大学物理实验作业答案(全部)

教育技术专业《大学物理实验》课后部份习题答案

控制电路的研究（PASCO 综合性实验）

1．在限流和分压实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到哪一端？为什么？（P191思考题） 答：如图1所示，在限流实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到B 端，使限流有效电阻最大，可让回路中电流从小变到大。

如图2所示，在分压实验中，当连接完电路准备通电前，应使滑动头C 移到A 端，使分压有效电阻最小，可控制电压从小变到大。

2． 有人说，分压电路是用来控制电压，限流电路是用来控制电路电流的，你认为这种说法对吗？（P191思考题）

答：这种说法太片面。因为，分压电路控制范围：V 是0E →，I 是0

0E R →。限流电路控制范围：V 是00R E E R R →+，I 是00

E E R R R →+。所以，无论是分压还是限流控制电流，都能进行控制电路的电压和电流，只是在具体电路中，控制程度不同。

霍尔效应效应及其磁场的测量

1、什么是霍尔效应？采用霍尔效应测量磁场时，要测量哪些物理量？

答：①导体或半导体薄膜材料在外加电场作用下，载流子产生定向运动，运动的电荷在磁场中受到洛仑兹力作用使电荷产生横向的偏转，由于样品有边界，所以偏转的载流子将在边界积累起来，产生一个横向电场，这种现象就是霍尔效应。

②霍尔电压B I K U S H H =，对于一定的霍尔元件，其灵敏度H K 是一个常量，已测量；因此，采用霍尔效应测量磁场时，需要测量霍尔电流S I 和对应的磁感应强度B 两个物理量。

2、使用霍尔效应测量磁场时，如何消除其副效应的影响？

答： 使用霍尔效应测量磁场时，可以采用对称测量法消除副效应的影响。选择电流和磁场的四种取向组合),(S I B ++、),(S I B -+、),(S I B --、),(S I B +-测得四组电压值1U 、2U 、3U 、4U ，再根据下式算出霍尔电压值4

4321U U U U U H -+-=

。 磁阻效应

1、什么叫做磁阻效应？磁阻效应是怎样产生的？

答：①一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的现象成为磁阻效应；

②当导体或半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛仑兹力的作用，发生偏转,在两端产生图1 图2

积聚电荷并产生霍尔电场。在霍尔电场和外加磁场的共同作用下，沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，电阻增大，即产生了磁阻效应。

2、实验时为何要保持霍尔工作电流和流过磁阻元件的电流不变？

答：遵循单一变量法则，使其它因素不影响到B 与ΔR/R(0)的关系，以得到单一变量的关系曲线。

3、磁阻效应和霍尔效应有何内部联系？

答：磁阻效应和霍尔效应都是由于载流子在磁场中受到洛伦兹力产生的，且磁阻效应是在霍尔电场和外加

磁场的共同作用下而产生的。

4、不同的磁场强度时，磁阻传感器的电阻值与磁感应强度关系有何变化？

答：当外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度B 的二次方；随磁场的加强，与磁感应强度B

呈线性函数关系；当外加磁场超过特定值时，与磁感应强度B 的响应会趋于饱和

示波器的使用

1． 示波器上观察到的正弦波形不断向右移动，说明扫描频率偏

低还是偏高？为什么？（P147思考题）

答：偏高（前提是没有开同步）。如下图，如果扫描频率偏高，在第一扫描周期出现O －A 曲线段，在第二扫描周期，出现A －B 曲线段。这样，屏上显示的波形每次都不重叠，好像波形向右移

动。

2． Y 轴有信号输入，然而屏上只有一条水平亮线，可能是什么原因？如何调节才能使波形沿Y 轴展开？

（P147思考题）

答：可能原因有：

（1）示波器接地（GND ）。（测量时应使接地键GND 弹起。）

（2）电压灵敏度VOLTS/DIV 选择过大。（测量时可先选择小些）

（3）在信号的传输中，导线或接头接触不良，也可造成该现象。

RLC 串联电路暂态过程的研究

2.RC 电路τ的物理意义是什么？如何测量RC 串联电路的τ值？：

答：1）τ＝RC 是时间常数，它唯一决定了RC 电路充放电过程的快慢。（它的物理含义是指：当电容上的电压从0上升到约为电源电压E 的0.63倍，即0.63E 时所需要的时间。或者电容上的电压从E 减小到E 的0.37倍，即0.37E 时所需要的时间。实际上，一般当RC 电路在经历了5τ时间以后就可认为过渡过程基本结束，充放电完毕。）

2）测得RC 电路的充放电波形，然后用公式)1(/τt C e

E U --=或τ/t C Ee U -=拟合得到τ。 惠斯通电桥测电阻

3. 试分析自组惠斯通电桥电路产生下列故障的原因：（1）检流计总是偏向一边；（2）检流计指针始终不动。（P132思考题）

答：（1）a ）桥臂中有一臂是断路或短路；b)相对的两条桥臂都断路

（2）a) 电源无电流输出或干路上发生断路；b)桥路断路；

4. 用什么方法可以最快、最简便地判断惠斯通电桥电路有没有故障？ （P132思考题） -1.0

-0.5

U (V )T(ms)A B O

答：连好电路并通电，粗略判断电桥平衡时R 4的阻值，调节电阻箱R 4使其示值远小于或远大于平衡值，按下检流计的电计键观察指针偏转方向，如果两次的指针偏转方向不同则电路正常，否则有故障。

非线性元件伏安特性的研究

2． 用伏安法测量二极管正向伏安特性时，若没有毫安表且电压表的内阻较小（约

为几百欧姆），请设计一测量电路，要求排除电压表的接入误差，并说明测量过程。

（P135思考题）

答：如右图所示使用两个电压表，表1测量一定值电阻R （约几十欧姆）的电压

U 1，表2测量二极管的电压U 2。而二极管两端加上U 2电压所对应的电流I 2为：

V

V R U R U R U I 2112)(-+= 则改变电源输出，使二极管上电压变化，其对应的电流可以根据上式算出，如此可测得一系列的（I 2，U 2），描点做图可得二极管正向伏安特性曲线。