*時，根據(jù)歐姆表工作原理，當(dāng)待測電阻R*0時，

28、即，因而可得R*Rg。所以，歐姆表顯示測讀數(shù)即為該歐姆表的阻。實驗8示波器的原理與使用1. 模擬示波器為何能顯示高速變化的電信號軌跡.答：在模擬示波器垂直偏轉(zhuǎn)板上加的是被觀測信號電壓，而在水平偏轉(zhuǎn)板上加的是鋸齒波時間線性變化信號電壓，所以示波器的示波管的橫軸相當(dāng)于直角坐標(biāo)的時間軸，經(jīng)過一個鋸齒波信號周期，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的一段軌跡。當(dāng)鋸齒波信號的周期大于或等于周期性觀測信號的周期且與其相位鎖定時同步，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的同一段軌跡，由于人眼的視覺暫留和熒光屏的余輝，便可以觀測到信號的波形。(2) 在本實驗中，觀察薩如圖形時，為什么得

29、不到長時間穩(wěn)定的圖形.答：因為CH1與CH2輸入的是兩個完全不相關(guān)的信號，它們的位相差難以保持恒定，所以得不到長時間的穩(wěn)定波形。(3)假定在示波器的Y軸輸入一個正弦信號，所用的水平掃描頻率為120Hz，在熒光屏上出現(xiàn)三個穩(wěn)定完整的正弦波形，則輸入信號的頻率是什么.這是否是測量信號頻率的好方法.為何.答：輸入信號的頻率是360Hz。這種方法不是測量信號頻率的好方法，因為用此方法測量的頻率準(zhǔn)確度低。(4) 示波器的掃描頻率遠(yuǎn)大于或遠(yuǎn)小于輸入正弦信號的頻率時，屏上的圖形是什么情況.答：掃描頻率遠(yuǎn)小于輸入正弦信號頻率時，出現(xiàn)圖形是密集正弦波；掃描頻率遠(yuǎn)大于輸入正弦信號頻率時，一個周期的信號波形將會被分

30、解成數(shù)段，顯示的圖形將會變成網(wǎng)狀穿插線。實驗9自組電橋測電阻1. 電橋由哪幾局部組成? 電橋的平衡條件是什么?答：由電源、開關(guān)、檢流計橋臂電阻組成。平衡條件是R*=(R1/R2)R3。2.假設(shè)待測電阻R*的一個頭沒接(或斷頭)，電橋是否能調(diào)平衡?為什么?答：不能，R*沒接或斷頭，電路將變?yōu)樯蠄D所示，A、C及C、D間總有電流，所以電橋不能調(diào)平。3. 以下因素是否會使電橋誤差增大?為什么?(1) 電源電壓不太穩(wěn)定；(2) 檢流計沒有調(diào)好零點；(3) 檢流計分度值大；(4) 電源電壓太低；(5) 導(dǎo)線電阻不能完全忽略。答：1由于電橋調(diào)平以后與電源電壓無關(guān)，則電源電壓不太穩(wěn)定根本不會使電橋誤差增大。(

31、2假設(shè)檢流計沒有調(diào)好零點，當(dāng)其指針指零時檢流計中電流不為零，即電橋沒有到達(dá)平衡正態(tài)，此時的測量讀數(shù)中將會含有較大誤差甚至?xí)霈F(xiàn)錯誤讀數(shù)；3檢流計分度值大時會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與分度值成反比；4電源電壓太低會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與電源電壓成正比；5對高電阻不會，當(dāng)被測電阻的阻值很高時導(dǎo)線電阻可以忽略。4. 為了能更好地測準(zhǔn)電阻，在自組電橋時，假設(shè)要測一個約1.2k的電阻，應(yīng)該考慮哪些因素?這些因素如何選取?答：應(yīng)考慮電源電壓，比例臂的電阻值，檢流計的分度值。電源電壓取6V，R1，R2取1000，檢流計取1.5級。實驗10用電位差計測量電動勢1. 按圖3-10-4聯(lián)好電路做實

32、驗時，有時不管如何調(diào)動a頭和b頭，檢流計G的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些?答：總指零的原因：測量回路斷路?？偛恢噶愕脑颍篍和E*極性不對頂；工作回路斷路； RAB上的全部電壓降小于ES，E*二者中小的一個。2.用電位差計可以測定電池的阻，其電路如下列圖，假定工作電池EE*，測試過程中Rc調(diào)好后不再變動，R*是個準(zhǔn)確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L1、L2分別為K*斷開和接通時電位差計處于補償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池E*的阻r=(L1-L2)/L2R*(R*為)。證明：設(shè)A為R上單位長度的電位差，V*為K2的端電壓，則有：E*=AL1(1)V*=AL2(2)

33、而代入2式得:R*/(r+R*)E*=AL2(3)(1)式除(3)式，整理后得：r =(L1-L2)/L2R*3.用箱式電位差計可以測定電阻或校準(zhǔn)電流表。在圖3-10-7(a)中，A是待校準(zhǔn)電流表，R*是待測定的電阻，R0是可調(diào)的準(zhǔn)確度很高的電阻箱，其值可直接讀出，圖(b)是UJ37箱式電位差計。怎樣才能把R*測算出來?A表如何校正?答：測量電阻R*調(diào)整可變精細(xì)電阻箱R0作標(biāo)準(zhǔn)電阻用的阻值，使電流表有適當(dāng)偏轉(zhuǎn)，如可能，使R0與R*相接近。將1點接E*(+)，2點接E*(-)，測出V*(R*兩端的電位差)。將2點接E*(+)，3點接E*(-)，保持電流不變，測出V0(R0兩端的電位差)。因R*和

34、R0通過的電流一樣，故：R*=(V*/V0)R0校準(zhǔn)電流表將3點接E*(-)，2點接E*(+),調(diào)整R0，使電流表A指示第一個校準(zhǔn)點。測出R0兩端的電位差V1，得第一校準(zhǔn)點的電流I1(I1=V1/R0)。同法測出同一校準(zhǔn)點的電流I2,I3,。作出校準(zhǔn)曲線。4.如圖3-10-4所示的電位差計，由A到B是11m長的電阻絲，假設(shè)設(shè)a=0.1V/m，11m長的電壓降是1.1V，用它測僅幾毫伏的溫差電動勢，誤差太大。為了減少誤差，采用圖3-10-8所示電路。圖3-10-8是將11m長的電阻絲AB上串接了兩個較大的電阻R1和R2。假設(shè)AB的總電阻為r,且R1、R2、r上的總電壓為1.1V，并設(shè)計AB(11

35、m)電阻絲上的a=0.1mV/m，試問R1+R2的電阻值應(yīng)取多少?假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)電池E0的電動勢為1.0186V，則R1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻r表示)?答：由于電位差計單位長度電阻線的電位差為a，則電阻線AB上的電位差VAB=11a1.1mV，而回路電流應(yīng)為I =VAB/r。另一方面，由于I(R1+R2+r)=1.1V，所以(VAB/r)(R1+R2+r)= 1.1V即VAB (R1+R2)/r +1= 1.1V所以R1+R2=(1.1/VAB)-1 r =(1.1/0.0011-1)r999r當(dāng)R2I = E0 時，R1為最小，即R1= R1min，此時有R1I + E0 + I

36、r = 1.1。由于I =VAB/r =0.0011/r，所以R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r當(dāng)R2I+Ir =E0 則R1為最大，即R1= R1ma*，此時有R1I + E0 = 1.1。所以R1ma* =(1.1-E0)/I=74r實驗11超聲波聲速的測量1. 示波器在使用過程中熒光屏上只有一條水平亮線而沒有被測信號是什么原因造成的?答：在示波器的使用過程中，上述現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，造成這一現(xiàn)象的原因很多，大致可歸納:a.示波器接地GND)(測量時接地按鍵GND應(yīng)該彈起)；b.衰減開關(guān)VOLTS/DIV選擇過大測量時可先選擇小些；c.信號發(fā)生器輸出過小或沒有輸出；d.信號發(fā)生器輸出

37、直流信號；d. 在信號的傳輸中，導(dǎo)線或接頭接觸不良，也可造成該現(xiàn)象；e. 示波器的相關(guān)功能鍵都應(yīng)選擇在正確工作狀態(tài)下?？傊绊懙囊蛩睾芏?，要求使用者在使用前一定認(rèn)真閱讀教材。2.在測量聲速時，Y1(CH1)的輸入信號，由于示波器的Y軸放大器、壓電轉(zhuǎn)換器、聯(lián)接線路的相移等原因并不與聲波的位相一樣，這對于觀察測量聲波波長有無影響? 為什么?答：沒有影響。因為波長是波在傳播過程中位相差為2的兩點間的距離，與該處位相無關(guān)，所以無影響。3. 試比較幾種測聲速方法的優(yōu)缺點。答：實驗講義上共列出了三種測量方法：薩如圖相位比較法，共振法，波形相位比較法。一般說來，薩如圖相位比較法測量的比較準(zhǔn)，同時便于對知識

38、的溫新和穩(wěn)固，對于示波器的使用以及學(xué)生動手能力和思考問題的培養(yǎng)，不失是一種較好的途徑，但操作比較繁；對于共振法，判斷相對要困難一些，所以測量誤差一般要大一些，但可以直觀地了解共振現(xiàn)象；而波形相位比較法比的現(xiàn)象較直觀，可操作性強，只是相位判別不如薩如圖相位比較法準(zhǔn)確，但只要認(rèn)真操作，誤差也不會太大。實驗12全息照相1. 全息照像有哪些重要特點?答：全息照相是利用光波的干預(yù)和衍射原理，將物體“發(fā)出的特定波前同時包括振幅和位相以干預(yù)條紋的形式記錄下來，然后在一定條件下，利用衍射再現(xiàn)原物體的立體像。全息照相必須分兩步進(jìn)展：1物體全息圖的記錄過程；2立體物像的再現(xiàn)過程。2. 全息底片和普通照像底片有什么

39、區(qū)別?答：1全息照相能夠把物光波的全部信息即振幅和相位全部記錄下來，而普通照相只能記錄物光波的強度既振幅，因此，全息照片能再現(xiàn)出與原物體完全一樣的立體圖象。2由于全息照片上的每局部都包含了被攝物體上每一點的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一局部都可以再現(xiàn)出原物體的立體圖象。3在同一全息底片上，可以采用不同的角度屢次拍攝不同的物體，再現(xiàn)時，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個物體的立體圖象。3. 為什么安裝底片后要靜止一段時間，才能進(jìn)展曝光?答：為了減少震動，提高拍攝質(zhì)量，減震是全息照相的一項重要措施，要保證照相質(zhì)量，光路中各元器件的相對位移量要限制在</2圍。5. 普

40、通照像在沖洗底片時是在紅光下進(jìn)展的，全息照像沖洗底片時為什么必須在綠光甚至全黑下進(jìn)展?答：因為全息干板涂有對紅光敏感的感光材料，所以沖洗底片時必須在綠光甚至全黑下進(jìn)展。實驗13光電效應(yīng)1. 臨界截止電壓與照度有什么關(guān)系?從實驗中所得的結(jié)論是否同理論一致?如何解釋光的波粒二象性?答：臨界截止電壓與照度無關(guān)，實驗結(jié)果與理論相符。光具有干預(yù)、衍射的特性，說明光具有撥動性。從光電效應(yīng)現(xiàn)象上分析，光又具有粒子性，由愛因斯坦方程來描述：h=(1/2)mv2ma*+A2. 可否由Us曲線求出陰極材料的逸出功?答可以。由愛因斯坦方程h=e|us|+ho可求出斜率us/=h/e和普朗克常數(shù)，還可以求出截距h/e

41、)o，再由截距求出光電管陰極材料的紅限o，從而求出逸出功A=ho。實驗14邁克爾遜干預(yù)儀1. 這里觀察到的環(huán)形干預(yù)條紋，從外觀上看，與牛頓環(huán)有哪些相似之處?從產(chǎn)生的原因和由向外級次的變化來看有何不同?答：從外觀上看都是同心園環(huán)，而牛頓環(huán)是等厚干預(yù)，這里是等傾干預(yù)，牛頓環(huán)是低級次的干預(yù)條紋在中心，越外級次越高，而邁氏干預(yù)正相反。2. 在M1如圖3-14-4所示的移動過程中，將看到條紋的疏密和運動情況有何變化?答：從密到疏，從疏到密，從條紋向環(huán)心縮進(jìn)到從環(huán)心向外涌出。3. 白光照射下，M1在G1和M2之間并逐漸向M2移動過程中，能否觀察到彩色干預(yù)條紋?可否用這種做法來測量薄膜厚度?為什么?答：能觀察到，但是在實際測量中，一般不采用這種做法，原因是對初學(xué)者而言，由于實驗經(jīng)歷等因素，非常容易產(chǎn)生回程誤差，給實驗結(jié)果帶來影響。實驗15薄透鏡焦距的測量1. 你認(rèn)為三種測量凸透鏡焦距的方法，哪種最好?為什么?