江苏大学物理实验考试题库及答案.docx

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江苏大学物理实验考试题库及答案

江苏大学-物理实验A（II）考试

题库和答案

1-基础仪器

1.有一个角游标尺，主尺的分度值是0.5°，主尺上29个分度与游标上30个分度等弧长，则这个角游标尺的最小分度值是多少？

答案：

每份1′

分析：

30和29格差1格，所以相当于把这1格分成30份。

这1格为0.5°=30′，分成30份，每份1′

2.电表量程为：

0～75mA的电流表，0～15V的电压表，它们皆为0.5级，面板刻度均为150小格，每格代表多少？

测量时记录有效数字位数应到小数点后第几位（分别以mA、V为记录单位）？

为什么？

答案：

电流表一格0.5mA，小数点后一位，因为误差0.4mA

电压表一格0.1V，小数点后两位,因为误差0.08V，估读一位

3．（*）用示波器来测量一正弦信号的电压和频率，当“Y轴衰减旋钮”放在“2V/div”档，“时基扫描旋钮”放在“0.2ms/div”档时，测得波形在垂直方向“峰－峰”值之间的间隔为8.6格，横向一个周期的间隔为9.8格，试求该正弦信号的有效电压和频率的值。

答案：

510.2Hz，6.08V

分析：

f=1/T=1÷（9.8×0.0002）=510.2Hz，U有效=8.6×2÷2÷根号2=6.08V

4.（*）一只电流表的量程为10mA，准确度等级为1.0级；另一只电流表量程为15mA，准确度等级为0.5级。

现要测量9mA左右的电流，请分析选用哪只电流表较好。

答案：

选用量程为15mA，准确度等级为0.5级

分析：

量程为10mA，准确度等级为1.0级的电流表最大误差0.1mA,

量程为15mA，准确度等级为0.5级,最大误差0.075mA,

即：

选用量程为15mA，准确度等级为0.5级。

5.测定不规则固体密度

时，

，其中

为0℃时水的密度，M为被测物在空气中的称量质量，m为被测物完全浸没于水中的称量质量，若被测物完全浸没于水中时表面附有气泡，试分析实验结果

将偏大还是偏小？

写出分析过程。

答案：

偏小

分析：

若被测物浸没在水中时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结果将偏小，

即：

比标准值稍小，（M-m）偏大，

将偏小

2-方法类

6.放大法是一种基本的实验测量方法。

试写出常用的四种放大法，并任意选择其中的两种方法，结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。

累计放大法劈尖干涉测金属丝直径的实验中，为了测出相邻干涉条纹的间距l，不是仅对某一条纹测量，而是测量若干个条纹的总间距Lnl，这样可减少实验的误差。

机械放大法螺旋测微器，迈克尔孙干涉仪读数系统

光学放大法杨氏弹性模量测定实验中，为测量金属丝长度的微小伸长量而设计的“光杠杆法”

电子学放大法普朗克常数测定与光电效应利用微电流测量放大器电流测量光电流

7.物理实验常用的基本测量方法有哪六类？

试选其中三类，结合你所做过的大学物理实验，各举一例简要说明。

答案：

比较法，模拟法，平衡补偿法，…

举例：

放大法：

见题6

光的干涉衍射法：

劈尖干涉利用光的干涉测微小角度　

转换法：

利用阿基米德原理测量不规则物体体积或密度

8.根据物理量之间的各种效应和定量的函数关系，通过对有关物理量的测量，求出被测物理量的方法称为转换法。

根据你所做过的实验，试述转换法可分几大类？

试举三例说明你所做过的大学物理实验中的转换法是何种转换（要求举出三种不同类型或形式的转换）。

参量转换测量法：

利用阿基米德原理测量不规则物体密度，体积

能量转换测量法：

1磁电换测：

利用半导体霍尔效应测量螺线管磁场

2压电转换：

声速测量仪压电陶瓷转换器

3光电转换：

光速的测定中使用的光敏二极管

3-电学类

9.有四对接线柱，每对之间分别接有干电池、电阻、电容及二极管，现要用指针式万用表判断每对接线柱之间是什么元件，简要说明原理及步骤。

答案：

【1】调至电压档，分别测四个元件

（1）能测出稳定电压的为干电池

（2）指针先偏转后归零的为电容

【2】调至欧姆挡，测剩余两个元件

（1）单向导通，即只有一个方向能测出电阻的是二极管

2）两向导通切阻值一定的为电阻

（补）10．给定一米尺，在阳光普照的日子里，测定广场中心一旗杆的高度。

要求：

画出测量示意图、简述测量原理、导出测量公式。

答案：

（注：

把人换成尺子，做记号）

原理：

如图，把太阳的光线看成是平行的．得到相似三角形，即可求得旗杆高度。

∵太阳的光线是平行的，∴AE∥CB，∴∠AEB＝∠CBD，

∵人与旗杆是垂直于地面的，∴∠ABE＝∠CDB，∴△ABE∽△CBD∴

即CD=

即：

只要测量出人的影长BE，旗杆的影长DB，再知道人的身高AB，就可以求出旗杆CD的高度了．

11.测量某一物理量，需要一大小和方向均可变可控的直流电压，若给你直流稳压电源1台，单刀单掷开关、双刀双掷开关、滑线变阻器各1只，导线若干，请设计出控制电路，画出电路图。

答案：

（分压式，交叉接法）

12．若用伏安法测电阻（即根据公式R=U/I计算），可以选择安培表内接和安培表外接两种接法。

（1）现提供稳压电源、单刀单掷开关、滑线变阻器、电流表、电压表和待测电阻各一个，请你分别画出两种接法的电路图并注明所用接法。

答案：

（内外接以电流表为参考）

内接法

外接法

（2）若电源电压为6V，被测电阻约为50Ω，电流表（毫安表）量程为100/150/300mA，内阻约为0.4Ω；伏特表的量程为0/1.5/3/7.5V，每伏特电压的内阻约为200Ω。

问如何选用电表量程？

比较两种接法，并说明电流表采用何种接法比较好。

答案：

电流表量程150mA伏特表量程7.5V

分析：

与

比较，

较大则内接（主要误差在电压表分流），

较小则外接（主要误差在电流表分压）

13.利用给定的仪器：

直流稳压电源（输出电压0---6V连续可调，一台）、标准电阻箱（0-----99999.9Ω，0.1级，一只）、毫安表（量程20mA）、未知电阻（约500Ω，一只）、单刀开关一只，单刀双掷开关一只，导线若干，试设计实验方案测量未知电阻阻值。

要求：

（1）给出电路图；

（2）计算公式及说明。

答案：

（注意：

此图略作修改，把滑动变阻器去掉，电流表A改成毫安表

方法：

变压，替代法）

过程：

（1）闭合S1开始实验

（2）将S2闭合在1端,

调节电源输出电压电流表指针变化至某一适当位置记录读数

（3）将S2闭合在2端，

调节电阻箱RS的值，使电流表指针指在相同位置，记下电阻箱上电阻读数

（4）将S1断开，整理实验器材

4-误差分析

14.系统误差可分为哪两大类？

试结合所做过的大学物理实验各举一例加以说明。

答案：

定值系统误差：

气垫导轨测加速的由于阻力使加速度值偏小

变值系统误差：

…

15.发现系统误差的常用方法可分为哪三大类？

试结合所做过的大学物理实验各举一例加以说明。

答案：

（对比理论数据）

对比分析法：

欧姆定律测电阻分别用内接，外接法

理论分析法：

单摆测重力加速度要求摆角小于5°

数据分析法：

利用气垫导轨测量重力加速度分析数据找出空气阻力对结果的影响

16.限制和消除系统误差有哪些主要途径和方法？

结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以简要说明。

答案：

（根源、修正和方法）

（1）消除系统误差产生的根源：

气垫导轨实验考虑物体与导轨间的摩擦阻力

（2）对测量结果加以修正：

伏安法测电阻，若阻值较大，先电流表内接在考虑对电流表接入误差进行修正

（3）采用适当测量方法：

如补偿法，分光计上间隔180°安排两个游标就是利用补偿法消除误差

17.在测量过程中，应根据系统误差的性质选择合适的测量方法，从而消除和减少系统误差对测量结果的影响。

常用的消除和减少系统误差的测量方法有哪三种？

试结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。

替代法：

电桥测电阻时先接入待测电阻使电桥平衡，后用电阻箱代替待测电阻并保证其余不变，则电阻箱显示值即为待测值

交换法：

惠斯通电桥实验中利用交换法消除两臂阻值不严格相等带来的误差

抵偿法：

分光计间隔180°安排两个游标即利用补偿法消除系统误差

18.限制和消除系统误差有哪些主要途径和方法？

在以下具体实验中分别运用了什么途径和方法?

答案：

消除系统误差产生的根源

对测量结果加以修正

采用适当测量方法

（1）用伏安法测量待测电阻时根据电阻的大小选择安培表内接法或外接法，并对测量结果进行修正；对测量结果加以修正

（2）在用分光计测三棱镜顶角时，从两对称游标上读数；抵偿法

（3）在用螺旋测微计测量钢丝直径时要考虑零点误差的影响；消除误差产生的根源

（4）（*）在用气垫导轨测滑块的平均速度、加速度实验中要先将气垫导轨调水平；消除误差产生的根源

（5）在用示波器测交流电幅值前校准方形波的高度。

消除误差产生的根源

19．

解：

电流表量程75

电压表量程3V

即

电流电压表至少1.0级.

用伏安法测电阻，已知

，

，忽略电表内阻的影响，为使被测电阻的相对不确定度小于2.0%，试分析选用怎样的电流表和电压表。

（提示：

按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度；

电流表;;量程有30mA、75mA、150mA、300mA等，电压表量程有75mV、3V、7.5V、15V等，电表等级有0.1，0.2，05，1.0，1.5，2.5，5.0级）

答案：

如右.

解：

即可用1mm皮尺测量长度.

设测量X次时间为

即至少需要测29次.

所以至少需要29次.

解：

可用50分游标卡尺.可用10分游标卡尺.

20（*）．对一圆柱体的直径D和高H进行测量，若要求该圆柱体体积测量的相对不确定度不超过1%，试确定直径D和高H的测量精度，并选择合适的测量仪器。

已知公认值D=6mm，H=20mm。

（提示：

按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度）

21.（*）采用单摆测量重力加速度

（

）。

如果已知单摆摆长l≈100cm，T≈2s，要求重力加速度的相对不确定度小于0.5%，应如何选择测摆长的仪器?

如何安排连续测周期的次数?

设所用秒表的最大仪器误差限

仪=0.1秒。

（提示：

按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度）

解：

设测量X次用的时间为

即至少需要25次.

22．（*）复摆公式

，通过测T可求等值摆长

，已知

的标准值，并测得T≈2秒，测量仪器产生的最大误差Δ仪=0.1秒。

问要使

的测量相对不确定度不大于0.4%，测周期时至少应数多少个周期?

（提示：

按不确定度等作用原则分配不确定度，按方和根合成法求相对不确定度）

23．为使圆柱体体积测量的相对不确定度小于0.6%，试就以下三种情况分析说明测量仪器的选择：

（1）已知D≈10mm，而H>>D，则应用什么仪器测量D？

（1）已知H≈10mm，而D>>H，则应用什么仪器测量H？

（1）已知D≈H≈10mm，则应分别用什么仪器测量D和H？

23

解：

（一）方和根合成法

（2分）

（1）当时，0.6%，可得，（2分）

所以测量应采用（50分）游标卡尺。

（1分）

（2）当时，0.6%，可得，（2分）

所以测量应采用（20分）游标卡尺。

（1分）

（3）当时，0.6%，可得，（2分）

0.6%，可得，（2分）

所以测量、均应采用（50分）游标卡尺。

（2分）

（二）绝对值合成法

（1）当时，0.6%，可得，（2分）

所以测量应采用（50分）游标卡尺。

（1分）

（2）当时，0.6%，可得，（2分）

所以测量应采用（20分）游标卡尺。

（1分）

（3）当时，0.3%，可得，（2分）

所以测量应采用螺旋测微计。

（1分）

0.3%，可得，（2分）

所以测量应采用（50分）游标卡尺。

24．如图所示，要测量电阻R上实际消耗的功率P可以有三种方法，它是

、

和

。

假若限定仪器条件，只能用0.5级电压表、1.0级电流表和0.2级电桥分别测量电压、电流和电阻，试选择测量不确定度最小的测量方案（单次测量，不计电表内阻影响）

ps:

单词测量没有根号3，最终答案正确，但过程略有问题