大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)思考題答案及解析

1、實(shí)驗(yàn)四、波器及其應(yīng)用1. 在示波器狀況良好的情況下，熒光屏看不見亮點(diǎn)，怎樣才能找到亮點(diǎn)？顯示的圖形不清晰怎么辦？首先將亮點(diǎn)旋鈕調(diào)至適中位置, 不宜過大, 否則損壞熒光屏，也不宜聚焦。在示波器面板上關(guān)掉掃描信號(hào)后（如按下x y 鍵），調(diào)節(jié)上下位移鍵或左右位移鍵。調(diào)整聚焦旋鈕，可使圖形更清晰。2. 如果正弦電壓信號(hào)從 丫軸輸入示波器，熒光屏上要看到正弦波，卻只顯示一條鉛直或水平直線，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)才能顯示出正弦波？如果是鉛直直線，則試檢查x 方向是否有信號(hào)輸入。如x y 鍵是否彈出，或者（t/div ）掃描速率是否在用。如果是水平直線，則試檢查y 方向是否信號(hào)輸入正常。如（v/div ）衰減器是否打

2、到足夠檔位。3. 觀察正弦波圖形時(shí)，波形不穩(wěn)定時(shí)如何調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)（ t/div ）掃描速率旋鈕及（variable） 掃描微調(diào)旋鈕，以及（trig level） 觸發(fā)電平旋鈕。4. 觀察李薩如圖形時(shí)，如果只看到鉛直或水平直線的處理方法？因?yàn)槔钏_如圖形是由示波器 x方向的正弦波信號(hào)和y方向的正弦波信號(hào)合成。所以，試檢查CH1S道中的（v/div） 衰減器旋鈕或CH2通道中的（v/div）衰減器旋鈕。5. 用示波器測(cè)量待測(cè)信號(hào)電壓的峰峰值時(shí)，如何準(zhǔn)確從示波器屏幕上讀數(shù)？在讀格數(shù)前，應(yīng)使“垂直微調(diào)”旋到 CAL處。建議用上下位移（position）旋鈕將正弦波的波峰或波谷對(duì)齊某一橫格再數(shù)格數(shù)，就不會(huì)兩

3、頭數(shù)格時(shí)出現(xiàn)太大的誤差。6. 用示波器怎樣進(jìn)行時(shí)間（周期）的測(cè)量？在讀格數(shù)前，應(yīng)使“垂直微調(diào)”旋到 CAL處。根據(jù)屏幕上x軸坐標(biāo)刻度，讀得一個(gè)周期始末兩點(diǎn)間得水平距離（多少div）,如果t/div 檔示值為div ,則周期=水平距離（div ） x div。7. 李薩如圖形不穩(wěn)定怎么辦？調(diào)節(jié) y 方向信號(hào)的頻率使圖形穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)六、霍爾效應(yīng)（Hall Effect ）1、實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)線均接好，開關(guān)合上，但Vh無示數(shù)，Im和Is示數(shù)正常，為什么？（ 1） Vh 組的導(dǎo)線可能接觸不良或已斷。仔細(xì)檢查導(dǎo)線與開關(guān)連接以及導(dǎo)線是否完好正常。（ 2） Vh 的開關(guān)可能接觸不良。反復(fù)扳動(dòng)開關(guān)看是否正常。（ 3

4、）可能儀器的顯示本身有問題。2、Im和Is示數(shù)穩(wěn)定，Vh示數(shù)極不穩(wěn)定，為什么？?jī)x器本身問題。更換儀器。3、利用對(duì)稱測(cè)量法測(cè)霍耳電壓時(shí)，改變Is 或 Im 方向，霍耳電壓值的符號(hào)不改變?（ 1 ）可能由于霍耳元件的四根連線連接錯(cuò)誤而導(dǎo)致霍耳元件已燒壞。（ 2）可能導(dǎo)線未接在中間的接線柱上，導(dǎo)致開關(guān)不能改變方向。4、接好連線后打開儀器Im或Is示數(shù)為零，Vh有示數(shù)？ （ 1 ） 導(dǎo)線及霍耳元件的連線接觸不良或已斷，重新將連線連好，已斷的重新焊接。（ 2） 兩組開關(guān)可能接觸不良。5、Im或Is示數(shù)不穩(wěn)定從而 Vh示數(shù)不穩(wěn)定？（ 1）儀器本身有故障。（ 2） 調(diào)節(jié) Im 或 Is 過快使儀器反應(yīng)發(fā)生失

5、靈現(xiàn)象。關(guān)閉儀器，重新打開儀器后緩慢調(diào)節(jié)Im 或 Is（ 3）調(diào)節(jié) Im 或 Is 的旋鈕接觸不良。6、結(jié)果誤差偏大?（ 1）霍耳電壓電壓值偏離原定的值，而操作者未注意。（ 2）長(zhǎng)時(shí)間通電流是霍耳元件性能有影響，造成誤差偏大。（ 3）儀器 X2 刻度尺下的小游標(biāo)的位置可能被移動(dòng)，使得結(jié)果誤差偏大。注意事項(xiàng)1. Is 的最大值不能超過40mA。 Im 值不超過1mA。2. 仔細(xì)檢查每組的接線，決不能將Is 的輸入連接到Im 的輸出，否則通電后即會(huì)燒壞霍耳元件。3. 為減少熱磁流效應(yīng)引起的誤差，測(cè)Vh-Im曲線時(shí)測(cè)完Im=1mA寸斷開儀器冷卻幾分鐘，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中盡可能的減少長(zhǎng)時(shí)間通電流。4.

6、不能擅自拆開霍耳元件的四根連線。實(shí)驗(yàn)七、聲速測(cè)量1 . 用“駐波共振法”測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，如何調(diào)出示波器上正弦波形？示波器“ 丫軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較小數(shù)值檔。移動(dòng)接收器S2時(shí)，熒光屏上寬帶的寬度應(yīng)變化。如不變，可交換輸入到示波器的兩接線柱位置，或交換輸入到發(fā)射器S1 的兩接線柱位置。調(diào)節(jié)掃描頻率即可調(diào)出正弦波。2 . 用“相位比較法”測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，如何調(diào)出橢圓或直線？接收器S2接收到的信號(hào)應(yīng)從示波器“ X輸入”端輸入，發(fā)射器 &信號(hào)應(yīng)輸入到示波器“ Y軸輸入”端，且“ 丫 軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較大數(shù)值檔。如果還不能出現(xiàn)橢圓或直線，可交換Si或S2兩接線柱位置。3 . 用“駐波共振法”和“相位比較法”

7、測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，如嚴(yán)格按上述方法操作，還是調(diào)不出應(yīng)有波形，怎么辦？此時(shí)可能是連接導(dǎo)線斷路或接頭接觸不好，應(yīng)用萬用電表歐姆檔對(duì)每根導(dǎo)線進(jìn)行檢查，確保每根導(dǎo)線無斷裂，各個(gè)接頭接觸良好。4 .為什么在實(shí)驗(yàn)過程中改變 $2間距離時(shí)，壓電換能器Si和S2兩表面應(yīng)保持互相平行且正對(duì)？不平行會(huì)產(chǎn)生什么問題？因?yàn)橹挥挟?dāng)Si. S2表面保持互相平彳f且正對(duì)時(shí)，S1S2間才可能形成駐波，才會(huì)出現(xiàn)波腹和波節(jié)，S2表面才會(huì)出現(xiàn)聲壓極大值，屏幕上才會(huì)出現(xiàn)正弦波振幅發(fā)生變化，由此可測(cè)超聲聲波波長(zhǎng)。如果Si、&表面不平行，則Si &間形不成駐波，屏幕上正弦波振幅不會(huì)發(fā)生變化，就不能用駐波共振法測(cè)波長(zhǎng)，故實(shí)驗(yàn)中必須

8、使 Si &表面平行。5 .如何調(diào)節(jié)與判斷測(cè)量系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)？S、S2間處于駐波共振狀態(tài)。調(diào)節(jié)方法是移動(dòng)S2,使用駐波共振法，當(dāng)示波器上出現(xiàn)振幅最大正弦波時(shí)，表示 觀察示波器上正弦波振幅變化。6 .使用“駐波共振法”測(cè)聲速時(shí)，為什么示波器上觀察到的是正弦波而不是駐波？因?yàn)轳v波是在發(fā)射器 Si與接收器S2間形成，接收器S2接收到的是一個(gè)聲壓信號(hào)，在駐波波節(jié)位置，聲壓信號(hào) 最強(qiáng)，輸入到示波器 Y偏轉(zhuǎn)板，經(jīng)X偏轉(zhuǎn)板掃描，故示波器上觀察到的是正弦波。7 .使用“駐波共振法”測(cè)聲速時(shí)，示波器上觀察到的正弦波振幅為什么隨S4間距增大而越來越小？這是因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵袀鞑r(shí)，由于波動(dòng)能量總有一

9、部分會(huì)被空氣吸收，波的機(jī)械能會(huì)不斷減少，波強(qiáng)逐 漸減弱，振幅逐漸減少。8 .用“相位比較法”測(cè)聲速時(shí)，為什么只有當(dāng)李薩如圖為直線時(shí)才讀數(shù)？因?yàn)槔钏_如圖形為橢圓時(shí)，由于橢圓形狀、大小不確定，接收器&位置難以確定。只有當(dāng)李薩如圖形為直線時(shí)，圖形直觀唯一，容易確定 S2位置。9 .測(cè)聲速時(shí)，“駐波共振法”與“位相比較法”兩種電路可交換嗎？不能。因?yàn)轳v波共振法只把接收器S2接收到的信號(hào)輸入到示波器 Y偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是正弦波信號(hào)。而位相比較法把接收器S2信號(hào)輸入示波器X偏轉(zhuǎn)板，發(fā)射器S信號(hào)輸入到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是李薩如圖形。10 .為何兩種方法均測(cè)半波長(zhǎng)值而不直接測(cè)波長(zhǎng)值？因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵?/p>

10、有衰減，如果直接測(cè)波長(zhǎng)值，測(cè)得數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)少，由于衰減，后面數(shù)據(jù)測(cè)不出來。而測(cè)半 波長(zhǎng)，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)多，又便于用逐差法處理數(shù)據(jù)，減少測(cè)量誤差1 .為什么需要在駐波系統(tǒng)共振狀態(tài)下進(jìn)行聲速的測(cè)量因?yàn)楫?dāng)駐波偏離共振狀態(tài)時(shí)，駐波的形狀不穩(wěn)定且聲壓腹的振幅比共振時(shí)達(dá)到的最大值小得多，當(dāng)駐波系 :統(tǒng)處于共菽這時(shí)駐疲而現(xiàn)穩(wěn)H南最京幅。2 .用“駐波共振法”測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，如何調(diào)出示波器上正弦波形？示波器“ 丫軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較小數(shù)值檔。移動(dòng)接收器S2時(shí)，熒光屏上寬帶的寬度應(yīng)變化。如不變，可交換輸入到示波器的兩接線柱位置， 或交換輸入到發(fā)射器S1的兩接線柱位置。調(diào)節(jié)掃描頻率即可調(diào)出正弦波。3 .用“相位比較法”測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，

11、如何調(diào)出橢圓或直線？接收器S2接收到的信號(hào)應(yīng)從示波器“ X輸入”端輸入，發(fā)射器 S1信號(hào)應(yīng)輸入到示波器“ 丫軸輸 人”端，且“ 丫軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較大數(shù)值檔。如果還不能出現(xiàn)橢圓或直線，可交換S1或S2兩接線柱位置。4 .用“駐波共振法”和“相位比較法”測(cè)波長(zhǎng)時(shí)，如嚴(yán)格按上述方法操作，還是調(diào)不出應(yīng)有波形，怎么辦？此時(shí)可能是連接導(dǎo)線斷路或接頭接觸不好，應(yīng)用萬用電表歐姆檔對(duì)每根導(dǎo)線進(jìn)行檢查，確保每根 導(dǎo)線無斷裂，各個(gè)接頭接觸良好。5 .為什么在實(shí)驗(yàn)過程中改變 S1、S2間距離時(shí)，壓電換能器S1和S2兩表面應(yīng)保持互相平行且正對(duì)？不平行 會(huì)產(chǎn)生什么問題？因?yàn)橹挥挟?dāng)S1、S2表面保持互相平行且正對(duì)時(shí)，S

12、1S2間才可能形成駐波，才會(huì)出現(xiàn)波腹和波節(jié)，S2表面才會(huì)出現(xiàn)聲壓極大值，屏幕上才會(huì)出現(xiàn)正弦波振幅發(fā)生變化，由此可測(cè)超聲聲波波長(zhǎng)。如果S1、S2表面不平行，則S1、S2間形不成駐波，屏幕上正弦波振幅不會(huì)發(fā)生變化，就不能用 駐波共振法測(cè)波長(zhǎng)，故實(shí)驗(yàn)中必須使S1、S2表面平行。6 .如何調(diào)節(jié)與判斷測(cè)量系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)？使用駐波共振法，當(dāng)示波器上出現(xiàn)振幅最大正弦波時(shí)，表示S1、S2間處于駐波共振狀態(tài)。調(diào)節(jié)方法是移動(dòng)S2,觀察示波器上正弦波振幅變化。7 .使用“駐波共振法”測(cè)聲速時(shí)，為什么示波器上觀察到的是正弦波而不是駐波？因?yàn)轳v波是在發(fā)射器 S1與接收器S2間形成，接收器S2接收到的是一個(gè)聲壓信號(hào)

13、， 在駐波波節(jié)位 置，聲壓信號(hào)最強(qiáng)，輸入到示波器Y偏轉(zhuǎn)板，經(jīng)X偏轉(zhuǎn)板掃描，故示波器上觀察到的是正弦波。8 .使用“駐波共振法”測(cè)聲速時(shí)，示波器上觀察到的正弦波振幅為什么隨S1S2間距增大而越來越小？這是因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵袀鞑r(shí)，由于波動(dòng)能量總有一部分會(huì)被空氣吸收，波的機(jī)械能會(huì)不斷減 少，波強(qiáng)逐漸減弱，振幅逐漸減少。9 .用“相位比較法”測(cè)聲速時(shí)，為什么只有當(dāng)李薩如圖為直線時(shí)才讀數(shù)？因?yàn)槔钏_如圖形為橢圓時(shí)，由于橢圓形狀、大小不確定，接收器S2位置難以確定。只有當(dāng)李薩如圖形為直線時(shí)，圖形直觀唯一，容易確定S2位置。10 .測(cè)聲速時(shí)，“駐波共振法”與“位相比較法”兩種電路可交換嗎？不能。因?yàn)轳v波共振

14、法只把接收器 S2接收到的信號(hào)輸入到示波器 Y偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是正弦波信 號(hào)。而位相比較法把接收器 S2信號(hào)輸入示波器X偏轉(zhuǎn)板，發(fā)射器S1信號(hào)輸入到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是李 薩如圖形。11 .為何兩種方法均測(cè)半波長(zhǎng)值而不直接測(cè)波長(zhǎng)值？因?yàn)槌暡ㄔ诳諝庵杏兴p，如果直接測(cè)波長(zhǎng)值，測(cè)得數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)少，由于衰減，后面數(shù)據(jù)測(cè)不出 來。而測(cè)半波長(zhǎng)，數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)多，又便于用逐差法處理數(shù)據(jù)，減少測(cè)量誤差。分光計(jì)1. 總結(jié)分光計(jì)精細(xì)調(diào)節(jié)應(yīng)滿足那幾點(diǎn)要求？怎么判斷是否調(diào)節(jié)好?2. 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡時(shí)，若找不到平面鏡反射回來的綠色亮“十”字，估計(jì)有哪些原因？3. 在在舞臺(tái)上放置三棱鏡時(shí)，為什么要使折射面垂直于在舞臺(tái)調(diào)平螺釘?shù)倪B線

15、？1 分光計(jì)要作精密測(cè)量, 它必須首先滿足下述兩個(gè)要求:入射光和出射光應(yīng)當(dāng)是平行光;入射光和出射光的方向以及反射面和出射面的法線都與分光計(jì)的刻度盤平行.為達(dá)此目的, 對(duì)分光計(jì)的調(diào)節(jié)要求是:a. 望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn);b. 望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計(jì)中心軸垂直;c. 平行光管發(fā)射平行光, 且其光軸也與分光計(jì)中心軸垂直2 如果找不到，則粗調(diào)沒有達(dá)到要求，應(yīng)重調(diào)3 方便調(diào)節(jié), 只有這兩個(gè)螺釘影響鏡面的垂直度1. 已調(diào)好望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器主軸，若將平面鏡取下后又放到載物臺(tái)上（放的位置與拿下前的位置不同），發(fā)現(xiàn)兩鏡面又不垂直望遠(yuǎn)鏡光軸了，即反射像的位置又不正確了，這是為什么？是否說明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒調(diào)好？2. 用汞燈做