大學物理實驗思考題答案

大學物理實驗思考題答案（實驗9----11）2008-10-1712:30|(分類:默認分類)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)R32.若待測電阻Rx的一個頭沒接(或斷頭)，電橋是否能調(diào)平衡?為什么?答：不能，Rx沒接（或斷頭），電路將變?yōu)橛覉D所示，A、C及C、D間總有電流，所以電橋不能調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(shù)中將會含有較大誤差甚至會出現(xiàn)錯誤讀數(shù)；（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1.2kΩ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1000Ω，檢流計取1.5級μA表。[實驗十]用電位差計測量電動勢1.按圖3-10-4聯(lián)好電路做實驗時，有時不管如何調(diào)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颍孩貳和Ex極性不對頂；②工作回路斷路；③RAB上的全部電壓降小于ES，Ex二者中小的一個。2.用電位差計可以測定電池的內(nèi)阻，其電路如圖3106所示，假定工作電池E＞Ex，測試過程中Rc調(diào)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(nèi)阻r=[(L1-L2)/L2]Rx(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)/L2]Rx3.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(diào)的準確度很高的電阻箱，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Rx①調(diào)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(zhuǎn)，如可能，使R0與Rx相接近。②將1點接Ex(+)，2點接Ex(-)，測出Vx(Rx兩端的電位差)。③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)。④因Rx和R0通過的電流相同，故：Rx=(Vx/V0)R0校準電流表①將3點接Ex(-)，2點接Ex(+),調(diào)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)。②同法測出同一校準點的電流I2,I3,……。③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：①由于電位差計單位長度電阻線的電位差為a，則電阻線AB上的電位差VAB=11a＝1.1mV，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)r＝999r②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R1max=(1.1-E0)/I=74r[實驗十一]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(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，造成這一現(xiàn)象的原因很多，大致可歸納為：①示波器接地（GND）（測量時接地按鍵GND應該彈起）；②衰減開關VOLTS/DIV選擇過大（測量時可先選擇小些）；③信號發(fā)生器輸出過小或沒有輸出；④信號發(fā)生器輸出直流信號；⑤在信號的傳輸中，導線或接頭接觸不良，也可造成該現(xiàn)象；⑥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)的輸入信號，由于示波器的Y軸放大器、壓電轉(zhuǎn)換器、聯(lián)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2π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：①李薩如圖相位比較法，②共振法，③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(xiàn)象；而波形相位比較法比的現(xiàn)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。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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)出與原物體完全相同的立體圖象。（2）由于全息照片上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(xiàn)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(xiàn)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(zhì)量，減震是全息照相的一項重要措施，要保證照相質(zhì)量，光路中各元器件的相對位移量要限制在<λ/2范圍內(nèi)。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進行。[實驗十三]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(jié)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(jié)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(xiàn)象上分析，光又具有粒子性，由愛因斯坦方程來描述：hν=(1/2)mv2max+A2.可否由Us′ν曲線求出陰極材料的逸出功?答：可以。由愛因斯坦方程hυ=e|us|+hυo可求出斜率Δus/Δυ=h/e和普朗克常數(shù)，還可以求出截距（h/e)υo，再由截距求出光電管陰極材料的紅限υo，從而求出逸出功A=hυo。[實驗十四]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?從產(chǎn)生的原因和由內(nèi)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(jīng)驗等因素，非常容易產(chǎn)生回程誤差，給實驗結(jié)果帶來影響。[實驗十五]薄透鏡焦距的測量1.你認為三種測量凸透鏡焦距的方法，哪種最好?為什么?答：共軛法最好，因為這個方法把焦距的測量歸結(jié)為對可以精確測定的量L和e的測量，避免了在測量u和v時，由于估計透鏡光心位置不準確所帶來的誤差。2.由推導出共軛法測f的標準相對合成不確定度傳遞公式。根據(jù)實際結(jié)果，試說明uB(L)、uB(e)、uA(e)哪個量對最后結(jié)果影響最大?為什么?由此你可否得到一些對實驗具有指導性意義的結(jié)論?答：uA(L)對最后結(jié)果影響最大，因為L為單次測量量。對O1、O2的測量時，要采用左右逼近法讀數(shù)。3.測量凹透鏡焦距f和實驗室給出的f0，比較后計算出的E值（相對誤差）一般比較大，試分析E大的原因?答：E較大的原因可能是因為放入凹透鏡后所成像的清晰度很難確定，即像的聚焦情況不好，從而導致很難測出清晰成像的位置。4.在測量凸透鏡的焦距時，