大学物理实验(第一册)思考题
大学物理实验思考题完整版(淮阴工学院)
实验一:物体密度1、量角器的最小刻度是0.5.为了提高此量角器的精度,在量角器上附加一个角游标,使游标30个分度正好与量角器的29个分度的等弧长。
求:(1、)该角游标的精度;(2、)如图读数答案:因为量角器的最小刻度为30’.游标30分度与量角器29 分度等弧长,所以游标精度为30/30=1,图示角度为149。
45’2、测定不规则的固体密度时,若被测物体浸入水中时表面吸附着水泡,则实验结果所得密度值是偏大还是偏小?为什么?答案:如果是通过观察水的体积的变化来测量不规则物体的体积,那么计算的密度会减小,因为质量可以测出,而吸附气泡又使测量的体积增大(加上了被压缩的气泡的体积)所以密度计算得出的密度减小实验二:示波器的使用1、示波器有哪些组成部分?每部分的组成作用?答案:电子示波器由Y偏转系统、X偏转系统、Z通道、示波管、幅度校正器、扫描时间校正器、电源几部分组成。
Y偏转系统的作用是:检测被观察的信号,并将它无失真或失真很小地传输到示波管的垂直偏转极板上。
X偏转系统的作用是:产生一个与时间呈线性关系的电压,并加到示波管的x偏转板上去,使电子射线沿水平方向线性地偏移,形成时间基线。
Z通道的作用是:在时基发生器输出的正程时间内产生加亮信号加到示波管控制栅极上,使得示波管在扫描正程加亮光迹,在扫描回程使光迹消隐。
示波管的作用是:将电信号转换成光信号,显示被测信号的波形。
幅度校正器的作用是:用于校正Y通道灵敏度。
扫描时间校正器的作用是:用于校正x轴时间标度,或用来检验扫描因数是否正确。
电源的作用是:为示波器的各单元电路提供合适的工作电压和电流。
2、为什么在实验中很难得到稳住的李萨如图形,而往往只能得到重复变化的某一组李萨如图形?答案:因为在实验中很难保证X、Y轴的两个频率严格地整数倍关系,故李莎茹图形总是在不停旋转,当频率接近整数倍关系时,旋转速度较慢;实验三:电位差计测量电动势1、测量前为什么要定标?V0的物理意义是什么?定标后在测量Ex时,电阻箱为什么不能在调节?答案:定标是因为是单位电阻的电压为恒定值,V0的物理意义是使实验有一个标准的低值,电阻箱不能动是因为如果动了电阻箱就会改变电压,从而影响整个实验;为了保持工作电流不变.设标准电压为En,标准电阻为Rn,则工作电流为I=En/Rn,保持工作电流不变,当测量外接电源时,调节精密电阻Ra,使得电流计示数为零,有E=I*Ra,若测试过程中调节了电位器Rc,则导致I产生变化,使测得的E不准(错误)2、保护电阻是为了保护什么仪器?如何使用?答案:保护电阻主要是保护与它串联的那些元件.先将保护电阻调节的到最大,在保证电流不超过仪器的最大工作范围这个前提下,逐步降低到最小.3、电位差计实验中标准电源器什么作用?使用时应注意什么问题?答案:标准电源起到参考基准的作用,一般用标准电池,保护电阻不使得标准电池过放电.使用时保护电阻是串联的,观察指零仪时间要尽量短暂,避免长时间放电以免电压变化.另外,电位差计也需要电源,如果有保护的话,那是防止过流损坏.4、电位差机实验中如果电流计总是偏向一边而不能补偿,请分析一下故障有几种可能?如何检查和排除故障?答案:电流调节盘RP断线,中心引出线脱开,短路;电键严重氧化,接触电阻变大;量程开关接触不好(多数是波段开关的静片变形或变位造成未接触上);标准电池坏,电势低;工作电池容量不足,电压偏低;正负极接反了。
大学物理实验思考题汇总(1)
金属线胀系数的测定1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数?测定固体的线性膨胀系数时,温度会逐渐上升,并超越你设定的温度值,再继续等待,温度会降低,直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格,再读数,能减小系统误差。
2.隔热棒的作用是什么?与被测物接触的一端为什么是尖的?隔热和力的传递作用,做成尖的,接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。
隔热和力的传递作用。
一端是尖的,是减少样品与测量设备(千分尺)的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线?只有受力在同一直线,千分表才能测出样品的真实伸长量,否则只是伸长量的分量。
4.两根材料相同,粗细、长度不同的金属棒,在同样的温度变化范围内,他们的线膨胀系数是否相同?线膨胀系数是材料的属性,只要是同一材料就一样。
落球法液体粘滞系数测量1.斯托克斯公式的应用条件是什么?本实验是怎样去满足这些条件的?又如何进行修正的?无限宽广的液体,无涡流,液体静止,小球刚性,表面光滑,恒温条件,无初速度下落,匀速过程满足该公式;本实验采用刚性小球,使小球的半径远小于液面,体积可忽略不计,放入小球时尽量轻来满足公式适用条件;修正:d/2R。
前乘修正系数2.4;d/2h前乘修正系数3.3.2.在特定的液体中,如果钢珠直径增大一些,测量结果如何变化?如果钢珠从高处掷下,测量结果如何变化?钢珠直径增大,测量结果变大,钢珠从高处掷下,测量结果变小。
3.讨论本实验造成不确定度增大的主要因素是什么,如何改进?小球受容器体积限制,使小球尽可能在中央下落;小球有初速度,释放小球尽量轻。
杨氏模量的测定1.本实验中必须满足哪些实验条件?金属丝必须材质和尺寸均均匀;韧性要好,能够承重一定规格的钩码;金属丝长度要足够,一般要求两米左右。
2.为什么要使钢丝处于伸直状态?因为拉直后才能保证加力后正确测出钢丝伸长量。
3.如何判断在整个加减砝码过程中钢丝是弹性形变?在增砝码过程和减砝码过程中,相同质量砝码的情况,前后两次测得金属丝的长度没有很大差别,说明金属丝进行的是弹性形变。
大学物理实验预习及思考题答案
大学物理实验预习及思考题答案实验一霍尔效应及其应用【预习思考题】1.列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式,并注明单位。
霍尔系数,载流子浓度,电导率,迁移率。
2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向,如何判断样品的导电类型?以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向,若测得的霍尔电压为正,则样品为P型,反之则为N型。
3.本实验为什么要用3个换向开关?为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要测量A、C间的电位差,这是两个不同的测量位置,又需要1个换向开关。
总之,一共需要3个换向开关。
【分析讨论题】1.若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,按式(5.2-5)测出的霍尔系数比实际值大还是小?要准确测定值应怎样进行?若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,则测出的霍尔系数比实际值偏小。
要想准确测定,就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交,或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。
2.若已知霍尔器件的性能参数,采用霍尔效应法测量一个未知磁场时,测量误差有哪些来源?误差来源有:测量工作电流的电流表的测量误差,测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差,测量霍尔电压的电压表的测量误差,磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。
实验二声速的测量【预习思考题】1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态?为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定?答:缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示达到最大(或晶体管电压表的示值达到最大),此时系统处于共振状态,显示共振发生的信号指示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。
在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射的超声波能量最大。
若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处,媒质压缩形变最大,则产生的声压最大,接收换能器S2接收到的声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值。
(完整版)大学物理实验思考题
(完整版)⼤学物理实验思考题测⾮线性电阻的伏安特性[思考题]:⒈从⼆极管伏安特性曲线导通后的部分找出⼀点,根据实验中所⽤的电表,试分析若电流表内接,产⽣的系统误差有多⼤?如何对测量结果进⾏修正?答:如图5.9-1,将开关接于“1”,称电流表内接法。
由于电压表、电流表均有内阻(设为R L 与R A ),不能严格满⾜欧姆定律,电压表所测电压为(R L +R A )两端电压,这种“接⼊误差”或 “⽅法误差”是可以修正的。
测出电压V 和电流I ,则V I=R L +R A ,所以R L =V I-R A =R L ′+R A ①。
接⼊误差是系统误差,只要知道了R A ,就可把接⼊误差计算出来加以修正。
通常是适当选择电表和接法,使接⼊误差减少⾄能忽略的程度。
由①式可看出,当R A <>R A ,应采⽤内接法。
⒉根据实验中所⽤仪器,如果待测电阻为线性电阻,要求待测电阻R 的测量相对误差不⼤于4%,若不计接⼊误差,电压和电流的测量值下限V min 和I min 应取何值?答:根据误差均分原则,电流表、电压表的准确度等级、量程进⾏计算.迈克尔逊⼲涉仪的使⽤[预习思考题]1、根据迈克尔逊⼲涉仪的光路,说明各光学元件的作⽤。
答:在迈克尔逊⼲涉仪光路图中(教材P181图5.13--4),分光板G将光线分成反射与透射两束;补偿板G/使两束光通过玻璃板的光程相等;动镜M1和定镜M2分别反射透射光束和反射光束;凸透镜将激光汇聚扩束。
2、简述调出等倾⼲涉条纹的条件及程序。
答:因为公式λ=2△d△k是根据等倾⼲涉条纹花样推导出来的,要⽤此式测定λ,就必须使M1馆和M2/(M2的虚像)相互平⾏,即M1和M2相互垂直。
另外还要有较强⽽均匀的⼊射光。
调节的主要程序是:①⽤⽔准器调节迈⽒仪⽔平;⽬测调节激光管(本实验室采⽤激光光源)中⼼轴线,凸透镜中⼼及分束镜中⼼三者的连线⼤致垂直于定镜M2。
②开启激光电源,⽤纸⽚挡住M1,调节M2背⾯的三个螺钉,使反射光点中最亮的⼀点返回发射孔;再⽤同样的⽅法,使M 1反射的最亮光点返回发射孔,此时M1和M2/基本互相平⾏。
大学物理实验教程预习思考题,分析讨论题答案
大学物理实验教程预习思考题,分析讨论题答案大学物理实验教程预习思考题,分析讨论题答案大学物理实验第一季1.用电流场演示静电场的理论依据就是什么?演示的条件就是什么?用电流场模拟静电场的理论依据是:对稳恒场而言,微分方程及边界条件唯一地决定了场的结构或分布,若两种场满足相同的微分方程及边界条件,则它们的结构也必然相同,静电场与模拟区域内的稳恒电流场具有形式相同的微分方程,只要使他们满足形式相同的边界条件,则两者必定有相同的场结构。
模拟的条件是:稳恒电流场中的电极形状应与被模拟的静电场中的带电体几何形状相同;稳恒电流场中的导电介质是不良导体且电导率分布均匀,并满足σ极>>σ介以保证电流场中的电极(良导体)的表面也近似是一个等势面;模拟所用电极系统与被模拟电极系统的边界条件相同。
2.等势线和电场线之间有何关系?等势线和电场线处处相互垂直。
3.在测绘电场时,导电微晶边界处的电流就是如何流动的?此处的电场线和等势线与边界存有什么关系?它们对被测绘的电场存有什么影响?在测绘电场时,导电微晶边界处的电流为0。
此处的电场线垂直于边界,而等势线平行于边界。
这导致被测绘的电场在近边界处受边界形状影响产生变形,不能表现出电场在无限空间中的分布特性。
【分析讨论题】1.如果电源电压减小一倍,等势线和电场线的形状与否发生变化?电场强度和电势原产与否发生变化?为什么?如果电源电压增大一倍,等势线和电场线的形状没有发生变化,但电场强度增强,电势的分布更为密集。
因为边界条件和导电介质都没有变化,所以电场的空间分布形状就不会变化,等势线和电场线的形状也就不会发生变化,但两电极间的电势差增大,等势线的分布就更为密集,相应的电场强度就会增加。
2.在测绘长直同轴圆柱面的电场时,什么因素会使等势线偏离圆形?测绘长直同轴圆柱面的电场时测出的等势线偏移圆形,可能将的原因存有:电极形状偏移圆形,导电介质原产不光滑,测量时的偶然误差等等。
大学物理实验思考题答案(吐血整理)(免费下载)
baidu大学物理实验思考题答案1.是否可以测摆动一次的时间作周期值?为什么?答:不可以。
因为一次测量随机误差较大,多次测量可减少随机误差。
2.将一半径小于下圆盘半径的圆盘,放在下圆盘上,并使中心一致,讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定?说明理由。
答:当两个圆盘的质量为均匀分布时,与空载时比较,摆动周期将会减小。
因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时,其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘,根据公式(3-1-5),摆动周期T0将会减小。
3.三线摆在摆动中受空气阻尼,振幅越来越小,它的周期是否会变化?对测量结果影响大吗?为什么?答:周期减小,对测量结果影响不大,因为本实验测量的时间比较短。
实验2金属丝弹性模量的测量1.光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量的灵敏度?答:优点是:可以测量微小长度变化量。
提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b,可以提高灵敏度,因为光杠杆的放大倍数为2D/b。
2.何谓视差,怎样判断与消除视差?答:眼睛对着目镜上、下移动,若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移,这种现象叫视差,细调调焦手轮可消除视差。
3.为什么要用逐差法处理实验数据?答:逐差法是实验数据处理的一种基本方法,实质就是充分利用实验所得的数据,减少随机误差,具有对数据取平均的效果。
因为对有些实验数据,若简单的取各次测量的平均值,中间各测量值将全部消掉,只剩始末两个读数,实际等于单次测量。
为了保持多次测量的优越性,一般对这种自变量等间隔变化的情况,常把数据分成两组,两组逐次求差再算这个差的平均值。
实验三,随即误差的统计规律1.什么是统计直方图?什么是正态分布曲线?两者有何关系与区别?答:对某一物理量在相同条件下做n次重复测量,得到一系列测量值,找出它的最大值和最小值,然后确定一个区间,使其包含全部测量数据,将区间分成若干小区间,统计测量结果出现在各小区间的频数M,以测量数据为横坐标,以频数M为纵坐标,划出各小区间及其对应的频数高度,则可得到一个矩形图,即统计直方图。
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率为120Hz,在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形,那么输入信号的频率是什么?这是 否是测量信号频率的好方法?为何?答:输入信号信频率.是360Hz。这种方法不是测量信 号频率的好方法,因为用此方法测量的频率精确度低。(4)不波器的扫描频率远大于
实验四电热法测量热功当量
1.该实验所必须的实验条件与采用的实验基木方法各是什么?系统误差的来源可能有哪
答:实验条件是系统与外界没有较大的热交换,并且系统(即水)应尽可能处于准静态变 化过程。实验方法是电热法。系统误差的最主要来源是系统的热量散失,而终温修正往往不 能完全弥补热量散失对测量的影响。其他来源可能有①水的温度不均匀,用局部温度代替整 体温度。②水的温度与环境温度差异较大,从而给终温的修正带来误差。③温度,质量及电 功率等物理量的测量误差。
3.三线摆在摆动中受空气阻尼,振幅越来越小,它的周期是否会变化?对测量结果影响大 吗?为什么?
答:周期减小,对测量结果影响不大,因为本实验测量的时间比较短。
实验2金属丝弹性模量的测量
1.光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量的灵敏度?
答:优点是:E以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当 地减小光杠杆前后脚的垂直距离b,可以提高灵敏度,因为光杠杆的放大倍数为2D/b°
大学物理实验思考题答案(实验1 ) 2008-10-17 12:30 |(分类:默认分类)
1.电桥山哪儿部分组成?电桥的平衡条件是什么?
答:由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。
平衡条件是Rx=(Ri/R2)R3
大学物理实验思考题(附答案)
“大学物理实验”思考题1. 什么是测量误差,从形成原因上分哪几类?A 类和B 类不确定度指什么?试举例(比如导线直径的测量)计算分析说明。
测量结果和实际值并不完全一致,既存在误差。
误差分为系统误差,随机误差,粗大误差。
A类不确定度:在同一条件下多次重复测量时,由一系列观察结果用统计分析评定的不确定度。
B类不确定度:用其他方法(非统计分析)评定的不确定度。
2. 就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。
3. 螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都是测量长度的工具,试具体各举一个例子详细说明这些仪器是如何读数的?另外,在螺旋测微器实验中,为什么要关注零点的问题?如何来进行零点修正呢?螺旋测微器:螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm,可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm,因此旋转每个小分度,相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm.游标卡尺:以游标零刻线位置为准,在主尺上读取整毫米数.看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线(不用管是第几条刻线)对齐,由游标上读出毫米以下的小数.总的读数为毫米整数加上毫米小数.读数显微镜与螺旋测微器类似4. 图线法、逐差法、最小二乘法都是处理数据的常用方法,它们各有什么好处?如何进行?试各举一个例子加以详细说明。
图线法简便,形象,直观。
逐差法提高了实验数据的利用率,减小了随机误差的影响,另外也可减小中仪器误差分量。
最小二乘法理论上比较严格,在函数形式确定后,结果是唯一的,不会因人而异。
5. 测量微小的形变量,常用到光杠杆,请叙述光杠杆的测量原理,并导出基本测量公式。
6. 迅速调出光杠杆是一个技术性很强的实验步骤,请具体说明操作的基本步骤。
(1)调整望远镜水平,光杠杆平面镜竖直(2)调整望远镜与光杠杆平面镜高度相同(3)沿望远镜外侧边沿上方使凹口、瞄准星、平面镜在同一直线上,左、右移动望远镜在镜子里找到竖直尺的像;若找不到,可微调镜子的角度,直到找到为止。
《大学物理实验》第一册习题与思考题.doc
《大学物理实验》第一册习题与思考题Exercises and thinking questions in the first volume of College Physics ExperimentChapter 1 experimental measurement uncertainty and data processing exercises1.points out which of the following are systematic errors, and which ones are accidental errors:A A. scale is not uniformB.experimenter biasC.scales are scaled by changes in temperatureD.minimum division after one meterC・ vernier calipers are not zeroFriction of pointer of F・ electric meterG・ parallax2.the fo11owing values are expressed as standard numbers of valid numbers(1)the speed of light is 二299792458100 meters per second(2)regongdangliang =4183000040000 ERG / card(3)specific heat 0.0017300.0005 card / gram degree;(4)the charge of electron is =4. 803010-10. Accurate to 0. 1%(5)9876.52 accurate to 0. 2%3.・ Please indicate the correct valid figures of the following values in parentheses:(1) 3.467 + 0.2 ()(2)746 + 2 ()(3)0. 002654 + 0. 0008 ()(4)6523. 587 + 0.3 ()4.the following kinds of arithmetic operations are correct, but they do not take into account the problem of valid numbers・Assume that the last of the following values is estimated (suspicious)・ Please give valid numbers in parentheses to indicate the correct answer・(1)(1. 732) (1. 74)二3.01368 ();(2)(10. 22) (0. 0832) (0.41) =0. 34862464 ();⑶() (4) 628. 7/7. 8=80. 6026 ()(5)(17. 34-17. 13) (14. 28) =2. 9988 ();5.expressions for calculating lower form results and their uncertainty・N二A+2B+C-5DSetting: A=38.2060. 001cm B=13. 24870. 0001cmC二161.250. 01cm D=l. 32420. 0001cm6.the diameter of a cylinder is (2. 140.02) cm, and its cross sectional area is calculated・7., two component (10.200.04) cm and (3.010.03) cm, how to express the uncertainty when it is added? How do you express the uncertainty when multiplying?The 8. sides of a cube block is (10. 3 + 0. 2) cm, quality (8665 + 8) g, try representation for its density of uncertainty? The results are expressed in units of gram / centimeter・9.write the expressions for the uncertainty of the following functions, which are expressed in terms of arithmetic synthesis and geometric synthesis of uncertainty・(in the most appropriate way, choose one from uncertainty or relative uncertainty)(2) of which is constant(4)10.with a range of 125mm vernier caliper to measure a ball diameter 10 times, known as 0. 02iT)m instrument minimum scale value, the maximum permissible error of the instrument in the instrument 二0.02mm, the measurement data are as follows:frequencyOneTwoThreeFourFiveSixSevenEightNineTenThree point three twoThree point three fourThree point three sixThree point three zeroThree point three fourThree point three eightThree point three zeroThree point three twoThree point three fourThreeThirty-sixFor a series of measurements the average value and standard deviation, by a series of measurement A, class B and synthesis standard uncertainty・11.the experimental data of Young's modulus measured by elongation method, change the weight, measure the elongationof steel wire, and the data are as follows: frequencyOneTwo Three Four Five Six Seven Eight Zero One Two Three FourFive SixSevenZeroOne point one oneTwo point two oneThree point two fiveFour point two fiveFive point two zeroSix point one fiveSeven point three oneThe slope is calculated by using the successive difference method, the mapping method and the computer linear fitting method, and the uncertainty is analyzed・12.the measurement of light speed in vacuum in the past years is as follows: the representation of the weight ratio and its uncertainty・Age worker method results (km / s) uncertainty (km / s)1907 Rosa, Dorsey Esu/emu 29978415 1928 Karolus Kerr box 29978615 1947 Essen resonant cavity 29979241949 Aslakson radar 299792.4 2. 41951 Bergstant photoelectric range finder 299793・ 1, 0.261954 Froome microwave interferometer 299792・ 75, 0.31964, Rank, etc., band 299792. & 0.41972Bay equal frequency stabilized He~Ne laser 299792.462 0.018 1973adjustment, 299792.4580, 0.00121974Blaney stabilized frequency C02 laser 299792. 4590 0. 0006 1976 Woods 299792. 4588 0.00021980 Baird stabilized frequency He~Ne laser 299792. 4581 0. 0019 1983 international agreement 299792.458 (accurate value)13.measuring the thickness of a thin plate with four kinds of instruments, the data are as follows, and the representation of the weight ratio and its uncertainty is given・(1) micrometer measured dl二(1.4030 + 0.0004)(2)d2二(1.4064 + 0.0003) was measured by microscope(3)The diameter gauge was d3二(1. 4014 + 0.0002) (4) d4二(1.405 + 0.003) was measured by a light bar mirror14.determination of certain angle of a total of two times, the value of alpha 1 + rl=24 + 3. 1 degrees 13 ' 36 〃・andAlpha 2 + r2=24 + 13. 8 degrees 13 '24 “,the power ratio and the uncertain degree of representation.15.,a, B, two people use a goniometer to measure the surface angle of a crystal. The result is as follows・ Try to find the weight ratio and the uncertainty expression of the result of the two person.・Methyl ethyl 24 23 40 24°24 23 45 24°24 23 30 24° •• ° 23’ 50 ••24 23 35 24° / …° 23/ 60 …24 23 36 24° / …° 23/ 20 …第三章基木实骑习题与思考题一、长度和固体密度的测量思考题lo天平的使用规则中,哪些规定是为了保护刀口。
大学物理实验思考题解答
大学物理实验思考题解答用霍耳法测螺线管的磁场[思考题]一、填空题1、霍耳效应就是由于在磁场就是受力的促进作用而产生的。
霍耳电压的大小与和成正比,霍耳电场方向为的方向。
2、实验公式b=式中各符号代表的物理意义是:b为;vh为;kh为;i为,又称为。
3、用霍耳效应测量螺线管的磁感应强度,为了增加或消解各种副效应增添的误差,通常使用的方法就是发生改变和中的电流,维持和中的电流,用四次测量霍耳电压的之平均值,作为被测量霍耳电压的平均值。
4、如果霍耳元件中的灵敏度kh已知,利用vh=khib来测定未知磁场b,在确定的和条件下,实际测出的p、s两端的电压v,不仅包括还应包括。
5、在霍耳元件测磁场中,改变控制电流i的方向时要扳动;改变磁场方向时要扳动,测量霍耳电压,电位差计调rx 总不能使检流计光标指零时要扳动,线路没有其它问题。
二、选择题1、利用霍耳效应测量磁感强度,这种实验方法属()a、比较法;b、模拟法;c、切换测量法;d、压缩法。
2、霍耳电压的计算公式vh=khib要求霍耳元件平面必须与被测磁场垂直,否则测出的vh将()a、变小小;b、变大;c、维持不变;d、不定。
3、在测量霍耳电压中,假定已测过v1(+i,+b)后,测v2(-i,+b)要改变霍耳元件中的控制电流方向,应将换向开关()a、k1高速运行;b、k2高速运行;c、k3高速运行;d、k1、k2都高速运行。
三、问答题1、霍耳元件测螺线管磁场实验电路图中由哪几个回路组成?它们的共同点就是什么?由三个回路组成:(1)霍耳电流供电回路;(2)螺线管磁场励磁电流供电回路;(3)霍耳电压测试电路。
它们各电路的共同点就是:每个电路都存有一个双刀双投掷的高速运行控制器,以它为中心共同组成各电路。
参考答案一、填空题1、运动电荷;洛仑兹;工作电流i;磁感应强度b;b×v。
2、霍耳元件所在处螺线管内磁感应强度;霍耳电压,即为霍耳片上四次测试霍耳电压的代数和的平均值;霍耳元件灵敏度;加到霍耳片上的工作电流;霍耳电流或掌控电流。
大学物理实验思考题答案
大学物理实验思考题答案标题:大学物理实验思考题答案引言:大学物理实验是培养学生科学思维、动手能力和解决问题的能力的重要环节。
在实验中,学生需要通过观察、测量、分析和推理等方法,逐步完成实验过程并得出结论。
而在实验中的思考题是考察学生对知识点的理解和应用能力的重要环节之一。
在本文中,我们将为您提供一些大学物理实验常见的思考题以及对应的答案。
一、实验一:牛顿第二定律验证实验1. 为什么会出现质量和加速度成正比的关系?答案:根据牛顿第二定律的表达式F=ma,质量m是物体惯性的度量,而加速度a则是物体对外界力所产生的响应。
由此可知,质量和加速度存在一种直接的比例关系,即当施加在物体上的力不变时,质量越大,物体的加速度越小;质量越小,物体的加速度越大。
2. 在实验中如何测量物体受力和加速度?答案:在实验中,可以使用弹簧测力计来测量物体受力的大小。
弹簧测力计通过弹簧的伸缩变化来测量物体所受的拉力或压力大小。
而测量物体的加速度可以通过测量物体在给定时间内的位移变化、速度变化或通过利用加速度计等仪器来实现。
二、实验二:光的干涉与衍射实验1. 为什么在光的干涉实验中需要使用相干光源?答案:在光的干涉实验中,需要使用相干光源来保证光波的相位差稳定。
相干光源的特点是具有一致的频率、波长和相位,可以形成稳定的干涉条纹。
如果使用非相干光源,光波的相位将不稳定,无法形成明亮的干涉条纹。
2. 干涉和衍射有什么区别?答案:干涉是指两个或多个光波相遇时产生的明暗相间的条纹现象。
干涉是由于光波的叠加作用形成的,通过干涉条纹可以推断出光的波长、相位差等信息。
而衍射则是指光波通过孔径或绕过物体时产生弯曲或扩散的现象。
衍射是由于光波的传播特性所导致的,通过衍射现象可以研究光波的传播和物体的结构等。
三、实验三:电路中的欧姆定律实验1. 为什么电流正比于电压?答案:根据欧姆定律,I=U/R,其中I为电流、U为电压、R为电阻。
由此可知,电流与电压存在直接的正比关系。
大学物理实验答案
《大学物理实验》复习思考题第一章 误差、不确定度和数据处理的基本知识1、 测量不确定度的概念是什么?如何对测量不确定度进行评定?怎样对测量结果进行报道?)1()()(12--===∑=n n x x n S S x u ni i xx AC x u B 仪仪∆==σ)(2222)3()()()()(仪∆+=+=x B A C S x u x u x u (p=68.3%)2、测量结果有效数字位数是如何确定的?(1)不确定度的位数一般只取一位(而且只入不舍),若首位是1时可取两位。
相对不确定度为百分之几,一般也只取一、两位。
(2)不确定度决定了测量结果有效数字的位数,即测量结果的有效数字最后一位应与不确定度所在位对齐;若不确定度取两位,则测量结果有效数字的末位和不确定度末位取齐。
(3)有效数字尾数舍入规则:尾数“小于五则舍,大于五则入,等于五凑偶”,这种舍入法则使尾数舍与入的概率相同。
(4)同一个测量值,其精度不应随单位变换而改变。
3、作图法是如何处理数据的?(1)作图规则①作图一定要用坐标纸;②画坐标纸大小和确定坐标轴分度;③画出坐标轴;④数据点; ⑤连线; ⑥标注图名.(2)图解法求直线的斜率和截距求直线斜率和截距的具体做法是,在描出的直线两端各取一坐标点A (x 1,y 1)和B (x 2,y 2),则可从下面的式子求出直线的斜率a 和截距b 。
1212x x y y a --=, 122112x x y x y x b --= A 、B 两坐标点相隔要远一些,一般取在直线两端附近(不要取原来的测量数据点),且自变量最好取为整数。
4、逐差法是如何处理数据的?实验1 基本测量1.掌握游标卡尺、螺旋测微计、读数显微镜的测量原理及测量长度的方法,能正确读数。
2.50分游标卡尺的分度值是多少?如何从游标卡尺上读出被测的毫米整数和小数?如何记录游标卡尺的零点读数? 如何修正测量值?3.螺旋测微计的分度值是多少?如何记录螺旋测微计的零点读数? 如何对测量读数进行修正?4.使用螺旋测微计时,当螺杆接近物体时,为什么不能直接转动套筒?应正确转动什么部件?其作用是什么?5.使用读数显微镜为什么要避免回程误差?利用读数显微镜测量细金属丝的直径时,如何防止回程误差?6.有两种游标卡尺,其主尺上单位分度的长度y=1mm,副尺的分格数n =20,其中一种副尺上单位分度的长度x1=0.95mm,另一种为x2=1.95mm,这两种游标的分度值是否相同?问这两种游标有什么差别?7.如图1所示的游标卡尺,其副尺的零线在主尺零线的左边,副尺上第6条刻度和主尺上的某刻度对齐,问零点读数是多少?8.如图所示的螺旋测微计的螺杆和砧台的端面刚好接触时,活动套筒左边的刻度相对图1 游标卡尺读数示意图于微测基准线的位置如图2(a)、(b),问零点读数各是多少?图2 螺旋测微计读数示意图实验2 示波器的原理与应用1.从CH1通道输入1V、1KHz正弦波,如何操作显示该信号波形?2.当波形水平游动时,如何调节使波形稳定?3.如何测量波形的幅度与周期?4.调节什么旋纽使李萨如图稳定?5.当示波器出现下面不良波形时,请选择合适的操作方法,使波形正常。
大学物理实验(第一册)思考题
大学物理实验(第一册)思考题霍尔效应及其应用2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向,如何判断样品的导电类型?以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向,若测得的霍尔电压为正,则样品为P型,反之则为N型。
3.本实验为什么要用3个换向开关?为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要测量A、C间的电位差,这是两个不同的测量位置,又需要1个换向开关。
总之,一共需要3个换向开关预习思考题】1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态?为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定?答:缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示达到最大(或晶体管电压表的示值达到最大),此时系统处于共振状态,显示共振发生的信号指示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。
在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射的超声波能量最大。
若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处,媒质压缩形变最大,则产生的声压最大,接收换能器S2接收到的声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值。
由数显表头读出每一个电压最大值时的位置,即对应的波节位置。
因此在系统处于共振的条件下进行声速测定,可以容易和准确地测定波节的位置,提高测量的准确度。
2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的?答:压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。
压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。
这种材料在受到机械应力,发生机械形变时,会发生极化,同时在极化方向产生电场,这种特性称为压电效应。
反之,如果在压电材料上加交变电场,材料会发生机械形变,这被称为逆压电效应。
声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应,压电陶瓷环片在交变电压作用下,发生纵向机械振动,在空气中激发超声波,把电信号转变成了声信号。
大学物理实验预习及思考题答案
实验一霍尔效应及其应用【预习思考题】1.列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式,并注明单位。
霍尔系数,载流子浓度,电导率,迁移率。
2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向,如何判断样品的导电类型?以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向,假设测得的霍尔电压为正,则样品为P型,反之则为N型。
3.本实验为什么要用3个换向开关?为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要测量A、C间的电位差,这是两个不同的测量位置,又需要1个换向开关。
总之,一共需要3个换向开关。
【分析讨论题】1.假设磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,按式〔〕测出的霍尔系数比实际值大还是小?要准确测定值应怎样进行?假设磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交,则测出的霍尔系数比实际值偏小。
要想准确测定,就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交,或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。
2.假设已知霍尔器件的性能参数,采用霍尔效应法测量一个未知磁场时,测量误差有哪些来源?误差来源有:测量工作电流的电流表的测量误差,测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差,测量霍尔电压的电压表的测量误差,磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。
实验二声速的测量【预习思考题】1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态?为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定?答:缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示到达最大〔或晶体管电压表的示值到达最大〕,此时系统处于共振状态,显示共振发生的信号指示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。
在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射的超声波能量最大。
假设在这样一个最正确状态移动S1至每一个波节处,媒质压缩形变最大,则产生的声压最大,接收换能器S2接收到的声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值。
(完整版)大学物理实验教材课后思考题答案
(完整版)⼤学物理实验教材课后思考题答案⼤学物理实验教材课后思考题答案⼀、转动惯量:1.由于采⽤了⽓垫装置,这使得⽓垫摆摆轮在摆动过程中受到的空⽓粘滞阻尼⼒矩降低⾄最⼩程度,可以忽略不计。
但如果考虑这种阻尼的存在,试问它对⽓垫摆的摆动(如频率等)有⽆影响?在摆轮摆动中,阻尼⼒矩是否保持不变?答:如果考虑空⽓粘滞阻尼⼒矩的存在,⽓垫摆摆动时频率减⼩,振幅会变⼩。
(或者说对频率有影响,对振幅有影响)在摆轮摆动中,阻尼⼒矩会越变越⼩。
2.为什么圆环的内、外径只需单次测量?实验中对转动惯量的测量精度影响最⼤的是哪些因素?答:圆环的内、外径相对圆柱的直径⼤很多,使⽤相同的测量⼯具测量时,相对误差较⼩,故只需单次测量即可。
(对测量结果影响⼤⼩)实验中对转动惯量测量影响最⼤的因素是周期的测量。
(或者阻尼⼒矩的影响、摆轮是否正常、平稳的摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的⾓度是否合适等)3.试总结⽤⽓垫摆测量物体转动惯量的⽅法有什么基本特点?答:原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量⽅便、最⼤限度的减⼩了阻尼⼒矩。
三、混沌思考题1.有程序(各种语⾔皆可)、K值的取值范围、图 +5分有程序没有K值范围和图 +2分只有K值范围 +1分有图和K值范围 +2分2.(1).混沌具有内在的随机性:从确定性⾮线性系统的演化过程看,它们在混沌区的⾏为都表现出随机不确定性。
然⽽这种不确定性不是来源于外部环境的随机因素对系统运动的影响,⽽是系统⾃发产⽣的(2).混沌具有分形的性质(3).混沌具有标度不变性(4).混沌现象还具有对初始条件的敏感依赖性:对具有内在随机性的混沌系统⽽⾔,从两个⾮常接近的初值出发的两个轨线在经过长时间演化之后,可能变得相距“⾜够”远,表现出对初值的极端敏感,即所谓“失之毫厘,谬之千⾥”。
答对2条以上+1分,否则不给分,只举例的不给分。
四、半导体PN 结(1)⽤集成运算放⼤器组成电流⼀电压变换器测量11610~10--A 电流,有哪些优点?答:具有输⼊阻抗低、电流灵敏度⾼、温漂⼩、线性好、设计制作简单、结构牢靠等优点。
《大学物理实验》第一册习题与思考题
《大学物理实验》第一册习题与思考题第一章 实验测量不确定度与数据处理习题1. 指出下列各项各项哪些属于系统误差,哪些属于偶然误差: a.米尺刻度不均匀 b.实验者的偏见c.刻度因温度改变而伸缩d.最小分度后一位的雇计 c.游标卡尺零点不为零 f.电表指针的磨擦 g.视差2. 下列数值改用有效数字的标准式来表示 (1) 光速=299792458±100米/秒(2) 热功当量=41830000±40000尔格/卡 (3) 比热=C 0.001730±0.0005卡/克度(4) 电子的电荷=4.8030⨯10-10静库。
准确到0.1% (5) 9876.52准确到0.2%3.请把下列各数值正确的有效数字表示于括号内: (1) 3.467±0.2 ( ) (2) 746.000±2 ( ) (3) 0.002654±0.0008 ( ) (4) 6523.587±0.3 ( )4.下列各式的算术运算都是正确的,就是没有考虑到有效数字的问题。
假设下列各数值的最后一位都是估计(可疑)的,请在括号内以有效数字表示其正确答案。
(1)(1.732)(1.74)=3.01368 ( ) (2)(10.22)(0.0832)(0.41)=0.34862464 ( ) (3)4.20419.30034.6038.60421.8=+-=y ( )(4) 628.7/7.8=80.6026 ( ) (5) (17.34-17.13)(14.28)=2.9988 ( )5.计算下式结果及其不确定度的表示式。
N=A+2B+C-5D设:A=38.206±0.001cm B=13.2487±0.0001cm C=161.25±0.01cm D=1.3242±0.0001cm6.一圆柱体的直径为(2.14±0.02)厘米,求其横截面积。
大学物理实验思考题汇总(1)
金属线胀系数的测定1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数?测定固体的线性膨胀系数时,温度会逐渐上升,并超越你设定的温度值,再继续等待,温度会降低,直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格,再读数,能减小系统误差。
2.隔热棒的作用是什么?与被测物接触的一端为什么是尖的?隔热和力的传递作用,做成尖的,接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。
隔热和力的传递作用。
一端是尖的,是减少样品与测量设备(千分尺)的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线?只有受力在同一直线,千分表才能测出样品的真实伸长量,否则只是伸长量的分量。
4.两根材料相同,粗细、长度不同的金属棒,在同样的温度变化范围内,他们的线膨胀系数是否相同?线膨胀系数是材料的属性,只要是同一材料就一样。
落球法液体粘滞系数测量1.斯托克斯公式的应用条件是什么?本实验是怎样去满足这些条件的?又如何进行修正的?无限宽广的液体,无涡流,液体静止,小球刚性,表面光滑,恒温条件,无初速度下落,匀速过程满足该公式;本实验采用刚性小球,使小球的半径远小于液面,体积可忽略不计,放入小球时尽量轻来满足公式适用条件;修正:d/2R。
前乘修正系数2.4;d/2h前乘修正系数3.3.2.在特定的液体中,如果钢珠直径增大一些,测量结果如何变化?如果钢珠从高处掷下,测量结果如何变化?钢珠直径增大,测量结果变大,钢珠从高处掷下,测量结果变小。
3.讨论本实验造成不确定度增大的主要因素是什么,如何改进?小球受容器体积限制,使小球尽可能在中央下落;小球有初速度,释放小球尽量轻。
杨氏模量的测定1.本实验中必须满足哪些实验条件?金属丝必须材质和尺寸均均匀;韧性要好,能够承重一定规格的钩码;金属丝长度要足够,一般要求两米左右。
2.为什么要使钢丝处于伸直状态?因为拉直后才能保证加力后正确测出钢丝伸长量。
3.如何判断在整个加减砝码过程中钢丝是弹性形变?在增砝码过程和减砝码过程中,相同质量砝码的情况,前后两次测得金属丝的长度没有很大差别,说明金属丝进行的是弹性形变。
《大学物理实验》第一册习题与思考...
《大学物理实验》第一册习题与思考题(Exercises and thinking questions in Book 1 of College Physics Experiment)Exercises and thinking questions in Book 1 of College Physics ExperimentChapter 1 experimental measurement uncertainty and data processing exercises1. points out which of the following belongs to system error, which is accidental error:A A. scale is not uniformB. experimenter biasC. scales stretch because of temperature changesThe employer of the minimum division after D.C. vernier caliper zero is not zeroFriction of pointer of F. electric meterG. parallax2. the following values are expressed in the standard form of the valid digits(1) the speed of light is =299792458100 meters per second(2) regongdangliang =4183000040000 ERG / card(3) specific heat 0.0017300.0005 card / gram(4) the charge of electron is =4.803010-10. Accurate to 0.1%(5) 9876.52 accurate to 0.2%3.. Please show the correct valid digits of the following values in parentheses:(1) 3.467 + 0.2 ()(2) 746 + 2 ()(3) 0.002654 + 0.0008 ()(4) 6523.587 + 0.3 ()4. the following kinds of arithmetic operations are correct, that is, they do not take into account the number of effective problems. Suppose that the last of the following values is estimated (suspicious), and the valid digits in parentheses are used to indicate the correct answer.(1) (1.732) (1.74) =3.01368 ()(2) (10.22) (0.0832) (0.41) =0.34862464 ()(3) ()(4) 628.7/7.8=80.6026 ()(5) (17.34-17.13) (14.28) =2.9988 ()Expressions of 5. calculation lower form and its uncertainty expression.N=A+2B+C-5DSetting: A=38.2060.001cm B=13.24870.0001cmC=161.250.01cm D=1.32420.0001cm6. the diameter of a cylinder is (2.140.02) cm, and its cross sectional area is calculated.7., two component (10.200.04) cm and (3.010.03) cm, how to express the uncertainty when adding? How to express the uncertainty when multiplied?The 8. sides of a cube block is (10.3 + 0.2) cm, quality (8665 + 8) g, try representation for its density of uncertainty? The result is expressed in "gram / centimeter" unit.9. write the expression of the uncertainty of the following functions, respectively, using the arithmetic synthesis of the uncertainty and the geometric synthesis method. Choose one of the most appropriate methods of uncertainty or relative uncertainty(1)(2) in which the constant is constant(3)(4)10. with a range of 125mm vernier caliper to measure a ball diameter 10 times, known as 0.02mm instrument minimum scale value, the maximum permissible error of the instrument in the instrument = 0.02mm, the measurement data are as follows:frequencyOneTwoThreeFourFiveSixSevenEightNineTen)Three point three twoThree point three fourThree point three sixThree point three zeroThree point three fourThree point three eightThree point three zeroThree point three twoThree point three fourThree point three sixFor a series of measurements the average value and standard deviation, by a series of measurement A, class B and synthesis standard uncertainty.11. the experimental data of measuring Young's modulus by elongation method, changing the weight quality to measure theelongation of steel wire, and the data are as follows: frequencyOneTwoThreeFourFiveSixSevenEightZeroOneTwoThreeFourFiveSixSevenZeroOne point one oneTwo point two oneThree point two fiveFour point two fiveFive point two zeroSix point one fiveSeven point three oneThe slope is calculated by the successive difference method, the drawing method and the computer line fitting method, and the uncertainty is analyzed.12. the measurement of light speed in vacuum in the past years is as follows: the ratio of weight and the expression of its uncertainty.Age worker method results (km / s) uncertainty (km / s)1907 Rosa,Dorsey Esu /动车组299784 151928 299786 15克尔盒卡罗1947埃森谐振腔299792 41949 aslakson雷达299792.4 2.41951 bergstant光电测距仪299793.1 0.261954微波干涉仪Froome 299792.75 0.31964级等带光谱299792.8 0.41972湾等稳频He-Ne激光器299792.462 0.0181973平差299792.4580 0.00121974布莱尼稳频CO2激光器299792.4590 0.00061976木299792.4588 0.00021980贝尔德稳频He-Ne激光器299792.4581 0.00191983国际协议299792.458(精确值)13。
大物实验思考题答案
大物实验思考题答案实验一物体密度的测定【预习题】1.简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。
答:(1)游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项:游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器,它由主尺和游标组成。
设主尺上的刻度间距为y,游标上的刻度间距为x,x比y 略小一点。
一般游标上的n个刻度间距等于主尺上(n-1)个刻度间距,即nx (n 1)y。
由此可知,游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差1 ,这就是游标的精度。
n教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为丄mm,即主尺上49mr与游标上50格同长,如教材图1-3所示。
这样,游50标上50格比主尺上50格(50mrj)少一格(1mr),即游标上每格长度比主尺每格少1 —50 = 0.02(mm),所以该游标卡尺的精度为0.02mm使用游标卡尺时应注意:①一手拿待测物体,一手持主尺,将物体轻轻卡住,才可读数。
②注意保护量爪不被磨损,决不允许被量物体在量爪中挪动。
③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径,内量爪用来测量内径,深度尺用来测量槽或筒的深度,紧固螺丝用来固定读数。
(2)螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项:螺旋测微器又称千分尺,它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长度的长度测量仪器。
螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。
如教材P24图1-4所示,固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒),两者由高精度螺纹紧密咬合,活动套筒与测量轴A相联,转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进,活动套筒转动一周(360 ),测量轴伸出或缩进1个螺距。
因此,可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。
对于螺距是0.5mm 螺旋测微器,活动套筒C的周界被等分为50格,故活动套筒转动1格,测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读,其测量精度可达到0.001 mm。
使用螺旋测微器时应注意:①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时,必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒,听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体,棘轮在空转,这时应停止转动棘轮,进行读数,不要将被测物拉出,以免磨损砧台和测量轴。
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霍尔效应及其应用2.如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向,如何判断样品的导电类型?以根据右手螺旋定则,从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向,若测得的霍尔电压为正,则样品为P型,反之则为N型。
3.本实验为什么要用3个换向开关?为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响,需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向,因此就需要2个换向开关;除了测量霍尔电压,还要测量A、C间的电位差,这是两个不同的测量位置,又需要1个换向开关。
总之,一共需要3个换向开关预习思考题】1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态?为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定?答:缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮,使交流毫伏表指针指示达到最大(或晶体管电压表的示值达到最大),此时系统处于共振状态,显示共振发生的信号指示灯亮,信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。
在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置,当发射换能器S1处于共振状态时,发射的超声波能量最大。
若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处,媒质压缩形变最大,则产生的声压最大,接收换能器S2接收到的声压为最大,转变成电信号,晶体管电压表会显示出最大值。
由数显表头读出每一个电压最大值时的位置,即对应的波节位置。
因此在系统处于共振的条件下进行声速测定,可以容易和准确地测定波节的位置,提高测量的准确度。
2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的?答:压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。
压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。
这种材料在受到机械应力,发生机械形变时,会发生极化,同时在极化方向产生电场,这种特性称为压电效应。
反之,如果在压电材料上加交变电场,材料会发生机械形变,这被称为逆压电效应。
声速测量仪中换能器S1作为声波的发射器是利用了压电材料的逆压电效应,压电陶瓷环片在交变电压作用下,发生纵向机械振动,在空气中激发超声波,把电信号转变成了声信号。
换能器S2作为声波的接收器是利用了压电材料的压电效应,空气的振动使压电陶瓷环片发生机械形变,从而产生电场,把声信号转变成了电信号。
【分析讨论题】1. 为什么接收器位于波节处,晶体管电压表显示的电压值是最大值?答:两超声换能器间的合成波可近似看成是驻波。
其驻波方程为A(x)为合成后各点的振幅。
当声波在媒质中传播时,媒质中的压强也随着时间和位置发生变化,所以也常用声压P描述驻波。
声波为疏密波,有声波传播的媒质在压缩或膨胀时,来不及和外界交换热量,可近似看作是绝热过程。
气体做绝热膨胀,则压强减小;做绝热压缩,则压强增大。
媒质体元的位移最大处为波腹,此处可看作既未压缩也未膨胀,则声压为零,媒质体元位移为零处为波节,此处压缩形变最大,则声压最大。
由此可知,声波在媒质中传播形成驻波时,声压和位移的相位差为。
令P(x)为驻波的声压振幅,驻波的声压表达式为波节处声压最大,转换成电信号电压最大。
所以接收器位于波节处,晶体管电压表显示的电压值是最大值。
2. 用逐差法处理数据的优点是什么?答:逐差法是物理实验中处理数据的一种常用方法,是对等间隔变化的被测物理量的数据,进行逐项或隔项相减,来获得实验结果的数据处理方法。
逐差法进行数据处理有很多优点,可以验证函数的表达形式,也可以充分利用所测数据,具有对数据取平均的效果,起到减小随机误差的作用。
本实验用隔项逐差法处理数据,减小了测量的随机误差。
1.在示波器状况良好的情况下,荧光屏看不见亮点,怎样才能找到亮点?显示的图形不清晰怎么办?首先将亮点旋钮调至适中位置,不宜过大,否则损坏荧光屏,也不宜聚焦。
在示波器面板上关掉扫描信号后(如按下x-y键),调节上下位移键或左右位移键。
调整聚焦旋钮,可使图形更清晰。
2.如果正弦电压信号从Y轴输入示波器,荧光屏上要看到正弦波,却只显示一条铅直或水平直线,应该怎样调节才能显示出正弦波?如果是铅直直线,则试检查x方向是否有信号输入。
如x-y键是否弹出,或者(t/div)扫描速率是否在用。
如果是水平直线,则试检查y方向是否信号输入正常。
如(v/div)衰减器是否打到足够档位。
3.观察正弦波图形时,波形不稳定时如何调节?调节(t/div)扫描速率旋钮及(variable)扫描微调旋钮,以及(trig level)触发电平旋钮。
4.观察李萨如图形时,如果只看到铅直或水平直线的处理方法?因为李萨如图形是由示波器x方向的正弦波信号和y方向的正弦波信号合成。
所以,试检查CH1通道中的(v/div)衰减器旋钮或CH2通道中的(v/div)衰减器旋钮。
5.用示波器测量待测信号电压的峰-峰值时,如何准确从示波器屏幕上读数?在读格数前,应使“垂直微调”旋到CAL处。
建议用上下位移(position)旋钮将正弦波的波峰或波谷对齐某一横格再数格数,就不会两头数格时出现太大的误差。
6.用示波器怎样进行时间(周期)的测量?在读格数前,应使“垂直微调”旋到CAL处。
根据屏幕上x轴坐标刻度,读得一个周期始末两点间得水平距离(多少div),如果t/div档示值为0.5ms/div,则周期=水平距离(div)×0.5ms/div。
7.李萨如图形不稳定怎么办?调节y方向信号的频率使图形稳定。
霍尔效应1、实验过程中导线均接好,开关合上,但Vh无示数,Im和Is示数正常,为什么?(1) Vh组的导线可能接触不良或已断。
仔细检查导线与开关连接以及导线是否完好正常。
(2)Vh的开关可能接触不良。
反复扳动开关看是否正常。
(3)可能仪器的显示本身有问题。
2、Im和Is示数稳定,Vh示数极不稳定,为什么?仪器本身问题。
更换仪器。
3、利用对称测量法测霍耳电压时,改变Is或Im方向,霍耳电压值的符号不改变?(1)可能由于霍耳元件的四根连线连接错误而导致霍耳元件已烧坏。
(2)可能导线未接在中间的接线柱上,导致开关不能改变方向。
4、接好连线后打开仪器Im或Is示数为零,Vh有示数?(1)导线及霍耳元件的连线接触不良或已断,重新将连线连好,已断的重新焊接。
(2)两组开关可能接触不良。
5、Im或Is示数不稳定从而Vh示数不稳定?(1)仪器本身有故障。
(2)调节Im或Is过快使仪器反应发生失灵现象。
关闭仪器,重新打开仪器后缓慢调节Im或Is (3)调节Im或Is的旋钮接触不良。
6、结果误差偏大?(1)霍耳电压电压值偏离原定的值,而操作者未注意。
(2)长时间通电流是霍耳元件性能有影响,造成误差偏大。
(3)仪器X2刻度尺下的小游标的位置可能被移动,使得结果误差偏大。
声速测量1.用“驻波共振法”测波长时,如何调出示波器上正弦波形?⑴示波器“Y轴衰减”旋钮应置于较小数值档。
⑵移动接收器S2时,荧光屏上宽带的宽度应变化。
如不变,可交换输入到示波器的两接线柱位置,或交换输入到发射器S1的两接线柱位置。
⑶调节扫描频率即可调出正弦波。
2.用“相位比较法”测波长时,如何调出椭圆或直线?⑴接收器S2接收到的信号应从示波器“X输入”端输入,发射器S1信号应输入到示波器“Y轴输入”端,且“Y轴衰减”旋钮应置于较大数值档。
⑵如果还不能出现椭圆或直线,可交换S1或S2两接线柱位置。
3.用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时,如严格按上述方法操作,还是调不出应有波形,怎么办?此时可能是连接导线断路或接头接触不好,应用万用电表欧姆档对每根导线进行检查,确保每根导线无断裂,各个接头接触良好。
4.为什么在实验过程中改变S1、S2间距离时,压电换能器S1和S2两表面应保持互相平行且正对?不平行会产生什么问题?因为只有当S1、S2表面保持互相平行且正对时,S1S2间才可能形成驻波,才会出现波腹和波节,S2表面才会出现声压极大值,屏幕上才会出现正弦波振幅发生变化,由此可测超声声波波长。
如果S1、S2表面不平行,则S1、S2间形不成驻波,屏幕上正弦波振幅不会发生变化,就不能用驻波共振法测波长,故实验中必须使S1、S2表面平行。
5.如何调节与判断测量系统是否处于共振状态?使用驻波共振法,当示波器上出现振幅最大正弦波时,表示S1、S2间处于驻波共振状态。
调节方法是移动S2,观察示波器上正弦波振幅变化。
6.使用“驻波共振法”测声速时,为什么示波器上观察到的是正弦波而不是驻波?因为驻波是在发射器S1与接收器S2间形成,接收器S2接收到的是一个声压信号,在驻波波节位置,声压信号最强,输入到示波器Y偏转板,经X偏转板扫描,故示波器上观察到的是正弦波。
7.使用“驻波共振法”测声速时,示波器上观察到的正弦波振幅为什么随S1S2间距增大而越来越小?这是因为超声波在空气中传播时,由于波动能量总有一部分会被空气吸收,波的机械能会不断减少,波强逐渐减弱,振幅逐渐减少。
8.用“相位比较法”测声速时,为什么只有当李萨如图为直线时才读数?因为李萨如图形为椭圆时,由于椭圆形状、大小不确定,接收器S2位置难以确定。
只有当李萨如图形为直线时,图形直观唯一,容易确定S2位置。
9.测声速时,“驻波共振法”与“位相比较法”两种电路可交换吗?不能。
因为驻波共振法只把接收器S2接收到的信号输入到示波器Y偏转板,观察到的是正弦波信号。
而位相比较法把接收器S2信号输入示波器X偏转板,发射器S1信号输入到Y偏转板,观察到的是李萨如图形。
10.为何两种方法均测半波长值而不直接测波长值?因为超声波在空气中有衰减,如果直接测波长值,测得数据个数少,由于衰减,后面数据测不出来。
而测半波长,数据个数多,又便于用逐差法处理数据,减少测量误差分光计1.总结分光计精细调节应满足那几点要求?怎么判断是否调节好?2.调节望远镜时,若找不到平面镜反射回来的绿色亮“十”字,估计有哪些原因?3.在在舞台上放置三棱镜时,为什么要使折射面垂直于在舞台调平螺钉的连线?1 分光计要作精密测量,它必须首先满足下述两个要求:①入射光和出射光应当是平行光;②入射光和出射光的方向以及反射面和出射面的法线都与分光计的刻度盘平行.为达此目的,对分光计的调节要求是:a.望远镜聚焦于无穷远;b.望远镜光轴与分光计中心轴垂直;c.平行光管发射平行光,且其光轴也与分光计中心轴垂直2 如果找不到,则粗调没有达到要求,应重调3 方便调节,只有这两个螺钉影响镜面的垂直度1.已调好望远镜光轴垂直仪器主轴,若将平面镜取下后又放到载物台上(放的位置与拿下前的位置不同),发现两镜面又不垂直望远镜光轴了,即反射像的位置又不正确了,这是为什么?是否说明望远镜光轴还没调好?2.用汞灯做光源测定最小偏向角时,当测完黄光的最小偏向角后,能否不再转动载物台,只稍微移动望远镜即可测出其他波长的最小偏向角?试说明之。
1.答:不能说明望远镜光轴还没有调好。
因为将平面镜取下后,又放到载物台上(放的位置与拿下前的位置不同),这时平面镜已经不与仪器主轴平行了,所以不能说明望远镜光轴还没有调好。