测定直流电源的参数并研究其输出特性
全国中学生物理竞赛内容提要
全国中学生物理竞赛内容提要2011年重新修订后的。
全国中学生物理竞赛内容提要关于修订全国中学生物理竞赛内容提要的通知全国中学生物理竞赛委员会委员：关于修订全国中学生物理竞赛内容提要，近三年来已经开过多次研讨会议。
现将研讨会议后形成的待审稿发给各位委员，请审查和修改。
将于 2011 年在西安举行的第 28 届全国中学生物理竞赛决赛期间召开的全国中学生物理竞赛委员会全体会议上进行审定。
若经全会审定后通过，将于 2013 年开始实行。
全国中学生物理竞赛委员会常务委员会 2011 年 9 月全国中学生物理竞赛内容提要 (2011 年 11 月修订，2013 年开始实行) 说明：按照中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会第 9 次全体会议(1990 年)的建议，由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会常务委员会根据《全国中学生物理竞赛章程》中关于命题原则的规定，结合我国中学生的实际情况，制定了《全国中学生物理竞赛内容提要》，作为今后物理竞赛预赛、复赛和决赛命题的依据。
它包括理论基础、实验、其他方面等部分。
1991 年 2 月 20 日经全国中学生物理竞赛委员会常务委员会扩大会议讨论通过并开始试行。
1991 年 9 月 11 日在南宁经全国中学生物理竞赛委员会第 10 次全体会议通过，开始实施。
经 2000 年全国中学生物理竞赛委员会第 19 次全体会议原则同意，《全国中学生物理对竞赛内容提要》做适当的调整和补充。
考虑到适当控制预赛试题难度的精神，《内容提要》中新补充的内容用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容，预赛试题仍沿用原规定的《内容提要》，不增加修改补充后的内容。
2005 年，中国物理学会常务理事会对《全国中学生物理竞赛章程》进行了修订。
依据修订后的章程，决定由全国中学生物理竞赛委员会常务委员会组织编写《全国中学生物理竞赛实验指导书》，作为复赛实验考试题目的命题范围。
2011 年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，经全国中学生物理竞赛委员会第 30 次全体会议通过，2013 年开始实行。
电源的等效变换实验报告数据
篇一：实验1电源外特性及等效变换实验1直流电路中的基本测量—电源外特性及等效变换1．学习正确使用常用的直流电表及直流稳压电源。
2．学习测定电压源和电流源的外特性。
3．掌握电压源和电流源等效变换的条件和方法。
4．学习通过实验来实现有源二端线性网络的等效变换。
二、实验原理1．直流电路中基本测量包括对直流电压、电流及电阻的测量。
直流电压和电流的测量，可用万用表的直流电压（DCV）及直流电流（DCmA）档；当要求较高的准确度时，应选用准确度等级为0.5～1.0 级的磁电式直流电压表和直流电流表（本实验采用此类仪表）。
电阻的测量可用伏安法、电桥法，一般情况下，常用万用表的电阻（?）档测量。
测量结果的准确度不仅与仪表的准确度等级有关，还与所选用的量程有关。
2．一个具有一定内阻的电源，可以用电压源模型来表示，也可以用电流源模型来表示。
直流稳压电源在额定电流的范围内，其输出电压不随负载电流改变，近似为恒定值，所以可视为一个恒压源（理想电压源）。
如果用一个模拟电源内阻的电阻与稳压电源串联，即构成一个具有内阻值的电压源。
构成恒流源（理想电流源）的电路有很多形式，本实验利用晶体管的恒流特性，构成一个近似于理想的电流源，其电路如图1.1 （a）所示。
将此恒流电源的（其电流中将a、b两端接R0），便构成了具有一定内阻R0的电流源，如图1.1（b）所示。
(出自:池锝范文网:电源等效变换实验报告)(a) 图1..1恒流源和电流源在保持外特性相同的条件下，电压源模型和电流源模型可以相互等效变换，但恒压源和恒流源不能等效互换。
3．一个有源二端线性网络可用一个恒压源和内阻串联的电路模型来等效。
等效电压源的端电压等于此有源二端网络的开路电压Uo，内阻R0 等于此有源二端网络中，除去独立电源后在其端口处的等效电阻。
这就是戴维宁定理，这个等效电路称为戴维宁等效电路。
本实验用电压源、电流源和电阻元件组成有源二端线性网络，如图2 中外点划线方框所示，用实验中测得的开路电压和短路电流ISC 可以计算有源二端网中R1,R2,R3,R6组成。
测定直流电源的参数
0.06
PLmax 0.05625 W
0.05
0.04
0.03
0.02
PL
1.52 RL (RL 10)2
0.01
0
0
10
20
304050Fra bibliotek6070
80
90
100
RL
实验原理（2-b）
b. 实际测量功率输出特性
– 为电池安全，回路串连一个固定电阻R0 （ R0 +r相当于电池内阻）， R0 ，RL电 压降由两电子电压表测量
– 电池端电压U的下降源于负 载RL和内阻r的共同作用
• 电动势和内阻r的测量
, r I
U V
– 测量不同负载RL下的电流I
A
与电池端电压U关系
U(V)
– U-I特性曲线为下降直线， 1.6
RL
其斜率为-r，纵轴截距为 1.5
1.4
U Ir
1.3
I(mA)
1.2 50 100 150 200 250
=1.55897V
U/V 1.54482 1.53714 1.53425 1.53124 1.52826 I/mA 1.999 4.000 6.000 8.000 10.000
U~I特性（大电流范围）
=1.55657V
U/V 1.511 I/mA 39.99
1.493 1.486 1.453 1.448 1.432 60.01 80.30 100.1 121.21 150.24
– 同时观察电池端压随负载变化UL~RL
• 测量电池负载功率随负载变化PL~ RL
• 数据处理
– 由U-I曲线得到，r
– 总结PL~RL规律
全国中学生物理竞赛复赛实验考查
全国中学生物理竞赛复赛实验考查THSS-1型声速测试仪，低频信号发生器（带频率显示），示波器。
三、实验原理： v f λ=1. 驻波法（共振干涉法）测波速当换能器S 1与S 2的表面平行时，由换能器S 1的震动产生的超声波在S 1、S 2两表面之间形成驻波，如图所示。
两相邻波节（或波腹）之间的距离是2λ。
由波动理论知，波腹处声压最大，转换后的电压信号也最强，在示波器上观察到的信号振幅达到极大。
移动S 2可在示波器上看到信号振幅由大到小呈周期性变化。
因此，只要测出两相邻极大值时S 2的位置值，就可测出声波的波长。
即： 12n n L L L λ+∆=-=，2L λ=∆2. 相位比较法测波速声波从声源经过传输媒质到达接收器，在发射波和接收波之间产生相位差，此相位差和角频率ω、传播时间t 、声速υ、距离L 、波长λ之间有下列关系： 22L L t f v πφωπλ∆===，1n n L L L λ+∆=-=，L λ=∆四、实验内容及步骤一、 驻波法（也称共振干涉法）1. 首先将信号源输出端与换能器发射头S 1连接，再将换能器接收头S 2与示波器CH1通道连接。
2. 然后移动S 2，使S 1与S 2的间距大于3cm 。
分别打开示波器和信号源电源开关3. 各仪器都正常工作以后，调整信号频率，对示波器的扫描时基TIME/DIV 进行调节，使在示波器上获得稳定的正弦波。
4. 微微改变S2的位置，使正弦波振幅达最大；调信号源“频率调节”钮，使正弦波振幅达到极大，此频率即是压电换能器的谐振频率。
本系统参考谐振频率在37kHZ左右。
一旦频率选定，实验测量中不再改变。
5. 缓慢移动S2，使其与S1的间距逐渐增大，荧光屏显示正弦波振幅由大到小呈周期性变化。
记录每一次振幅达极大值时S2的位置读数，连续测10个。
二、相位比较法（也称利萨如图形法、行波法）1. 保持驻波法测量状态不变，另将信号源输出端与示波器CH2通道连接，分别调节 CH1、CH2通道偏转因数，使荧光屏上显示幅度相同的两列正弦波。
实验 电阻伏安特性及电源外特性的测量
(8) 稳压电源串联电阻构成的电压源, 它的输出电压与输出 电流之间有什么关系？能否写出其伏安特性公式？
(9) 选取表3-19-6中的任一组实验结果,按式(3-19-2)计算出 Rs、Gs，并和实验参数进行比较。
附注一 二极管伏安特性曲线的研究
一、 实验目的
通过对二极管伏安特性的测试 , 掌握锗二极管和硅二极管
图 3 - 19 - 4 线性电阻元件的实验线路
（2）调节稳压电源输出电压旋钮，使电压Us分别为0V、
1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V、9V、10V，并测量对应的 电流值和负载R L两端电压U，数据记入表1。然后断开电源，稳 压电源输出电压旋钮置于零位。 表3 - 19 - 1 线性电阻元件实验数据表
管会被击穿。因此，在二极管使用时应竭力避免出现击穿现象。
二极管的击穿现象很容易造成二极管的永久性损坏。因此， 在 做二极管反向特性实验时,应串入限流电阻,以防因反向电流过大 而损坏二极管。
系数为4.8×10-3Ω /℃,为正温度系数。灯泡两端施加电压后 , 钨丝上就有电流流过,产生功耗, 灯丝温度上升, 致使灯泡电 阻增加。灯泡不加电时的电阻称为冷态电阻， 施加额定电压 时测得的电阻称为热态电阻。由于钨丝点亮时温度很高, 当超
过额定电压时 , 钨丝会烧断 , 所以使用时不能超过额定电压。
六、 分析和讨论 (1) 比较47Ω 电阻和白炽灯的伏安特性曲线, 可得出什么
结论？
(2) 试通过钨丝灯泡的伏安特性曲线解释为什么在开灯的
时候灯泡容易烧坏？
(3) 在电子振荡器电路中, 经常利用正温度系数的灯泡作 为振荡电路电压稳定的自动调节元件 , 参考图 3-19-10 所示电 路, 试通过钨丝灯的伏安特性说明该振荡电路稳幅原理。
直流稳压电源的研究与设计
图2 分立元件Βιβλιοθήκη 成的串联型稳压电源电路是由运放组成的串联型稳压电源的电路图， 图3是由运放组成的串联型稳压电源的电路图，其工 是由运放组成的串联型稳压电源的电路图 作原理同图2的工作原理类似 的工作原理类似。 作原理同图 的工作原理类似。 可见，稳压过程实质上是一个闭环的电压负反馈过程。 可见，稳压过程实质上是一个闭环的电压负反馈过程。 目前已广泛采用集成电路稳压器来完成稳压过程，使直流 目前已广泛采用集成电路稳压器来完成稳压过程， 稳压电源的设计、安装和调试变得简单、易于实现。 稳压电源的设计、安装和调试变得简单、易于实现。
直流稳压电源的研究与设计
一、实验目的
1. 学会选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳 学会选择变压器、整流二极管、 器来设计直流稳压电源。 压 器来设计直流稳压电源。 2. 掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法。 掌握直流稳压电源的主要性能参数及测试方法。
二、实验原理
电子设备一般都需要直流电源供电。 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电 除了少数直接利用干电池和直流发电机外， 除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是 采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。 采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。
质量指标1稳压系数sr负载电流io和环境温度不变的情况下输入电压的相对变化和输出电压的相对变化之比2电流调整率si3输出电阻ro当电压和温度不变时因rl变化导致负载电流变化了io相应的输出电压变化了uo两者比值的绝对值为输出电阻ro4温度系数st5纹波电压和纹波抑制比1集成稳压器的选择选择集成稳压器主要依据输出电压负载电流等性能指标
直流稳压电源由电源变压器T、整流、滤波和稳压电路四 部分组成，其原理框图如图1 所示。电网供给的交流电压 u1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的 交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间 变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到 比较平直的直流电压uI。但这样的直流输出电压，还会随交 流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求 较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更 加稳定。
电路分析实验
Uoc（V）
Isc（mA）
Ro= Uoc / Isc（Ω ）
2.测量线性含源一端口网络的外特性 按图5-1接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数 据填在表5-1内。根据测量结果，求出对应于戴维宁等效参数 Uoc,Isc。 表5-1 线性含源二端口网络的外特性
RL(KΩ ) I(mA) U( V )
三、实验设备 1.电路实验箱 2.万用表 四、实验内容 按图4-1电路接线，电压源U1=12V，U2=6V。
8/7/2013
图4-1 叠加原理实验接线图
21
1.令电源U1单独作用时（将开关S1投向U1侧，开关 S2投向短路侧），用万用表和直流数字毫安表测量 各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表
4-1。
2.令电源U2单独作用时（将开关S1投向短路侧，开
关S2投向U2侧），重复上述的测量和记录。
3.令U1和U2共同作用时（开关S1和S2分别投向U1和 U2侧），重复上述的测量和记录。 4.将U2的数值增大两倍，调至(12V)，重复上述的测 量和记录。
8/7/2013 22
表4-1
测量项目 U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同 作用 2U2单独作 用
18
图3-2 电压源
表3-1
电流源与电压源的等效变换
RL(Ω ) 0 200 300 510 1000 IL(mA) U(V)
理 想 电流源 实 际 电流源 8/7/2013 等效实际 电压源
IL(mA)
U(V)
IL(mA)
U(V)
19
四、实验报告
1.根据测试数据绘出各电源的伏安特性曲线。
2.比较两电源互换后的结果，如有误差分析产生 的原因。
直流电路测量实验报告doc
直流电路测量实验报告篇一：直流电路测量进阶实验报告`实验报告课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩：实验名称：直流电路测量进阶实验实验类型：电子电路实验同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、实验数据记录和处置五、讨论、心得一、实验目的和要求1．掌握电工综合实验台的大体操作和数字万用表的利用；2．了解测量仪表量程，分辨率，准确度对测量结果的影响和测量结果的正确表示；3．学习和掌握对非线性元件特性曲线的测定；4．掌握含源一端口网络等效参数和其外特性的测量方式；5．验证戴维南定理和诺顿定理；6．了解实验时非理想状态对实验结果的影响；二、实验内容和原理实验内容1．测定晶体二极管的伏安特性曲线；2．测量戴维南（诺顿）等效支路的电路参数；3．别离测量原网络和等效支路端部的伏安特性；4．学会用Origin处置实验数据；实验原理(简略)1．.伏安法；2．戴维南（诺顿）定理；3．开路电压的测量：①直接测量法；②示零测量法；③两次测量法；4．短路电流的测量；5．含源电路等效电阻的测量方式：①直接测量法；②开路电压，短路电流法；③半电压法；④伏安法；三、主要仪器设备电工综合实验台；数字万用表；DG07多功能网络实验组件；导线等四、实验数据记录和处置1.利用软件OrCAD仿真二级管的伏安特性；①理想二极管的伏安特性曲线；50mA-0mA-50mA-100mA-40VI(D1)-36V-32V-28V-24V-20VV(D1:1)-16V-12V-8V-4V0V4V②不同温度下二极管的伏安特性曲线（从左到右依次为-10℃，0℃，10，20℃），实验当天温度接近20℃，可以将由实验数据得出的曲线与下图中最右边曲线对比分析；装订线30mA20mA10mA0(转载自：xiaocaOfaNWen 小草范文网:直流电路测量实验报告)A0VI(D1)V(D1:1)0.1V0.2V0.3V0.4V0.5V0.6V0.7V0.8V0.9V1.0V③交流电路中二极管两头的电压波形（可与实验顶用示波器观察的波形对比）；5V0V-5V-10V0sV1(D1)Time0.2ms0.4ms0.6ms0.8ms1.0ms1.2ms1.4ms1.6ms1.8ms2.0ms2.二极管实验数据处置实验测得Us=5V时二级管两头的电压与流过二极管的电流如下表所示：电流（mA）装订线电压（V）比较分析：很显然，实验所得的二极管伏安曲线与用Orcad仿真的理想二极管伏安曲线相差较大，但与20℃下的二极管的伏安曲线较为相近。
直流的测量实验报告
直流的测量实验报告实验目的本实验旨在探究直流电路中电压、电流、电阻以及电功率的测量方法，并加深对直流电路的了解。
实验器材- 直流电源- 万用表- 电阻- 电流表实验原理直流电路是电流方向不变的电路，电流和电压的大小相对稳定。
所使用的电源为直流电源，电流表为直流电流表。
- 电压测量方法：将万用表设为电压档位，将其正负极分别接触待测电路两端，并读取测量结果。
- 电流测量方法：将电流表接入待测电路中，读取测量结果。
- 电阻测量方法：将电阻连接在电路中，再将电阻两端用万用表测量电压，根据欧姆定律计算电阻值。
- 电功率测量方法：通过测量电压和电流，利用公式P = U \times I 计算电功率值。
实验步骤1. 准备实验器材，并确认电路连线无误。
2. 打开直流电源，调节电压到设定值。
3. 通过万用表测量电压，记录数据。
4. 通过电流表测量电流，记录数据。
5. 将电阻连接在电路中，测量电压，计算电阻值。
6. 利用测量的电压和电流值，计算电功率。
实验数据与结果在3V的电压下，电流表测量结果为0.5A。
连接电阻后测得电压为2V，根据欧姆定律可得电阻值为4Ω。
根据公式P = U \times I，计算得电功率为3V * 0.5A = 1.5W。
分析与讨论实验结果表明，在直流电路中，电流和电压的关系符合欧姆定律，电阻值可以通过电压和电流求得。
实验中测量的电功率与计算值相符，说明实验方法可行。
实验总结通过本次实验，我了解了直流电路的测量方法，并通过计算、测量确认了测量方法的准确性。
同时，我也进一步理解了电流、电压、电阻以及电功率在直流电路中的相互作用。
参考文献。
直流电机的实验报告
直流电机的实验报告2-2直流发电机一、实验目的1、掌握用实验方法测定直流发电机的各种运行特性，并根据所测得的运行特性评定该被试电机的有关性能。
2、通过实验观察并励发电机的自励过程和自励条件。
二、预习要点1、什么是发电机的运行特性？在求取直流发电机的特性曲线时，哪些物理量应保持不变，哪些物理量应测取。
2、做空载特性实验时，励磁电流为什么必须保持单方向调节？3、并励发电机的自励条件有哪些？当发电机不能自励时应如何处理？4、如何确定复励发电机是积复励还是差复励？三、实验项目1、他励发电机实验（1）测空载特性保持n=n N使I L=0，测取U0=f（I f）。
（2）测外特性保持n=n N使I f=I fN，测取U=f（I L）。
（3）测调节特性保持n=n N使U=U N，测取I f=f（I L）。
2、并励发电机实验（1）观察自励过程（2）测外特性保持n=n N使R f2=常数，测取U=f（I L）。
3、复励发电机实验积复励发电机外特性保持n=n N使R f2＝常数，测取U＝f（I L）。
四、实验设备及挂件排列顺序1、实验设备2、屏上挂件排列顺序D55-4，D31、D44、D31、D42、D51五、实验方法1、他励直流发电机（必做）按图1-2-1接线。
图中直流发电机G选用DJ13，其额定值PN＝100W，UN ＝200V，IN＝0.5A，nN＝1600r/min。
直流电动机DJ23-1作为G的原动机（按他励电动机接线）。
涡流测功机、发电机及直流电动机由联轴器同轴联接。
开关S选用D51组件上的双刀双掷开关。
Rf1选用D44的1800Ω变阻器，Rf2 选用D42的900Ω变阻器，并采用分压法接线。
R1选用D44的180Ω变阻器。
R2为发电机的负载电阻选用D42，采用串并联接法（900Ω与900Ω电阻串联加上900Ω与900Ω并联），阻值为2250Ω。
当负载电流大于0.4 A时用并联部分，而将串联部分阻值调到最小并用导线短接。
全国中学生物理竞赛事项
全国中学生物理竞赛全国中学生物理竞赛是在中国科协的领导下，由中国物理学会主办，各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动。
各项活动得到教育部的同意和支持。
竞赛的目的是促进中学生提高学习物理的主动性和兴趣，改进学习方法，增强学习能力;促进学校开展多样化的物理课外活动，活跃学习空气;发现具有突出才能的青少年，以便更好地对他们进行培养。
竞赛分为预赛、复赛和决赛。
预赛由全国竞赛委员会统一命题，采取笔试的形式，所有在校的中学生都可以报名参加。
在预赛中成绩优秀的学生由地、市、县推荐，如以参加复赛。
复赛包括理论和实验两部分。
理论部分由全国竞赛委员会统一题，满分为320分;实验部分由各省、自治区、直辖市竞赛委员会命题，满分为80分。
根据复赛中理论和实验的总成绩，由省、自治区、直辖市竞赛委员会推荐成绩优秀的学生参加决赛。
决赛由全国竞赛委员会命题和评奖。
每届决赛设一等奖50名左右，二等奖150名左右，三等奖200名左右。
此外，还设总成绩最佳奖、理论成绩最佳奖、实验成绩最佳奖和女同学成绩最佳奖等单项特别奖。
竞赛大纲2015年对《全国中学生物理竞赛内容提要》进行了修订，其中标☆仅为决赛内容，※为复赛和决赛内容，如不说明，一般要求考查定量分析能力。
力学1. 运动学参考系坐标系直角坐标系※平面极坐标※自然坐标系矢量和标量质点运动的位移和路程速度加速度匀速及匀变速直线运动及其图像运动的合成与分解抛体运动圆周运动圆周运动中的切向加速度和法向加速度曲率半径角速度和※角加速度相对运动伽里略速度变换2.动力学重力弹性力摩擦力惯性参考系牛顿第一、二、三运动定律胡克定律万有引力定律均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出) ※非惯性参考系※平动加速参考系中的惯性力※匀速转动参考系惯性离心力、视重☆科里奥利力3.物体的平衡共点力作用下物体的平衡力矩刚体的平衡条件☆虚功原理4.动量冲量动量质点与质点组的动量定理动量守恒定律※质心※质心运动定理※质心参考系反冲运动※变质量体系的运动5.机械能功和功率动能和动能定理※质心动能定理重力势能引力势能质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)弹簧的弹性势能功能原理机械能守恒定律碰撞弹性碰撞与非弹性碰撞恢复系数6.※角动量冲量矩角动量质点和质点组的角动量定理和转动定理角动量守恒定律7.有心运动在万有引力和库仑力作用下物体的运动开普勒定律行星和人造天体的圆轨道和椭圆轨道运动8.※刚体刚体的平动刚体的定轴转动刚体绕轴的转动惯量平行轴定理正交轴定理刚体定轴转动的角动量定理刚体的平面平行运动9.流体力学静止流体中的压强浮力☆连续性方程☆伯努利方程10.振动简谐振动振幅频率和周期相位振动的图像参考圆简谐振动的速度(线性)恢复力由动力学方程确定简谐振动的频率简谐振动的能量同方向同频率简谐振动的合成阻尼振动受迫振动和共振(定性了解)11.波动横波和纵波波长频率和波速的关系波的图像※平面简谐波的表示式波的干涉※驻波波的衍射(定性)声波声音的响度、音调和音品声音的共鸣乐音和噪声(前3项均不要求定量计算)※多普勒效应热学1. 分子动理论原子和分子大小的数量级分子的热运动和碰撞布朗运动※压强的统计解释☆麦克斯韦速率分布的定量计算;※分子热运动自由度※能均分定理;温度的微观意义分子热运动的动能※气体分子的平均平动动能分子力分子间的势能物体的内能2.气体的性质温标热力学温标气体实验定律理想气体状态方程道尔顿分压定律混合理想气体状态方程理想气体状态方程的微观解释(定性)3.热力学第一定律热力学第一定律理想气体的内能热力学第一定律在理想气体等容、等压、等温、绝热过程中的应用※多方过程及应用※定容热容量和定压热容量※绝热过程方程※等温、绝热过程中的功※热机及其效率※卡诺定理4.热力学第二定律※热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述※可逆过程与不可逆过程※宏观热力学过程的不可逆性※理想气体的自由膨胀※热力学第二定律的统计意义☆热力学第二定律的数学表达式☆熵、熵增5.液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数※球形液面两边的压强差浸润现象和毛细现象(定性)6.固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点7.物态变化熔化和凝固熔点熔化热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点8.热传递的方式传导※导热系数对流辐射※黑体辐射的概念※斯忒番定律※维恩位移定律9.热膨胀热膨胀和膨胀系数电磁学1.静电场电荷守恒定律库仑定律电场强度电场线点电荷的场强场强叠加原理匀强电场均匀带电球壳内、外的场强公式(不要求导出) ※高斯定理及其在对称带电体系中的应用电势和电势差等势面点电荷电场的电势电势叠加原理均匀带电球壳内、外的电势公式电场中的导体静电屏蔽，※静电镜像法电容平行板电容器的电容公式※球形、圆柱形电容器的电容电容器的连联接※电荷体系的静电能，※电场的能量密度，电容器充电后的电能☆电偶极矩☆电偶极子的电场和电势电介质的概念☆电介质的极化与极化电荷☆电位移矢量2.稳恒电流欧姆定律电阻率和温度的关系电功和电功率电阻的串、并联电动势闭合电路的欧姆定律一段含源电路的欧姆定律※基尔霍夫定律电流表电压表欧姆表惠斯通电桥补偿电路3.物质的导电性金属中的电流欧姆定律的微观解释※液体中的电流※法拉第电解定律※气体中的电流※被激放电和自激放电(定性)真空中的电流示波器半导体的导电特性p型半导体和n型半导体※P-N结晶体二极管的单向导电性※及其微观解释(定性)三极管的放大作用(不要求掌握机理)超导现象☆超导体的基本性质4.磁场电流的磁场※毕奥-萨伐尔定律磁场叠加原理磁感应强度磁感线匀强磁场长直导线、圆线圈、螺线管中的电流的磁场分布(定性) ※安培环路定理及在对称电流体系中的应用※圆线圈中的电流在轴线上和环面上的磁场☆磁矩安培力洛伦兹力带电粒子荷质比的测定质谱仪回旋加速器霍尔效应5. 电磁感应法拉第电磁感应定律楞次定律※感应电场(涡旋电场)自感和互感自感系数※通电线圈的自感磁能(不要求推导)6.交流电交流发电机原理交流电的最大值和有效值☆交流电的矢量和复数表述纯电阻、纯电感、纯电容电路感抗和容抗※电流和电压的相位差整流滤波和稳压☆谐振电路☆交流电的功率☆三相交流电及其连接法☆感应电动机原理理想变压器远距离输电7.电磁振荡和电磁波电磁振荡振荡电路及振荡频率赫兹实验电磁场和电磁波☆电磁场能量密度、能流密度电磁波的波速电磁波谱电磁波的发射和调制电磁波的接收、调谐、检波光学1. 几何光学※费马原理光的传播反射折射全反射光的色散折射率与光速的关系平面镜成像球面镜成像公式及作图法※球面折射成像公式※焦距与折射率、球面半径的关系薄透镜成像公式及作图法眼睛放大镜显微镜望远镜※其它常用光学仪器2.波动光学光程※惠更斯原理(定性)光的干涉现象双缝干涉光的衍射现象※夫琅禾费衍射※光栅※布拉格公式※分辨本领(不要求导出)光谱和光谱分析(定性)※光的偏振※自然光与偏振光※马吕斯定律※布儒斯特定律近代物理1.光的本性光电效应※康普顿散射光的波粒二象性光子的能量与动量2.原子结构卢瑟福实验原子的核式结构玻尔模型用玻尔模型解释氢光谱※用玻尔模型解释类氢光谱原子的受激辐射激光的产生(定性)和特性3.原子核原子核的尺度数量级天然放射性现象原子核的衰变半衰期放射线的探测质子的发现中子的发现原子核的组成核反应方程质能关系式裂变和聚变质量亏损4.粒子"基本粒子" 轻子与夸克(简单知识)四种基本相互作用实物粒子具有波粒二象性※物质波※德布罗意关系※不确定关系5.※狭义相对论爱因斯坦假设洛伦兹变换时间和长度的相对论效应多普勒效应☆速度变换相对论动量相对论能量相对论动能相对论动量和能量关系6.※太阳系，银河系，宇宙和黑洞的初步知识.单位制国际单位制与量纲分析数学基础1. 中学阶段全部初等数学(包括解析几何).2. 矢量的合成和分解，矢量的运算，极限、无限大和无限小的初步概念.3.※微积分初步及其应用:含一元微积分的简单规则;微分:包括多项式、三角函数、指数函数、对数函数的导数，函数乘积和商的导数，复合函数的导数。
【原创精品】物理竞赛实验试题
物理竞赛实验试题（一）姓名________ 得分______测量空气中的声速[仪器用具] 声速测定仪、功率函数发生器、示波器等；[要求] 1.学习测量空气中声速的原理和方法；2.用极值法测声速；3.用相位法测声速；测定金属的杨氏摸量（光杠杆法）[仪器用具]测定杨氏模量专用装置一套（包括光杠杆、砝码、镜尺组）、带刀口的米尺、钢板尺、螺旋测微器等。
[要求]1.写出实验方案及主要实验步骤；2.记录测量的原理数据以及各项测量所采用仪器用具；3.计算并给出测量结果，并指出对测量误差贡献最大的因素；固体线膨胀系数测量[仪器用具]EH-3型热学实验仪、铜棒、千分表；[要求]1.了解热膨胀现象2.测量固体线膨胀系数在气轨上研究瞬时速度[仪器用具]气轨、滑块、光电计时器（包括光电门）、不同宽度的U 形挡光片、不同厚度的垫块、游标卡尺；[要 求]1.将光电固定于A 点，测定不同s σ的挡光片自P 点由静止开始自由下滑，经过光电门时从A 点开始在s σ区域内的平均速度v -，作v t σ--图，将图线线性外推以求得A v ，并用线性回归（最小二乘法）求A v 。
2.改变气轨的倾斜角度β（小角度），重复上述实验；3.改变A 点与P 点的距离l ,重复上述实验；4.上述所有实验中的各组数据都需要多次测量；5.写出实验原理及主要实验步骤；观测电容特性[仪器用具] 两个电容（其中一个为电解电容，电容值约为几十微法；另一个电容值约为0.06F μ）、电阻箱、直流电源、信号发生器、数字万用电表、示波器、导线、开关等[要 求]1.使用数字万用电表直流电压量程观察RC 电路中电容的充、放电现象；2.用示波器观察RC 电路充放电现象；⑴先观察信号源输出的方波信号，信号源频率为80f Hz =，注意满足“共地”，使示波器的接地端和直流电源的接地端连在一起。
⑵观察c u ，将c u 接到示波器的输入通道进行观察，连接电路时同样需要注意满足“共地”，选取较慢的扫描时间进行观测。
测量电源的电动势和内阻实验报告
测量电源的电动势和内阻实验报告测量电源的电动势和内阻实验报告引言：电源是我们日常生活中不可或缺的电气设备，它为各种电子设备提供所需的电能。
然而，电源的电动势和内阻是影响电源性能的重要参数。
本实验旨在通过测量电源的电动势和内阻，探究电源的特性，并分析其对电路的影响。
一、实验目的：1. 测量电源的电动势和内阻；2. 理解电源的特性，探究其对电路的影响。
二、实验仪器和材料：1. 直流电源；2. 变阻器；3. 电压表；4. 电流表；5. 连接线。
三、实验步骤：1. 将直流电源连接至电路板上的正负极；2. 将变阻器连接至电路板上，调节变阻器的阻值；3. 通过连接线将电压表并联至电路板上，测量电源的电动势；4. 通过连接线将电流表串联至电路板上，测量电源的输出电流；5. 根据测量结果计算电源的内阻。
四、实验结果与分析：通过实验测量，我们得到了电源的电动势和内阻的数值。
电动势是指电源提供给电路的电压，它决定了电流的大小。
内阻是电源内部的电阻，它会降低电源输出的电压。
实验结果显示，电动势随着电流的增大而略微下降，而内阻则随着电流的增大而增加。
这说明电源的电动势和内阻与电流之间存在一定的关系。
电动势和内阻是电源的重要特性，它们影响着电源的性能。
电动势越高，电源输出的电压越稳定，能够满足更多电子设备的需求。
而内阻越低，电源输出的电压衰减越小，能够更有效地传输电能。
因此，在选择电源时，我们应该关注其电动势和内阻的数值，以满足不同电路的需求。
五、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了电源的电动势和内阻，并通过实验测量得到了它们的数值。
电动势和内阻是电源的重要参数，它们决定了电源的性能和适用范围。
在实际应用中，我们应该根据电路的要求选择合适的电源，以确保电路正常运行。
通过本实验，我们不仅学习了测量电源的电动势和内阻的方法，还深入理解了电源的特性和对电路的影响。
这对我们今后的学习和工作都具有重要意义，为我们进一步深入研究电源和电路提供了基础。
他励直流电机实验报告
他励直流电机实验报告实验目的：通过实验，了解直流电机的基本结构、工作原理与特性，掌握直流电机的运转条件及其调速原理。
熟练掌握测定直流电机电动势、工作特性及调速特性的方法和技术手段。
实验原理：直流电机的基本结构是由电动机主体、电刷、电刷架、转子、轴承、端盖、上下盖板、绕组以及电气接线等部分组成。
直流电机在工作时，电刷将电磁铁磁场中变化的磁通量切割，形成电动势并作用在转子上产生转矩，使直流电机旋转。
直流电机有两种调速方式：1. 增加电源电压，可以使直流电机的转速加快；2. 改变磁通量产生的力矩或者铁心中的磁场分布，调节转矩、速度以改变转速。
实验器材：电动励磁台、电流表、电压表、转速表、直流电机。
实验步骤：1. 将电动励磁台并联某一个稳压稳流电源，计算电路参数，使得直流电机的额定电压和额定电流分别为 $V_r$ 和 $I_r$。
2. 调节电动励磁台电压 $U_e$，使得直流电机的空载转速 $n_0$ 等于设定的转速$n_d$。
a. 直流电机的额定电压 $V_r$；4. 根据实验数据，计算出直流电机的电动势 $E_a$、电枢电阻 $R_a$、电机负载转矩 $T_L$、电机效率 $\eta$ 等物理量，并绘制出电机的负载特性及其调速特性曲线。
实验结果：1. 直流电机的额定电压 $V_r$ 为 $220V$，额定电流为 $2A$。
4. 测得直流电机在不同负载下，电流、电压、转速等物理量如下表所示：| 负载电流 $I_L$ | 负载电压 $V_L$ | 转速 $n$ || --- | --- | --- || 0.3A | 218V | 1415r/min || 0.6A | 215V | 1410r/min || 0.9A | 207V | 1403r/min || 1.2A | 195V | 1387r/min |5. 根据上述数据计算得到直流电机的电动势 $E_a$ 为 $120V$，电枢电阻$R_a$ 为$2.3Ω$，电机负载转矩 $T_L$ 在不同负载下分别为$3.82N·m$、$7.68N·m$、$11.05N·m$、$14.38N·m$，电机效率 $\eta$ 在不同负载下分别为 $66.4\%$、$67.9\%$、$68.1\%$、$67.3\%$。
晶闸管-直流调速系统参数和环节特性的测定
晶闸管-直流调速系统参数和环节特性的测定晶闸管-直流调速系统是一种广泛应用于工业生产和家庭生活中的电力控制系统。
它可以实现电机的速度调节和转矩控制，具有功率输出大、效率高、控制精度高等优点。
为了保证系统的正常工作，需要对其参数和环节特性进行测定。
一、系统参数测定1.负载特性测定直流电动机的负载特性是指在一定转速下，电动机所承受的负载变化情况。
测定负载特性可以确定电机最大输出转矩和转速范围，在调试和设计系统时非常重要。
方法是在恒定的电源电压下，改变电动机的负载，记录电机的转速和输出电流，绘制出电流—负载特性曲线。
2.电机特性参数测定晶闸管的特性参数包括导通压降、阻断电流、阻断电压等。
这些参数决定了晶闸管的工作稳定性和可靠性。
测定方法是在恒定电源电压下，改变晶闸管的控制角度和负载电流，记录晶闸管的电压和电流变化情况，绘制出电压—电流特性曲线，并计算出各参数。
二、环节特性测定1.直流电机转速测量直流电机的转速测量方法有机械式和电子式两种。
机械式测量方法是通过负载轴上的速度计测量电机转速，但其精度较低。
电子式测量方法利用霍尔元件或光电传感器检测旋转轴上的标志物，通过计算时间差得出转速，精度较高。
2.晶闸管控制角度测定晶闸管的控制角度是指晶闸管导通的角度，决定了电机的输出功率。
测定方法是通过信号发生器和示波器调节晶闸管的触发信号和工作状态，记录电路波形并计算控制角度。
电机的电流测量是直流调速系统中非常重要的环节，指示了电机的负载情况。
测量方法有磁通电流法、电阻电压法和电流传感器法等。
其中电流传感器法精度较高，可以实现远距离在线监测。
总之，对于晶闸管-直流调速系统而言，系统参数和环节特性的测定非常关键，可以保证系统的稳定性和可靠性。
因此，需要选用适当的仪器设备和测量方法，并定期进行检查和维护。
山东物理竞赛大纲的24个实验是什么
山东物理竞赛大纲的24个实验是什么？
1. 实验误差
2. 学习使用数字万用电表
3. 制流和分压电路
4. 学习使用示波器
（以上4个实验内容贯穿到各实验中，不单独出考题）
5. 测定金属的杨氏模量
6. 研究单摆的运动特性
7. 测量空气中的声速
8. 测定冰的熔化热
9. 测定直流电源的参数并研究其输出特性
10. 磁电式直流电表的改装
11. 测量非线性元件的伏安特性
12. 直流平衡电桥
13. 观测电容特性
14. 黑盒子
15. 测量温度传感器的温度特性
16. 测量热敏电阻的温度特性
17. 用霍尔效应测量磁场
18. 发光二极管的光电特性
19. 测定玻璃的折射率
20. 测量薄透镜的焦距
21. 光的干涉现象
22. 研究光的夫琅禾费衍射现象
23. 调节分光计并用掠射法测定折射率
24. 观测氢原子的光谱
5
|评论。
全国中学生物理竞赛实验指导书涉及到的34个实验及相关器材.doc
《全国中学生物理竞赛实验指导书》涉及到的34个实验及相关器材1、实验误差不需要器材，但需要了解相关误差理论。
2、在气垫导轨上研究瞬时速度气轨、滑块、光电计时器（包括光电门）不同宽度的U型挡光片，不同厚度的垫块，游标卡尺。
3、测定金属的杨氏模量测定杨氏模量专用装置一套（包括光杠杆、砝码、镜尺组）带有道口的米尺、钢板尺、螺旋测径器等。
（二）用CCD成像系统测定杨氏模量器材测定杨氏模量专用支架、显微镜及支架、CCD成像系统（CCD摄像机及支架、监视器）米尺（带道口）螺旋测径器。
4、研究单摆的运动特性单摆装置，带卡口的米尺，电子停表，光电计时器（现在实验室就有）5、气垫导轨上研究碰撞过程中动量和能量变化气轨，光电计时器，带有黏合器和碰簧的滑块，骑码，U形挡光片，游标卡尺，电子天平。
6、测定空气中的声速声速测定仪（包含压电陶瓷换能器）功率函数发生器，示波器等。
7、弦线上的驻波实验弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测线圈各一个、1k g砝码和6根不同线密度的吉他弦），信号（功率函数）发生器一台，双踪示波器一台，螺旋测径器，米尺（长度大于80cm）电子天平（或物理天平）三通接头，水准泡等。
8、测定冰的融化热量热器，电子天平，数字温度计，冰，冷、热水，烧杯，停表，干燥的布9、测定固体的线膨胀系数管式恒温电炉（或者管式蒸汽加热恒温炉），温度自动控制器，数字温度计，千分表，米尺，待测样品。
10、测定液体的热容测定液体比热容的专用实验装置，数字温度计两台，电子天平，停表，热水和冷水，待测饱和热食盐水，饱和冷食盐水，自来水。
11、学习使用数字万用电表数字万用电表，直流稳压电源，干电池，电阻，电阻箱，变阻器等。
12、制流和分压电路直流稳压电源，变阻器两个（全电阻值分别为100Ω和1000Ω），电阻箱一个，多圈电位器一个（1000Ω，带有电阻比显示），数字万用电表两块，导线开关等。
13、测定直流电源的参数并研究其输出特性1号干电池一节，数字万用电表两块，电阻箱，定值电阻，开关，导线等。
第届全国中学生物理竞赛实验篇
第28届全国中学生物理竞赛实验篇直流电源特性的研究一、题目：一直流待测电源E;开路电压小于2V..X1利用所给仪器;自组电压表、并测量待测电源E的开路电压；X2利用所给仪器;测量待测电源E的短电流..X二、仪器：直流待测电源E;六位电阻箱二台;标称值350欧姆的滑线变阻器一台;标称值3V X直流电源电压源E一台;准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表A一台;准确度等1级0.5级指针式多量程直流电流表A一台;准确度等级1.5级指针式检流计G一台;开2关、导线若干..三、说明：1.待测电源E具有非线性内阻;不适用U-I曲线外推法测量；X2.测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表A和电阻箱自组；13.标称值3V直流电压源E由两节1号干电池、15欧姆保护电阻串联构成；4.所画测量电路中的待测电源E、3V直流电压源E、电流表1A、电流表2A需用“+”X和“—”标明其正负极性；5.检流计G两接线端子上并联两个保护二极管;作为平衡指示器使用时;可以不适用串联保护电阻..如果测试中需要用检流计G判断电流是否为0时;应说明检流计G指示为0的判断方法或者判断过程..四、要求：17分利用所给器材、测量100微安电流表内阻;并将100微安电流表改装成2.00V量程的电压表、要求画出测量内粗的电路图;简述测量原理;给出测量结果；2.15分画出测量待测电源X E 的开路电源的电路图;简述测量待测电源X E 开路电压的原理和步骤..2.26分连接电路、测量并记录必要的数据;标明待测电源X E 开路电压的测量值..3.15分画出测量待测电源X E 短路的电路图;并简述测量待测电源X E 短路电流的原理和步骤..3.27分连接电路、测量并记录必要的数据;写出待测电源X E 短路电流的测量值..光电效应的实验研究一、概述金属及其化合物在光照射下发射电子的现象称为光电效应..爱因斯坦指出;一束光就是一束以光速运动的粒子流;这些粒子就称为光子;频率为v 的光的每一个光子所具有的能量为hv ;它不能在分割;而只能整个地被吸收或产生出来..根据能量守恒定律;当金属中的电子从入射光中的能量后;就获得能量hv ;如果hv 大于该金属的电子逸出功A ;这个电子就可以从金属中逸出;叫做光电子;且有：该式成为爱因斯坦光电效应方程..逸出功A 是指一个电子脱离金属表面时所需做的最小功;212m m υ是光电子从金属表面逸出时所具有的最大初动能..h 是普克朗常数..由方程可知;能够使某种金属产生光电子的入射光;其最低频率0v 应由该金属的逸出功决定;0v 称为截止频率..而照射光的光强是由单位时间到达单位垂直面积的光子数决定的;光强越大;逸出的光电子数越多..利用光电效应原理制成的光电管将能光信号转化为电信号..光电管的示意图为：;其中K 为阴极;光照后可发射光电子；A 为阳极;加正电压时手机光电子..负电压时阻止光电流..光电管的主要特性有：1. 伏安特性：当照射光的频率和光强一定时;光电流随两极间电压变化的特性称为伏安特性..用不同强度的光照射光电管时;克的不同的伏安特性曲线..极间电压为零时;光电流并不为零..当光电管加反向电压一定值a U 时;光电流才为零;||a U 称为截止电压..2.光电特性：当照射光的频率和两极间电压一定时;饱和光电流H I 随找射光强度变化的特性称为光电特性..3.光电管的截止电压a U 与光照频率v 有关;测出不同频率光照射下光电管的截止电压a U ;画出||~a U v 的关系图;从而根据光电效应方程;可由图线求出普克朗常数h 、阴极材料的截止频率0v 和逸出功A ..二、仪器用具1.装在暗盒中的光电管附有挡光盖一只；2.高压汞灯及其电源一套附有挡光盖；3.滤光片一组其透射光的中心波长λ分别为365nm 、405nm 、436nm 、546nm 、577nm ；4.光阑一组直径φ=2mm ;4mm ;8mm ；5.直流稳压电源1E 一个30V 稳压恒流电源;已调至稳压状态;显示“CV ”；6.电位器R 一个3.3k Ω;3W ；7.专用微电流计G一个及专用电缆线它是试验仪中的微电流测量部分;用于测量光电管所产生的光电流;电缆线实际是两条线;当用电缆线将实验仪背面的“微电流输入”与光电管暗盒背面的“K ”接通时;G就串联在电路中;电流量程为810-、910-、1010-、1110-、1210-、1310-A ..实验仪还有一个测量普克朗常数h 时要用到的2~2V -+电源2E 及电压调节旋钮;仪器面板见使用说明； 8.直流电压表V一个0.5级;0~15~30V ；9.光具座一个附有标尺； 10.单刀开关1k 一个；11.双刀双掷换向开关2k 一个12.导线若干三、实验题目及要求1.测定光电管的伏安特性14分1画出实验电路图;注明所用仪器符号； 2简述实验方案或主要步骤；3连接电路;选择436nm 的滤光片使照射光波长436nm 的单色光;用8nm φ=的光阑固定光强;光源与光电管间的距离s 调为40.0cm ;改变光电管极间的电压AK U 3V~-30V ;合理选择电压表和电流计量程在9111010A ---范围内选;测量若干组电压AK U 与电流I 的值； 4在直角坐标纸上同一坐标系中作出~AK U I 图..注：测量时不准用实验仪内的2~30V -+电源;必须用所给的直流稳压电源等自组测量电路；实验仪中的电流测量部分作微分电流计使用.. 2.用“零电流”法则定普克朗常数h 及从图线上求出截止频率0v ;并计算阴极材料的逸出功A ..16分 “零电流”法是直接将各谱线光照射下测得的电流为电流为零时对应的电压Ak U 的绝对值作为截止电压a U ..1推导测量普克朗常数的实验公式;简述实验原理；2光电管用实验仪的2~2V -+电压输出端供电;用专用线连接电路;简述实验步骤； 3固定30.0s cm =;4mm φ=;电流计量程用1210-档;用不同的滤光片以改变照射光的频率;在电流0I =及其两边各测两组共五组数据;以确定各自对应的截止电压a U 值； 4作||~a U v 图5根据||~a U v 图得出普克朗常数h 的值要有计算过程；6根据||~a U v 图得出截止频率0v ;并计算光电阴极材料的逸出功A .. 注：这部分测量时要求用实验仪内的2~2V -+电源、电压表和电流计..四、注意事项1使用光电管和汞灯光源的挡光盖;不要使光电管暴露在强光下；不要用眼睛直视汞灯发出的光换光阑和滤光片时;先将汞灯的遮光盖盖上2防止滤光片及光阑污染或打碎3指针式电压表如接错位置或正负极;指针反转会损坏仪表 4调节到位后;读取数据宜迅速实验一参考答案及评分标准本题共30分1.7分利用100微安电流表和电阻箱改装成2.00V 量程的电压表;利用所给元件设计该电压表的效验电路..要求画出测量内阻的电路图、测量原理和结果；自组电压表的示意图和元件的数值..内阻测量采用电流半偏转法;电路如图;1R 和2R 为电阻箱;先把1R 调30k 欧姆;闭合1S ;断开2S ;调节电阻箱1R 使得100微安电流表满偏;然后闭合2S ;调节2R 使得100微安电流表半偏转;此时2R 的阻值为电流表的内阻值RG .. 实测值电流表半偏时;22500R =欧姆..严格的说;当2S 闭合后;回路总电阻会降低;当2R RG =时;回路总电阻减小了0.5RG ;应该回路总电阻加上补偿;即在1R 上增加20.5R ..此方法称为：回路总电阻补偿的电流半偏法..回路总电阻补偿的电流半偏法实测值;22700R =欧姆.. 改装后电压表电路图为电流表内阻以实际为准： 1.620.06V ±;5分 1.620.08V ±;4分 1.620.1V ±;3分3.12分画出测量电源X E 短路电流的电路图;简述测量电源X E 短路电流的原理和步骤.. 评分：电路图评分：1电路图合理、正确;3分 使用误差大的方法如：a ：利用滑线变阻器比例进行计算；b ：利用3V E =标称值计算；1分 2两个电源极性均正确;2分 3短路电流测量结果 14.50.5A m ±;7分 14.50.6A m ±;6分 14.50.7A m ±;4分 14.50.8A m ±;2分少于三位有效数字;扣1分 电源结构：一、待测电源EX 为非线性内阻电源;结构如下： 二、标称3V 直流电压源E 结构如下： 评分标准：电表内阻测量可以采用其它方法： 1电路图及测量原理合理、正确;3分 使用误差大的方法如：a ：用毫安表检测100毫安电流变化；b ：用30K 测量微安表内阻；c ：使用E=3V 标称值计算内阻；d ：使用滑线变阻器比例阻值比例或阻值计算；各1分 2改装电压表图和参数正确;1分有其中之一错误;0分 3内阻测量结构； 2700100±欧姆;3分 2700200±欧姆;2分 2700300±欧姆;1分211分画出测量待测电源X E 开路电压的电路图;简述测量待测电源X E 的开路电压的原理和步骤..调节滑线变阻器W ;当开关1S 闭合、断开时;检流计G 指针不动时检流计指示为0;电压表的示值即为测电源EX 的开路电压值.. 1电路图合理、正确;3分 使用误差大的方法如：a ：利用滑线变阻器比例进行计算；b ：利用3V E =标称值计算；1分 2说明补偿原理;1分3标明两个电源极性;1分 4开路电压表测量结果 1.620.04V ±;6分实验试题二参考答案及评分标准本题共30分1.测定光电管的伏安特性14分 1.1实验电路图3分 1.2实验步骤3分①将加挡光盖的汞灯及光电管安装在光具座上;使二者的输出、输入口正对;调40.0s cm =;用专用电缆线将光电管与实验仪的“微电流输入”连接;接通汞灯及实验仪预热；②按电路图接线..电压表选30V 档;在光电管入光孔上加8mm φ=光阑及436nm 滤光片;选量程最大档;微电流计调零后开试测;确定用1010A -或1110A -档测量；③用2K 使光电管加反向电压;改变电位器R ;测量AK U 为3~0V 对应的光电流I ;然后用2K 加正向电压;测0~30V 对应的光电流；④将光阑换为4nm φ=;2mm ;重复③;测量AK U 、I 值.. 1.3数据记录5分1.4~AK U I 图3分2.测定扑克常数、截止频率及逸出功16分光电效应方程为：212m hv m A υ=+ 1当光电管两极电压达到截止电压时;有：212m a m eU υ= 2截止频率的定义为：0A hv = 3实验原理：由式4可知;测出不同频率光照射光电管的截止电压a U 与照射光频率v 的关系直线;则由直线的斜率K 可以求出普克朗常数h eK =;直线与横轴的截距为截止频率0v ;由式3可以求出逸出功A .. 2.2实验步骤2分1用专用连接线将点光管电压输入端与实验仪电源输出端连接;使用2~2-+2~0-V 档； 2选定光阑=4mm φ;30.0s cm =..将光电管与实验仪内的微电流计G用专用电缆线连接..然后断开连接A 的导线;旋转“电流调零”妞;使电流指示为零..或将调零/测量开关切换为“调零”;旋转“电流调零”钮;使用电流指示为零.. 3分别将365nm λ=;405nm ;436nm ;546nm ;577nm 的滤光片装在光电管进光口上;从低到高调节电压;测量并记录光电流为零及两边的5组数据;确定使光电流为零的截止电压a U ..4电流计用1210-或1310A -档.. 2.3数据记录5分 4mm =||~a U v 2.5计算普克朗常数h 3分 斜率：1514141.7900.520 1.2704.2310V/Hz (8.005.00)10 3.0010K --===⨯-⨯⨯; 2.6读取光电管极阴材料的0v 及计算逸出功A 2分从||~a U v 图线的横轴截距得140 3.7610Hz v =⨯;190 2.5510 1.59V A hv J e -==⨯= 评分细则：1.1电路图中不用2k 换向;其他均正确;给2.5分；电压表位置错或没有;扣1分；检流计位置错或没有;扣1分；分压错;扣1分；无分压;0分..1.2步骤中涵盖两项内容;给2分；1项;给1分；满3项;2.5分..1.31根据每台仪器的实际电流值来判断数据的准确性;变化趋势正确;3V -;0V ;2V ..20V 和30V 的数据偏离在20%之内;5分；其余按照偏离程度;酌情给分；超出50%;0分；量程错;扣1分..2有效数字记录有错;扣1分； 1.4~AK U I 图中1图名、λ;S 、φ出现一项;0.5分；2坐标轴标度、物理量及单位各0.5分；3曲线光滑连续各0.5分；少1项;扣1分；自变量、因变量错;扣0.5分..2.1写出212m a m eU υ=;0A hv =;0()a h U v v v=-;h eK =;四个公式;1分；写出其中2或3个给0.5分.. 2.21G调零;1分2步骤全对;1分；涵盖两项以上内容;0.5分3a U 数值偏离实际值30%之内;有效数字正确;4分；大于30%;0分.. 根据每台仪器的a U 数据来判断数据的准确性;10%之内;5分；其余按照偏离程度;酌情给分;超出30%;0分.. 2.4||~a U v 图中1直线、光滑;1分； 2特征点;1分； 3坐标轴标度;1分..2.51K 竖直在15(2.96~5.50)10-⨯;有过程计算式;1分；2h 数值在34(6.000~7.252)10J s -⨯;1分；有效数字错;扣0.5分；无单位;扣0.5分； 2.610v 在14(3.40~4.10)10Hz ⨯;单位正确;1分；2A 在19(2.25~2.71)10J -⨯或(1.41~1.69)V e ;1分;A 必须有算式;且单位正确..。
全国中学生物理竞赛实验指导书涉及到的34个实验及相关器材
《全国中学生物理竞赛实验指导书》涉及到的34个实验及相关器材1、实验误差不需要器材，但需要了解相关误差理论。
2、在气垫导轨上研究瞬时速度气轨、滑块、光电计时器（包括光电门）不同宽度的U型挡光片，不同厚度的垫块，游标卡尺。
3、测定金属的杨氏模量测定杨氏模量专用装置一套（包括光杠杆、砝码、镜尺组）带有道口的米尺、钢板尺、螺旋测径器等。
（二）用CCD成像系统测定杨氏模量器材测定杨氏模量专用支架、显微镜及支架、CCD成像系统（CCD摄像机及支架、监视器）米尺（带道口）螺旋测径器。
4、研究单摆的运动特性单摆装置，带卡口的米尺，电子停表，光电计时器（现在实验室就有）5、气垫导轨上研究碰撞过程中动量和能量变化气轨，光电计时器，带有黏合器和碰簧的滑块，骑码，U形挡光片，游标卡尺，电子天平。
6、测定空气中的声速声速测定仪（包含压电陶瓷换能器）功率函数发生器，示波器等。
7、弦线上的驻波实验弦音计装置一套（包括驱动线圈和探测线圈各一个、1k g砝码和6根不同线密度的吉他弦），信号（功率函数）发生器一台，双踪示波器一台，螺旋测径器，米尺（长度大于80cm）电子天平（或物理天平）三通接头，水准泡等。
8、测定冰的融化热量热器，电子天平，数字温度计，冰，冷、热水，烧杯，停表，干燥的布9、测定固体的线膨胀系数管式恒温电炉（或者管式蒸汽加热恒温炉），温度自动控制器，数字温度计，千分表，米尺，待测样品。
10、测定液体的热容测定液体比热容的专用实验装置，数字温度计两台，电子天平，停表，热水和冷水，待测饱和热食盐水，饱和冷食盐水，自来水。
11、学习使用数字万用电表数字万用电表，直流稳压电源，干电池，电阻，电阻箱，变阻器等。
12、制流和分压电路直流稳压电源，变阻器两个（全电阻值分别为100Ω和1000Ω），电阻箱一个，多圈电位器一个（1000Ω，带有电阻比显示），数字万用电表两块，导线开关等。
13、测定直流电源的参数并研究其输出特性1号干电池一节，数字万用电表两块，电阻箱，定值电阻，开关，导线等。
直流电机的转速检测及电路设计
摘要在电气时代的今天，电动机在工农业生产与人们日常生活中都起着十分重要的作用。
直流电机作为最常见的一种电机，具有非常优秀的线性机械特性、较宽的调速范围、良好的起动性以及简单的控制电路等优点，因此在社会的各个领域中都得到了十分广泛的应用。
系统主要功能是：AT89C51单片机接受霍尔传感器传来的脉冲信号，单片机根据外部中断，以及内部定时器进行计数计算出电机转速送到LED并显示，外部装有蜂鸣器电路，在超速或低俗过低都会停止电动机，蜂鸣器发音，显示器不显示，从实用角度看，评价一个系统实用价值的重要标准，就是这个系统对社会生活和科技观念有多大的贡献。
本设计以单片机为核心设计一个电动机转速测定及数据显示控制系统，要求对转速范围在0-3000r/min的直流调速电动机进行测量并显示，转速数据显示精度要达到转速个位数，有转速高、低限报警提示。
本设计使用6V直流电机。
将霍尔传感器产生的脉冲信号输入到单片机外部中断0口，单片机工作在内部定时器工作方式0，对周期信号进行计数，调用计算公式计算出转速，调用显示程序在LED上，其主要内容是单片机部分主要完成电机转速的测量，LED显示部分主要是把转速显示出来，显示范围在0-3000r/min之间。
本设计主要研究直流电机的控制和测量方法，效率高，电路简单，使用也比较广泛，测速系统采用集成霍尔传感器敏感速率信号，具有频率响应快、抗干扰能力强等特点。
从而对电机的控制精度、响应速度以及节约能源等都具有重要意义。
关键词：单片机霍尔IC传感器 , DAC0832 直流电动机转速流程图A/D 和D/A转换器目录摘要 (2)第一章：引言 (5)第二章：系统功能分析 (7)2.1 系统功能概述 (7)2.2 系统要求及主要内容 (7)2.3 系统技术指标 (7)第三章：系统总体设计 (8)3.1 硬件电路设计思路 (8)3.2 软件设计思路 (9)第四章：硬件电路设计 (8)4.1 单片机描述 (12)4.1.1 AT89C51引脚及作用 (12)4.1.2 ULN2003引脚图及功能 (13)4.2 外围电路设计 (14)4.2.1时钟电路 (14)4.2.2复位电路 (14)4.2.3测速电路 (15)4.2.4报警电路 (16)4.2.5显示电路 (16)4.2.6 74HC573引脚图及功能 (18)第五章：软件电路设计 (20)第六章：系统调试 (23)6.1 硬件调试 (23)6.2 软件调试 (24)6.3 综合调试 (24)6.4 故障分析与解决方案 (24)6.4.1 故障出现情况 (24)6.4.2 解决方案 (25)第七章：结论 (30)参考文献 (31)致谢 (28)附录 (29)第一章引言电子技术的高速发展，促使直流电机调速逐步从模拟化向数字化转变，特别是单片机技术的应用，使直流电机调速技术进入到一个新的阶段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测定直流电源的参数并研究其输出特性
【目的要求】
1. 用伏安法测定干电池的输出电压随电流变化的规律，并测定电池的电动势和内阻
2. 测量电池的负载功率特性
3. 学习用作图法处理实验数据 【实验原理】
1. 描绘干电池的伏安特性曲线，并测定电源的电动势和内阻
由于电表不能看成理想电表，因此电流表外接时，电压的测量为不准确值，此时测得的电源内阻为电源与电流表的串联电阻；电流表内接时，测得的电源内阻为电源与电压表的并联电阻。
为减小实验误差采用电流表内接电路，如右图一所示。
假设电表为理想电表有：
U E Ir =-
测出多组路端电压与电流值，并作出U I -图像，如图二所示。
根据图像可得纵轴的截距为电源的电动势。
直线的斜率为电源的内阻值。
2. 测量干电池的负载功率随负载变化的规律
如图三所示：由于电流表的内阻不能忽略，且和电源内阻相差不大，故本实验采用一定值电阻和一电压表并联的方法测量电流，这样的测量减小电流表在电路中带来的误差。
从而用得到的电压与电流值计算R L 上
的功率随电阻R L 的变化情况。
且此处的0R 可其一定的保护作用 【实验仪器】
UT39A 万用表 干电池 5.1Ω标准电阻 导线 面包板 开关 【实验步骤】
1. 测量干电池的电动势
用数字万用表的电压挡直接测量电源的电动势E 2. 描绘干电池的伏安特性曲线
（1） 按图一连接电路（注意合上开关前，变组箱电阻应最大） （2） 调节变组箱组值，测量并记录U I 、值 （3） 画U I -曲线，通过图线得出E ，r 的值 3. 测量干电池的负载功率随负载变化的规律
（1） 按图三连接电路，另0R =5.1Ω
（2） 调节R L 阻值，R L 取0r R +的3～4倍逐渐较小到0r R +的一半左右，记录此时
两电压表的读数。
并作L L P R -图像，判断变化规律
【数据处理】（实验数据来自胡毓文） 1.用万用表直接测得电源电压为E=1.415V 2.定U —I 曲线，并得出电源电动势和内阻 U/V 1.259 1.248 1.237 1.225 1.209 1.195 1.177 1.139 1.117 1.063 0.938 I/mA 96.4
107.1 116.4 127.1 140.7 156.2 178.3 210.0 230.0 290.0 460.0
根据图像可得
电源的电动势为 1.35E V = 电源内阻为 0.91r =Ω
利用最小二乘法可得： 1.3370.898U I =+ 即： 1.337E V = 0.898r =Ω
4. 描绘负载功率随负载电阻变化的关系。
（本组数据来自李乐章）
0 5.1R =Ω
/L R Ω 9.9 8 7 6 5.8 5.6 5.4 5.2 5.0 4.8 3.0 2.0 1.0 /L U V 0.895 0.835 0.787 0.751 0.726 0.714 0.701 0.689 0.675 0.717 0.514 0.425 0.307 0/U V 0.444 0.499 0.544 0.576 0.598 0.609 0.621 0.632 0.644 0.608 0.792 0.875 0.982 0/I A
0.087 0.098 0.107 0.113 0.117 0.119 0.122 0.124 0.126 0.119 0.155 0.172 0.193 /L P mW
77.8
81.8
84.2
84.9
84.9
85.0
85.5
85.4
85.3
85.3
79.7
73.1
59.3
由右图5可知，L R 上的功率随着，L R 的增大，先增大后减小。
该当 5.4L R =Ω时，
其上的功率最大。
【误差分析】
（1） 由于电压表的存在，在测量电源内阻时，使得测量结果偏小，电动势的测量结
果也偏小
（2） 电池在实验过程中放电，造成电源的内阻变大。
（3） 电阻箱（长时间用过的电阻箱）的接触电阻不能忽略。
（4） 电源放电时，尤其是电流较大时，温度变化，影响电源的电动势和内阻。
【说明】
（1） 该干电池为旧电池为宜，因为此时电池内阻较大，绘制的伏安特性曲线不至于太平，
随外电阻的变化，其路端电压变化较大些。
（2） 在此实验中电流不能太大，而且不能长时间通电，不然会影响被测量电源的内阻。
（3） 本实验不可以用磁电式电表直接测量电源电动势，但可以用数字万用表直接测量，
因为数字万用表的电压挡内阻一般大于10M Ω
（4） 用作图法处理数据得到的电源的电动势和内阻的有效位数为2-3位，而用最小二成
法处理数据可以有4位有效数字。
（5） 根据L L P R -图像也可以得到电源的内阻值，但这种方法得到的结果不够准确。
且如
果用电流表外接法来测量的话，误差甚至超过100%
（6） 在作L L P R -图像时，即将到达最大值附近应取L R 的值密集些。