大学物理实验思考题答案及解析

实验四、波器及其应用
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。

实验六、霍尔效应（Hall Effect）
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。

注意事项
1. Is的最大值不能超过40mA。

Im值不超过1mA。

2. 仔细检查每组的接线，决不能将Is的输入连接到Im的输出，否则通电后即会烧坏霍耳元件。

3. 为减少热磁流效应引起的误差，测Vh--Im曲线时测完Im=1mA时断开仪器冷却几分钟，同时在实验过程中尽可能的减少长时间通电流。

4. 不能擅自拆开霍耳元件的四根连线。

实验七、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
1.为什么需要在驻波系统共振状态下进行声速的测量
因为当驻波偏离共振状态时，驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的最大值小得多，当驻波系统处于共振，这时驻波腹出现稳定的最大振幅。

2.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。

3.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。

4.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。

5.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。

6.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。

7.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。

8.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。

9.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。

10.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。

11.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。

2.因为黄光在此四色光中最小偏向角最小，当测试完黄光之后，若再把其他光的光谱线向光轴延长线方向移动，必然会向相反方向移动，此既说明其他光谱线已在最小偏向角需测量位置，故可以。