大學物理實驗預習及思考題答案

1、實驗一 霍爾效應及其應用【預習思考題】1列出計算霍爾系數 、載流子濃度n、電導率及遷移率的計算公式，并注明單位?；魻栂禂?，載流子濃度 ，電導率 ，遷移率 。2如已知霍爾樣品的工作電流 及磁感應強度B的方向，如何判斷樣品的導電類型？以根據右手螺旋定則，從工作電流 旋到磁感應強度B確定的方向為正向，若測得的霍爾電壓 為正，則樣品為P型，反之則為N型。3本實驗為什么要用3個換向開關？為了在測量時消除一些霍爾效應的副效應的影響，需要在測量時改變工作電流 及磁感應強度B的方向，因此就需要2個換向開關；除了測量霍爾電壓 ，還要測量A、C間的電位差 ，這是兩個不同的測量位置，又需要1個換向開關?？傊?，一共

2、需要3個換向開關?！痉治鲇懻擃}】1若磁感應強度B和霍爾器件平面不完全正交，按式（5.2-5） 測出的霍爾系數 比實際值大還是??？要準確測定 值應怎樣進行？若磁感應強度B和霍爾器件平面不完全正交，則測出的霍爾系數 比實際值偏小。要想準確測定，就需要保證磁感應強度B和霍爾器件平面完全正交，或者設法測量出磁感應強度B和霍爾器件平面的夾角。2若已知霍爾器件的性能參數，采用霍爾效應法測量一個未知磁場時，測量誤差有哪些來源？誤差來源有：測量工作電流 的電流表的測量誤差，測量霍爾器件厚度d的長度測量儀器的測量誤差，測量霍爾電壓 的電壓表的測量誤差，磁場方向與霍爾器件平面的夾角影響等。實驗二 聲速的測量【預習

3、思考題】1. 如何調節(jié)和判斷測量系統是否處于共振狀態(tài)？為什么要在系統處于共振的條件下進行聲速測定？答：緩慢調節(jié)聲速測試儀信號源面板上的“信號頻率”旋鈕，使交流毫伏表指針指示達到最大（或晶體管電壓表的示值達到最大），此時系統處于共振狀態(tài)，顯示共振發(fā)生的信號指示燈亮，信號源面板上頻率顯示窗口顯示共振頻率。在進行聲速測定時需要測定駐波波節(jié)的位置，當發(fā)射換能器S1處于共振狀態(tài)時，發(fā)射的超聲波能量最大。若在這樣一個最佳狀態(tài)移動S1至每一個波節(jié)處，媒質壓縮形變最大，則產生的聲壓最大，接收換能器S2接收到的聲壓為最大，轉變成電信號，晶體管電壓表會顯示出最大值。由數顯表頭讀出每一個電壓最大值時的位置，即對應的

4、波節(jié)位置。因此在系統處于共振的條件下進行聲速測定，可以容易和準確地測定波節(jié)的位置，提高測量的準確度。 2. 壓電陶瓷超聲換能器是怎樣實現機械信號和電信號之間的相互轉換的？答：壓電陶瓷超聲換能器的重要組成部分是壓電陶瓷環(huán)。壓電陶瓷環(huán)由多晶結構的壓電材料制成。這種材料在受到機械應力，發(fā)生機械形變時，會發(fā)生極化，同時在極化方向產生電場，這種特性稱為壓電效應。反之，如果在壓電材料上加交變電場，材料會發(fā)生機械形變，這被稱為逆壓電效應。聲速測量儀中換能器S1作為聲波的發(fā)射器是利用了壓電材料的逆壓電效應，壓電陶瓷環(huán)片在交變電壓作用下，發(fā)生縱向機械振動，在空氣中激發(fā)超聲波，把電信號轉變成了聲信號。換能器S2作

5、為聲波的接收器是利用了壓電材料的壓電效應，空氣的振動使壓電陶瓷環(huán)片發(fā)生機械形變，從而產生電場，把聲信號轉變成了電信號?！痉治鲇懻擃}】1. 為什么接收器位于波節(jié)處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值？答：兩超聲換能器間的合成波可近似看成是駐波。其駐波方程為 A（x）為合成后各點的振幅。當聲波在媒質中傳播時，媒質中的壓強也隨著時間和位置發(fā)生變化，所以也常用聲壓P描述駐波。聲波為疏密波，有聲波傳播的媒質在壓縮或膨脹時，來不及和外界交換熱量，可近似看作是絕熱過程。氣體做絕熱膨脹，則壓強減小；做絕熱壓縮，則壓強增大。媒質體元的位移最大處為波腹，此處可看作既未壓縮也未膨脹，則聲壓為零，媒質體元位移為零處為波

6、節(jié)，此處壓縮形變最大，則聲壓最大。由此可知，聲波在媒質中傳播形成駐波時，聲壓和位移的相位差為 。令P（x）為駐波的聲壓振幅，駐波的聲壓表達式為波節(jié)處聲壓最大，轉換成電信號電壓最大。所以接收器位于波節(jié)處，晶體管電壓表顯示的電壓值是最大值。2. 用逐差法處理數據的優(yōu)點是什么？答：逐差法是物理實驗中處理數據的一種常用方法，是對等間隔變化的被測物理量的數據，進行逐項或隔項相減，來獲得實驗結果的數據處理方法。逐差法進行數據處理有很多優(yōu)點，可以驗證函數的表達形式，也可以充分利用所測數據，具有對數據取平均的效果，起到減小隨機誤差的作用。本實驗用隔項逐差法處理數據，減小了測量的隨機誤差。實驗三 衍射光柵【預習

7、思考題】1. 如何調整分光計到待測狀態(tài)?答：（1）調節(jié)望遠鏡適合接收平行光，且其光軸垂直于儀器中心軸；（2）平行光管能發(fā)出平行光，且其光軸垂直于儀器中心軸；（3）載物臺的臺面垂直于儀器中心軸。2. 調節(jié)光柵平面與入射光垂直時，為什么只調節(jié)載物臺調平螺釘b、c，而當各級譜線左右兩側不等高時，又只能調節(jié)載物臺調平螺釘a？答：調節(jié)光柵平面與入射光垂直時，光柵放在載物臺調平螺釘b、c的垂直平分線上，望遠鏡和平行光管已調好，調節(jié)載物臺調平螺釘a不能改變光柵面與入射光的夾角，只能調節(jié)螺釘b或c使光柵面反射回來的“+”字像與分劃板上“ ”形叉絲的上十字重合，此時光柵平面與入射光垂直。當各級譜線左右兩側不等高

8、時，說明光柵刻線與載物臺平面不垂直，調節(jié)b、c破壞入射光垂直光柵面，只調節(jié)a即可使各級譜線左右兩側等高?！痉治鲇懻擃}】1. 利用本實驗的裝置如何測定光柵常數？答：與實驗步驟一樣，調出光譜線，已知綠光波長 m，測量一級（ ）綠光衍射角 ，根據光柵方程 ，可計算出光柵常數d 。2. 三棱鏡的分辨本領 ,b是三棱鏡底邊邊長，一般三棱鏡 約為1000cm-1。問邊長多長的三棱鏡才能和本實驗用的光柵具有相同的分辨率？解：已知：實驗測得 =27000， cm-1 求b。由 得 b= (cm)答：略。實驗四 多用電表的設計與制作【分析討論題】1 校準電表時，如果發(fā)現改裝表的讀數相對于標準表的讀數都偏高或偏低

9、，即 總向一個方向偏，試問這是什么原因造成的？欲使 有正有負（合理偏向）應采取什么措施？分流電阻或分壓電阻的阻值不符合實際情況，導致讀數都偏高或偏低。欲使 有正有負（合理偏向）應選擇合適的分流電阻或分壓電阻。2 證明歐姆表的中值電阻與歐姆表的內阻相等。滿偏時（因Rx=0） 半偏時 可得中值電阻 綜合內阻實驗五 邁克耳孫干涉儀的調整與使用【預習思考題】1 邁克爾孫干涉儀是利用什么方法產生兩束相干光的？答：邁克爾孫干涉儀是利用分振幅法產生兩束相干光的。2 邁克爾孫干涉儀的等傾和等厚干涉分別在什么條件下產生的？條紋形狀如何？隨M1、M2的間距d如何變化？答：（1）等傾干涉條紋的產生通常需要面光源，且

10、M1、M2應嚴格平行；等厚干涉條紋的形成則需要M1、M2不再平行，而是有微小夾角，且二者之間所加的空氣膜較薄。（2）等傾干涉為圓條紋，等厚干涉為直條紋。（3）d越大，條紋越細越密；d 越小，條紋就越粗越疏。3 什么樣條件下，白光也會產生等厚干涉條紋？當白光等厚干涉條紋的中心被調到視場中央時，M1、M2兩鏡子的位置成什么關系？答：白光由于是復色光，相干長度較小，所以只有M1、M2距離非常接近時，才會有彩色的干涉條紋，且出現在兩鏡交線附近。當白光等厚干涉條紋的中心被調到視場中央時，說明M1、M2已相交?！痉治鲇懻擃}】1 用邁克爾孫干涉儀觀察到的等傾干涉條紋與牛頓環(huán)的干涉條紋有何不同？答：二者雖然都

11、是圓條紋，但牛頓環(huán)屬于等厚干涉的結果，并且等傾干涉條紋中心級次高，而牛頓環(huán)則是邊緣的干涉級次高，所以當增大（或減?。┛諝鈱雍穸葧r，等傾干涉條紋會向外涌出（或向中心縮進），而牛頓環(huán)則會向中心縮進（或向外涌出）。2 想想如何在邁克爾孫干涉儀上利用白光的等厚干涉條紋測定透明物體的折射率？答：首先將儀器調整到M1、M2相交，即視場中央能看到白光的零級干涉條紋，然后根據剛才鏡子的移動方向選擇將透明物體放在哪條光路中（主要是為了避免空程差），繼續(xù)向原方向移動M1鏡，直到再次看到白光的零級條紋出現在剛才所在的位置時，記下M1移動的距離所對應的圓環(huán)變化數N，根據 ，即可求出n。實驗六 用牛頓環(huán)法測定透鏡的曲率

12、半徑【預習思考題】1白光是復色光，不同波長的光經牛頓環(huán)裝置各自發(fā)生干涉時，同級次的干涉條紋的半徑不同，在重疊區(qū)域某些波長的光干涉相消，某些波長的光干涉相長，所以牛頓環(huán)將變成彩色的。2說明平板玻璃或平凸透鏡的表面在該處不均勻，使等厚干涉條紋發(fā)生了形變。3因顯微鏡筒固定在托架上可隨托架一起移動，托架相對于工作臺移動的距離也即顯微鏡移動的距離可以從螺旋測微計裝置上讀出。因此讀數顯微鏡測得的距離是被測定物體的實際長度。4（1）調節(jié)目鏡觀察到清晰的叉絲；（2）使用調焦手輪時，要使目鏡從靠近被測物處自下向上移動，以免擠壓被測物，損壞目鏡。（3）為防止空程差，測量時應單方向旋轉測微鼓輪。5因牛頓環(huán)裝置的接觸

13、處的形變及塵埃等因素的影響，使牛頓環(huán)的中心不易確定，測量其半徑必然增大測量的誤差。所以在實驗中通常測量其直徑以減小誤差，提高精度。6有附加光程差d0,空氣膜上下表面的光程差 =2dk+d0+ ,產生k級暗環(huán)時, =(2k+1) /2，k=0,1,2,暗環(huán)半徑rk= ；則Dm2=(m d0)R，Dn2= (n d0)R，R= ?！痉治鲇懻擃}】1 把待測表面放在水平放置的標準的平板玻璃上，用平行光垂直照射時，若產生牛頓環(huán)現象，則待測表面為球面；輕壓待測表面時，環(huán)向中心移動，則為凸面；若環(huán)向中心外移動，則為凹面。2牛頓環(huán)法測透鏡曲率半徑的特點是：實驗條件簡單，操作簡便，直觀且精度高。3參考答案若實驗

14、中第35個暗環(huán)的半徑為a ,其對應的實際級數為k,a2=kR k= =2d35+ +d0=(2k+1) (k=0,1,2)d= 實驗七傳感器專題實驗電渦流傳感器【預習思考題】1電渦流傳感器與其它傳感器比較有什么優(yōu)缺點？這種傳感器具有非接觸測量的特點，而且還具有測量范圍大、靈敏度高、抗干擾能力強、不受油污等介質的影響、結構簡單及安裝方便等優(yōu)點。缺點是電渦流位移傳感器只能在一定范圍內呈線性關系。2本試驗采用的變換電路是什么電路。本實驗中電渦流傳感器的測量電路采用定頻調幅式測量電路?！痉治鲇懻擃}】1若此傳感器僅用來測量振動頻率，工作點問題是否仍十分重要？我們所說的工作點是指在振幅測量時的最佳工作點，

15、即傳感器線性區(qū)域的中間位置。若測量振幅時工作點選擇不當，會使波形失真而造成測量的誤差或錯誤。但僅測量頻率時波形失真不會改變其頻率值。所以，僅測量頻率時工作點問題不是十分重要。2如何能提高電渦流傳感器的線性范圍？一般情況下，被測體導電率越高，靈敏度越高，在相同的量程下，其線性范圍越寬線性范圍還與傳感器線圈的形狀和尺寸有關。線圈外徑大時，傳感器敏感范圍大，線性范圍相應也增大，但靈敏度低；線圈外徑小時，線性范圍小，但靈敏度增大?？筛鶕煌?，選取不同的線圈內徑、外徑及厚度參數?；魻杺鞲衅鳌绢A習思考題】1寫出調整霍爾式傳感器的簡明步驟。（1）按圖6.2-6接線；（2）差動放大器調零；（3）接入霍爾式

16、傳感器，安裝測微頭使之與振動臺吸合；（4）上下移動測微頭±4mm，每隔0.5mm讀取相應的輸出電壓值。2結合梯度磁場分布，解釋為什么霍爾片的初始位置應處于環(huán)形磁場的中間。在環(huán)形磁場的中間位置磁感應強度B為零。由霍爾式傳感器的工作原理可知，當霍爾元件通以穩(wěn)定電流時，霍爾電壓UH的值僅取決于霍爾元件在梯度磁場中的位移x，并在零點附近的一定范圍內存在近似線性關系。【分析討論題】1測量振幅和稱重時的作用有何不同？為什么？測量振幅時，直接測量位移與電壓的關系。要求先根據測量數據作出Ux關系曲線，標出線性區(qū)，求出線性度和靈敏度。稱重時測量電壓與位移的關系，再換算成電壓與重量的關系。振動臺作為稱重

17、平臺，逐步放上砝碼，依次記下表頭讀數，并做出UW曲線。在平臺上另放置一未知重量之物品，根據表頭讀數從UW曲線中求得其重量。2描述并解釋實驗內容的示波器上觀察到的波形。交流激勵作用下其輸出輸入特性與直流激勵特性有較大的不同，靈敏度和線性區(qū)域都發(fā)生了變化。示波器上的波形在振幅不太大時為一正弦波。若振幅太大，超出了其線性范圍，則波形會發(fā)生畸變。試驗八 鐵磁材料磁滯回線的測繪【預習思考題】1. 測繪磁滯回線和磁化曲線前為何先要退磁？如何退磁？答：由于鐵磁材料磁化過程的不可逆性即具有剩磁的特點，在測定磁化曲線和磁滯回線時，首先必須對鐵磁材料預先進行退磁，以保證外加磁場H=0時B=0。退磁的方法，從理論上

18、分析，要消除剩余磁感應強度Br，只需要通以反向電流，使外加磁場正好等于鐵磁材料的矯頑力即可，但實際上矯頑力的大小通常并不知道，則無法確定退磁電流的大小。常采用的退磁方法是首先給要退磁的材料加上一個大于（至少等于）原磁化場的交變磁場（本實驗中順時針方向轉動“U選擇”旋鈕，令U從0依次增至3V），鐵磁材料的磁化過程是一簇逐漸擴大的磁滯回線。然后逐漸減小外加磁場，（本實驗中逆時針方向轉動旋鈕，將U從最大值依次降為0），則會出現一簇逐漸減小而最終趨向原點的磁滯回線。當外加磁場H減小到零時，鐵磁材料的磁感應強度B亦同時降為零，即達到完全退磁。2. 如何判斷鐵磁材料屬于軟、硬磁性材料？答：軟磁材料的特點是

19、：磁導率大，矯頑力小，磁滯損耗小，磁滯回線呈長條狀；硬磁材料的特點是：剩磁大，矯頑力也大，磁滯特性顯著，磁滯回線包圍的面積肥大?！痉治鲇懻擃}】1. 本實驗通過什么方法獲得H和B兩個磁學量？簡述其基本原理。答：本實驗采用非電量電測技術的參量轉換測量法，將不易測量的磁學量轉換為易于測量的電學量進行測定。按測試儀上所給的電路圖連接線路，將電壓UH和UB分別加到示波器的“x輸入”和“y輸入”，便可觀察到樣品的磁滯回線，同時利用示波器測繪出基本磁化曲線和磁滯回線上某些點的UH和UB值。根據安培環(huán)路定律，樣品的磁化場強為(L為樣品的平均磁路)根據法拉弟電磁感應定律，樣品的磁感應強度瞬時值由以上兩個公式可將

20、測定的UH和UB值轉換成H和B值，并作出HB曲線?！緦嶒瀮x器】2. 鐵磁材料的磁化過程是可逆過程還是不可逆過程？用磁滯回線來解釋。答：鐵磁材料的磁化過程是不可逆過程。鐵磁材料在外加磁場中被磁化時，外加磁場強度H與鐵磁材料的磁感應強度B的大小是非線性關系。當磁場H從零開始增加時，磁感應強度B隨之以曲線上升，當H增加到Hm時，B幾乎不再增加，達到飽和值Bm，從O到達飽和狀態(tài)這段B-H曲線，稱為起始磁化曲線。當外加磁場強度H從Hm減小時，鐵磁材料的磁感應強度B也隨之減小，但不沿原曲線返回，而是沿另一曲線下降。當H下降為零時，B不為零，仍保留一定的剩磁Br，使磁場反向增加到-Hc時，磁感應強度B下降為

21、零。繼續(xù)增加反向磁場到-Hm，后逐漸減小反向磁場直至為零，再加上正向磁場直至Hm，則得到一條閉合曲線，稱為磁滯回線。從鐵磁材料的起始磁化曲線和磁滯回線可以看到，外加磁場強度H從Hm減小到零時的退磁曲線與磁場H從零開始增加到Hm時的起始磁化曲線不重合，說明退磁過程不能重復起始磁化過程的每一狀態(tài)，所以鐵磁材料的磁化過程是不可逆過程。實驗九用動態(tài)法測定金屬棒的楊氏模量【預習思考題】1試樣固有頻率和共振頻率有何不同，有何關系?固有頻率只由系統本身的性質決定。和共振頻率是兩個不同的概念，它們之間的關系為：式中Q為試樣的機械品質因數。一般懸掛法測楊氏模量時，Q值的最小值約為50，所以共振頻率和固有頻率相比

22、只偏低0.005%，故實驗中都是用f共代替f固，2如何盡快找到試樣基頻共振頻率?測試前根據試樣的材質、尺寸、質量，通過（5.7-3）式估算出共振頻率的數值，在上述頻率附近尋找?！痉治鲇懻擃}】1測量時為何要將懸線吊扎在試樣的節(jié)點附近？理論推導時要求試樣做自由振動，應把線吊扎在試樣的節(jié)點上，但這樣做就不能激發(fā)試樣振動。因此，實際吊扎位置都要偏離節(jié)點。偏離節(jié)點越大，引入的誤差就越大。故要將懸線吊扎在試樣的節(jié)點附近。2如何判斷銅棒發(fā)生了共振?可根據以下幾條進行判斷：（1）換能器或懸絲發(fā)生共振時可通過對上述部件施加負荷(例如用力夾緊)，可使此共振信號變小或消失。（2）發(fā)生共振時，迅速切斷信號源，觀察示波

23、器上李薩如圖形變化情況，若波形由橢圓變成一條豎直亮線后逐漸衰減成為一個亮點，即為試樣共振頻率。（3）試樣發(fā)生共振需要一個孕育的過程，切斷信號源后信號亦會逐漸衰減，它的共振峰寬度較窄，信號亦較強。試樣共振時，可用尖嘴鑷子縱向輕碰試樣，這時會按圖5.7-1的規(guī)律發(fā)現波腹、波節(jié)。 （4）在共振頻率附近進行頻率掃描時，共振頻率兩側信號相位會有突變導致李薩如圖形在Y軸左右明顯擺動實驗1轉動慣量1. 是否可以測擺動一次的時間作周期值？為什么？答：不可以。因為一次測量隨機誤差較大，多次測量可減少隨機誤差。2. 將一半徑小于下圓盤半徑的圓盤，放在下圓盤上，并使中心一致，討論此時三線擺的周期和空載時的周期相比是

24、增大、減小還是不一定？說明理由。答：當兩個圓盤的質量為均勻分布時，與空載時比較，擺動周期將會減小。因為此時若把兩盤看成為一個半徑等于原下盤的圓盤時，其轉動慣量小于質量與此相等的同直徑的圓盤，根據公式(3-1-5)，擺動周期T0將會減小。3. 三線擺在擺動中受空氣阻尼，振幅越來越小，它的周期是否會變化？對測量結果影響大嗎？為什么？答：周期減小，對測量結果影響不大，因為本實驗測量的時間比較短。實驗2 金屬絲彈性模量的測量1. 光杠桿有什么優(yōu)點，怎樣提高光杠桿測量的靈敏度?答：優(yōu)點是：可以測量微小長度變化量。提高放大倍數即適當地增大標尺距離D或適當地減小光杠桿前后腳的垂直距離b，可以提高靈敏度，因為

25、光杠桿的放大倍數為2D/b。2. 何謂視差，怎樣判斷與消除視差?答：眼睛對著目鏡上、下移動，若望遠鏡十字叉絲的水平線與標尺的刻度有相對位移，這種現象叫視差，細調調焦手輪可消除視差。3. 為什么要用逐差法處理實驗數據?答：逐差法是實驗數據處理的一種基本方法，實質就是充分利用實驗所得的數據，減少隨機誤差，具有對數據取平均的效果。因為對有些實驗數據，若簡單的取各次測量的平均值，中間各測量值將全部消掉，只剩始末兩個讀數，實際等于單次測量。為了保持多次測量的優(yōu)越性，一般對這種自變量等間隔變化的情況，常把數據分成兩組，兩組逐次求差再算這個差的平均值。實驗3隨即誤差的統計規(guī)律1. 什么是統計直方圖? 什么是

26、正態(tài)分布曲線?兩者有何關系與區(qū)別? 答：對某一物理量在相同條件下做n次重復測量，得到一系列測量值，找出它的最大值和最小值，然后確定一個區(qū)間，使其包含全部測量數據，將區(qū)間分成若干小區(qū)間，統計測量結果出現在各小區(qū)間的頻數M，以測量數據為橫坐標，以頻數M為縱坐標，劃出各小區(qū)間及其對應的頻數高度，則可得到一個矩形圖，即統計直方圖。如果測量次數愈多，區(qū)間愈分愈小，則統計直方圖將逐漸接近一條光滑的曲線，當n趨向于無窮大時的分布稱為正態(tài)分布，分布曲線為正態(tài)分布曲線。2. 如果所測得的一組數據，其離散程度比表中數據大，也就是即S(x)比較大，則所得到的周期平均值是否也會差異很大? 答：（不會有很大差距，根據隨

27、機誤差的統計規(guī)律的特點規(guī)律，我們知道當測量次數比較大時，對測量數據取和求平均，正負誤差幾乎相互抵消，各誤差的代數和趨于零。實驗7電表的改裝與測量(1) 校正電流表時，如果發(fā)現改裝的毫安表讀數總是高于標準表的讀數，分流電阻應調大還是調小?為什么? 答：應調小。讓電路中標準表讀數不變，即保持回路電流不變，分流電阻值減小后將會分得更多的電流，從而使流過被改裝表表頭的電流減小，改裝表的讀數也減小。(2) 校正電壓表時，如果發(fā)現改裝的電壓表讀數總是低于標準表的讀數，分壓電阻應調大還是調小?為什么? 答：應調小。讓電路中標準表讀數不變，即加在改裝電表上電壓值不變。調小電阻，改裝表的總電阻降低，流過改裝毫安

28、表的電流增大，從而讀數也增加。(3) 試證明用歐姆表測電阻時，如果表頭指針正好指在表盤標度尺的中心，則這時的歐姆表指示值為什么正好等于該歐姆表的內阻值。 答：設表頭指針滿刻度電流為Ig、表頭指針指表盤中心時電路中電流為I，根據題意，當表內阻為Rg、待測電阻為Rx時，根據歐姆表工作原理，當待測電阻Rx0時，即 ，因而可得RxRg。所以，歐姆表顯示測讀數即為該歐姆表的內阻。實驗8示波器的原理與使用1. 模擬示波器為何能顯示高速變化的電信號軌跡？ 答：在模擬示波器垂直偏轉板上加的是被觀測信號電壓，而在水平偏轉板上加的是鋸齒波（時間線性變化）信號電壓，所以示波器的示波管的橫軸相當于直角坐標的時間軸，經

29、過一個鋸齒波信號周期，電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的一段軌跡。當鋸齒波信號的周期大于或等于周期性觀測信號的周期且與其相位鎖定時（同步），電子束便在示波管的熒光屏上描繪出被觀測信號的波形的同一段軌跡，由于人眼的視覺暫留和熒光屏的余輝，便可以觀測到信號的波形。(2) 在本實驗中，觀察李薩如圖形時，為什么得不到長時間穩(wěn)定的圖形？ 答：因為CH1與CH2輸入的是兩個完全不相關的信號，它們的位相差難以保持恒定，所以得不到長時間的穩(wěn)定波形。(3)假定在示波器的Y軸輸入一個正弦信號，所用的水平掃描頻率為120Hz，在熒光屏上出現三個穩(wěn)定完整的正弦波形，那么輸入信號的頻率是什么？這是否是測

30、量信號頻率的好方法？為何？ 答：輸入信號的頻率是360Hz。這種方法不是測量信號頻率的好方法，因為用此方法測量的頻率精確度低。(4) 示波器的掃描頻率遠大于或遠小于輸入正弦信號的頻率時，屏上的圖形是什么情況？ 答：掃描頻率遠小于輸入正弦信號頻率時，出現圖形是密集正弦波；掃描頻率遠大于輸入正弦信號頻率時，一個周期的信號波形將會被分解成數段，顯示的圖形將會變成網狀交叉線。實驗9自組電橋測電阻1. 電橋由哪幾部分組成? 電橋的平衡條件是什么? 答：由電源、開關、檢流計橋臂電阻組成。平衡條件是Rx=(R1/R2)R3。2.若待測電阻Rx的一個頭沒接(或斷頭)，電橋是否能調平衡?為什么?答：不能，Rx沒

31、接（或斷頭），電路將變?yōu)樯蠄D所示，A、C及C、D間總有電流，所以電橋不能調平。3. 下列因素是否會使電橋誤差增大?為什么?(1) 電源電壓不太穩(wěn)定；(2) 檢流計沒有調好零點；(3) 檢流計分度值大；(4) 電源電壓太低；(5) 導線電阻不能完全忽略。答：（1）由于電橋調平以后與電源電壓無關，則電源電壓不太穩(wěn)定基本不會使電橋誤差增大。(2）若檢流計沒有調好零點，當其指針指零時檢流計中電流不為零，即電橋沒有達到平衡正態(tài)，此時的測量讀數中將會含有較大誤差甚至會出現錯誤讀數；（3）檢流計分度值大時會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與分度值成反比；（4）電源電壓太低會使電橋誤差增大，因電橋的靈敏度與電源

32、電壓成正比；（5）對高電阻不會，當被測電阻的阻值很高時導線電阻可以忽略。4. 為了能更好地測準電阻 ，在自組電橋時，假如要測一個約1.2k的電阻，應該考慮哪些因素?這些因素如何選取?答：應考慮電源電壓，比例臂的電阻值，檢流計的分度值。電源電壓取6V，R1，R2取1000，檢流計取1.5級。實驗10用電位差計測量電動勢1. 按圖3-10-4聯好電路做實驗時，有時不管如何調動a頭和b頭，檢流計G的指針總指零，或總不指零，兩種情況的可能原因各有哪些?答：總指零的原因：測量回路斷路?？偛恢噶愕脑颍篍和Ex極性不對頂； 工作回路斷路； RAB上的全部電壓降小于ES，Ex二者中小的一個。2.用電位差計可

33、以測定電池的內阻，其電路如圖所示，假定工作電池EEx，測試過程中Rc調好后不再變動，Rx是個準確度很高的電阻箱。R是一根均勻的電阻絲。L1、L2分別為Kx斷開和接通時電位差計處于補償狀態(tài)時電阻絲的長度。試證明電池Ex的內阻r=(L1-L2)/L2Rx(Rx為已知)。證明：設A為R上單位長度的電位差，Vx為K2的端電壓，則有：Ex=AL1(1)Vx=AL2(2)而代入（2）式得:Rx/(r+Rx)Ex=AL2(3)(1)式除(3)式，整理后得：r =(L1-L2)/L2Rx3.用箱式電位差計可以測定電阻或校準電流表。在圖3-10-7(a)中，A是待校準電流表，Rx是待測定的電阻，R0是可調的準確

34、度很高的電阻箱，其值可直接讀出，圖(b)是UJ37箱式電位差計。怎樣才能把Rx測算出來?A表如何校正?答：測量電阻Rx 調整可變精密電阻箱R0（作標準電阻用）的阻值，使電流表有適當偏轉，如可能，使R0與Rx相接近。 將1點接Ex(+)，2點接Ex(-)，測出Vx(Rx兩端的電位差)。 將2點接Ex(+)，3點接Ex(-)，保持電流不變，測出V0(R0兩端的電位差)。 因Rx和R0通過的電流相同，故：Rx=(Vx/V0)R0校準電流表 將3點接Ex(-)，2點接Ex(+),調整R0，使電流表A指示第一個校準點。測出R0兩端的電位差V1，得第一校準點的電流I1(I1=V1/R0)。 同法測出同一校

35、準點的電流I2,I3,。 作出校準曲線。4.如圖3-10-4所示的電位差計，由A到B是11m長的電阻絲，若設a=0.1V/m，11m長的電壓降是1.1V，用它測僅幾毫伏的溫差電動勢，誤差太大。為了減少誤差，采用圖3-10-8所示電路。圖3-10-8是將11m長的電阻絲AB上串接了兩個較大的電阻R1和R2。若AB的總電阻已知為r,且R1、R2、r上的總電壓為1.1V，并設計AB(11m)電阻絲上的a=0.1mV/m，試問R1+R2的電阻值應取多少?若標準電池E0的電動勢為1.0186V，則R1可取的最大值和最小值分別為多少(用線電阻r表示)?答： 由于電位差計單位長度電阻線的電位差為a，則電阻線

36、AB上的電位差VAB=11a1.1mV，而回路電流應為I =VAB/r。另一方面，由于I(R1+R2+r)=1.1V，所以(VAB/r)(R1+R2+r)= 1.1V即VAB (R1+R2)/r +1= 1.1V所以R1+R2=(1.1/VAB)-1 r =(1.1/0.0011-1)r999r 當R2I = E0 時，R1為最小，即R1= R1min，此時有R1I + E0 + Ir = 1.1。由于I =VAB/r =0.0011/r，所以R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r當R2I+Ir =E0 則R1為最大，即R1= R1max，此時有R1I + E0 = 1.1。所以R1m

37、ax =(1.1-E0)/I=74r實驗11超聲波聲速的測量1. 示波器在使用過程中熒光屏上只有一條水平亮線而沒有被測信號是什么原因造成的?答：在示波器的使用過程中，上述現象經常出現，造成這一現象的原因很多，大致可歸納:a.示波器接地（GND)(測量時接地按鍵GND應該彈起)；b.衰減開關VOLTS/DIV選擇過大（測量時可先選擇小些）；c.信號發(fā)生器輸出過小或沒有輸出；d.信號發(fā)生器輸出直流信號；d. 在信號的傳輸中，導線或接頭接觸不良，也可造成該現象；e. 示波器的相關功能鍵都應選擇在正確工作狀態(tài)下?？傊?，影響的因素很多，要求使用者在使用前一定認真閱讀教材。2.在測量聲速時，Y1(CH1)

38、的輸入信號，由于示波器的Y軸放大器、壓電轉換器、聯接線路的相移等原因并不與聲波的位相相同，這對于觀察測量聲波波長有無影響? 為什么?答：沒有影響。因為波長是波在傳播過程中位相差為2的兩點間的距離，與該處位相無關，所以無影響。3. 試比較幾種測聲速方法的優(yōu)缺點。答：實驗講義上共列出了三種測量方法：李薩如圖相位比較法，共振法，波形相位比較法。一般說來，李薩如圖相位比較法測量的比較準，同時便于對知識的溫新和鞏固，對于示波器的使用以及學生動手能力和思考問題的培養(yǎng)，不失是一種較好的途徑，但操作比較繁；對于共振法，判斷相對要困難一些，所以測量誤差一般要大一些，但可以直觀地了解共振現象；而波形相位比較法比的

39、現象較直觀，可操作性強，只是相位判別不如李薩如圖相位比較法準確，但只要認真操作，誤差也不會太大。實驗12全息照相1. 全息照像有哪些重要特點?答：全息照相是利用光波的干涉和衍射原理，將物體“發(fā)出”的特定波前（同時包括振幅和位相）以干涉條紋的形式記錄下來，然后在一定條件下，利用衍射再現原物體的立體像。全息照相必須分兩步進行：（1）物體全息圖的記錄過程；（2）立體物像的再現過程。2. 全息底片和普通照像底片有什么區(qū)別?答：（1）全息照相能夠把物光波的全部信息（即振幅和相位）全部記錄下來，而普通照相只能記錄物光波的強度（既振幅），因此，全息照片能再現出與原物體完全相同的立體圖象。（2）由于全息照片上

40、的每部分都包含了被攝物體上每一點的光波信息，所以，它具有可分割性，即全息照片的每一部分都可以再現出原物體的立體圖象。（3）在同一張全息底片上，可以采用不同的角度多次拍攝不同的物體，再現時，在不同的衍射方向上能夠互不干擾地觀察到每個物體的立體圖象。3. 為什么安裝底片后要靜止一段時間，才能進行曝光?答：為了減少震動，提高拍攝質量，減震是全息照相的一項重要措施，要保證照相質量，光路中各元器件的相對位移量要限制在</2范圍內。5. 普通照像在沖洗底片時是在紅光下進行的，全息照像沖洗底片時為什么必須在綠光甚至全黑下進行?答：因為全息干板涂有對紅光敏感的感光材料，所以沖洗底片時必須在綠光甚至全黑下

41、進行。實驗13光電效應1. 臨界截止電壓與照度有什么關系?從實驗中所得的結論是否同理論一致?如何解 釋光的波粒二象性?答：臨界截止電壓與照度無關，實驗結果與理論相符。光具有干涉、衍射的特性，說明光具有撥動性。從光電效應現象上分析，光又具有粒子性，由愛因斯坦方程來描述：h=(1/2)mv2max+A2. 可否由Us 曲線求出陰極材料的逸出功?答可以。由愛因斯坦方程h=e|us|+ho可求出斜率us/=h/e和普朗克常數，還可以求出截距（h/e)o，再由截距求出光電管陰極材料的紅限o，從而求出逸出功A=ho。實驗14邁克爾遜干涉儀1. 這里觀察到的環(huán)形干涉條紋，從外觀上看，與牛頓環(huán)有哪些相似之處?

42、從產生的原因和由內向外級次的變化來看有何不同?答：從外觀上看都是同心園環(huán)，而牛頓環(huán)是等厚干涉，這里是等傾干涉，牛頓環(huán)是低級次的干涉條紋在中心，越外級次越高，而邁氏干涉正相反。2. 在M1如圖3-14-4所示的移動過程中，將看到條紋的疏密和運動情況有何變化?答：從密到疏，從疏到密，從條紋向環(huán)心縮進到從環(huán)心向外涌出。3. 白光照射下，M1在G1和M2之間并逐漸向M2移動過程中，能否觀察到彩色干涉條紋?可否用這種做法來測量薄膜厚度?為什么?答：能觀察到，但是在實際測量中，一般不采用這種做法，原因是對初學者而言，由于實驗經驗等因素，非常容易產生回程誤差，給實驗結果帶來影響。實驗15薄透鏡焦距的測量1. 你認為三種測量凸