物理实验习题与指导03

物理实验习题与指导03编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:大学物理实验复习题基础知识部分（误差与不确定度、数据处理、基本测量与方法）（一）问答题什么叫测量、直接测量、间接测量（看教材）什么叫随机误差随机误差的特点是什么（看教材）

什么叫系统误差系统误差的特点是什么（看教材）

下列情况哪些是属于随机误差，哪些是属于系统误差？(从定义角度考虑)经校准的秒表的读数误差。在20℃下标定的标准电阻，在30℃下使用引起的误差。分光计实验中的偏心误差。千分尺的“零点读数不为零”引起的误差。读仪表时的视差。因为温度的随机变化所引起的米尺的伸缩，而用该米尺测长所引起的误差。水银温度计毛细管不均匀。仪表的零点不准。什么叫误差、绝对误差、相对误差、视差、引用误差、回程误差、偏差、残差、示值误差、读数误差、估读误差、标准差（查相关资料一般了解）误差的绝对值与绝对误差是否相同未定系统误差与系统不确定度是否相同（从定义出发）

什么叫不确定度、A类不确定度、B类不确定度（从定义出发）不确定度与不准确度是否相同（看教材一般了解）什么叫准确度、正确度、精密度（从打靶角度分析）10、对某量只测一次，标准误差是多少（不变）11、如何根据系统误差和随机误差相互转化的特点来减少实验结果的误差（如测金属丝的平均直径和直径的平均值）12、测量同一玻璃厚度，用不同的测量工具测出的结果如下，分析各值是使用哪些量具测量的其最小分度值是多少（自做答案）

（1）2.4mm(2)2.42mm(3)2.425mm13、有一角游标尺主尺分度值为1°，主尺上11个分度与游标上12个分度等弧长，则这个游标尺的分度值是多少（

参考游标卡尺原理）

14、逐差法使用的条件与优点是什么（参考教材）15、使用贝塞尔公式的条件是什么（等精度测量，n>=3）16、数据处理时，为什么采用“小于五则舍、大于五则入、等于五则凑偶”的修约规则（

为使舍、入几率相等）

17、如何从实验中测得的直线关系的x-y值求出该直线的斜率？

（答案自做）18、作图规则和注意事项是什么（看教材）19、什么叫有效数字有效数字的位数如何取定（看教材规定）

20、不确定度的有效数字位数如何取（看教材规定）21、用天平测量固体密度是有几种方法分别适合什么样的物体

（自做答案）22、某长度测量值为１.２３５ｍ，则所用测量仪器是下列中的哪一种为什么

１）千分尺２）５０分卡尺３）２０分卡尺４）米尺23、天平有哪几部分组成，使用时应注意什么，操作过程如何使用升降手柄（看教材）（重点掌握）（二）填空题1．指出下列各数是几位有效数字.0.0001CM1.000132.7980.12306CM/0.0300MA9.81.0070（4）2.1700×10-102．把下列各数取三位有效数字.１）１.０７５２）０.８６２４９３）２７.０５２４）８.９７１１０５）３.１４１５６）０.００２００００结果：１）＿＿２）＿＿３）＿＿４）＿＿５）＿＿６）＿＿3．用正确表达式写出下列结果：Ａ＝１７０００１０００ｋｍＢ＝１.００１７３００.０００５ｍＣ＝１０.８００００.２ｃｍＤ＝９９.５０.８２Ｃ正确表达式为：１）＿＿２）＿＿３）＿＿４）＿＿4．单位变换：Ｌ＝（３４.８５０.０５）ｃｍ写成以ｍ．ｍｍ．ｍ．ｋｍ为单位．ｍ＝（２０１.７５００.００１）ｋｇ写成以ｇ．ｍｇ．ｔ为单位．5．根据有效数字运算规则改正错误（请将正确的运算结果写在括号内）：１）２１６０５－１.３２＝２１５.１８（）２）０.０２２１０.０２２１＝０.０００４８８４１（）３）４００１５００／１４２.６０－１１.６＝６０００００（）4）５２１.２２％＝１０.４（）5）９８.７５４＋１.３＝（）6）１０７.５０－２.５＝（）7）１１１０.１００＝（）8）２３７.５０.０１＝（）9）７６.００（４０.００－２.０）＝（）10）５０.０００（１８.３０－１６.３）／１０３－３.０（１.００＋０.００１）＝（）11）１０００.０（５.６＋４.４１２）／（７８.００－７７.０）１０.０００＝（）6．更正下面的结果表达式.（1）X=1.0350.02CM，更正为：＿＿（2）X=32.4，更正为：＿＿（3）X=763.92+-4.58S，更正为：＿＿（4）V=3.4612×10-2cm/s±5.07×10-4cm/s写成。（5）M=1500kg±100kg写成。7．单位换算A=90.0±0.2公顷=市亩。（1公顷=15市亩）T=1.50±0.05min=S。8．写成科学表达式据1982年6月30日我国第一次人口普查结果，我国除台湾省和港澳地区以外的人口为1031882511人。其不确定度为一百万人，则统计结果为。某电荷q=(0.0000000004803±0.0000000000003)库仑物理天平有种砝码。若测量质量大约为95g的物体，其有效数字位数为。10．读数误差包括误差和误差。11．你使用过的千分尺的一个螺距为mm。转动附尺（套筒）上一个最小刻度表示主尺上mm。这个千分尺的分度值为。12．用停表测量一单摆周期，每次累积40个周期，测量结果为（40T）=36.04±0.02s，由此得单摆的周期T=±S。已知一个正方体的边长为a=10.00±0.02cm则其一个面的周长为4a的不确定度为；一个面积a2的绝对不确定度为立方体体积V=a3的绝对不确定度为。（由误差传递公式计算、重点掌握）误差的性质及产生的原因，可将误差分为＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿．正态分布的偶然误差在，，置信区间的置信概率分别是＿＿＿，＿＿＿＿，＿＿＿＿＿．（S为标准差）不确定度是其＿＿＿类分量和＿＿＿分类分量的＿＿＿；其中前者是用＿＿＿方法估算，后者是用＿＿＿方法估算．下列三个量中，＿＿＿的不确定度大，＿＿＿＿的不确定度小，＿＿＿的相对不确定度大．Ｘ＝３４.９８０.０２（ｍｍ）Ｘ＝０.４９８０.００２（ｍｍ）Ｘ＝０.００９８０.０００２（ｍｍ）18、线涨系数的测量实验用＿＿法测定钢丝长度的微小伸长量;用＿＿法计算。19．天平使用前必须调整，主要是调＿＿和＿＿＿。20．要测约２mＡ的电流，用下列那块表测量最合适Ａ表，级别０.２级量程１０mＡＢ表；级别０.５级量程３mＡＣ表，级别１.０级量程３mＡＤ表，级别０.５级量程７.５mＡＥ表，级别０.２级量程１.５mＡ量程是３０mＡ，有１５０个分度电流表，其指针指在１２０刻度处，电流值是＿＿＿(三)选择题为了验证单摆周期公式是否正确，在摆幅很小的条件下，测得不同摆长下周期T的数据，作T2—图，问下列情况中哪一种结果就可以说单摆公式为实验所验证[]T2—图是一条直线。T2—图是一条过原点的直线。T2—图是一条过原点的直线，并且其斜率为。其中g为已知的当地的重力加速度的值。(4)以上三种说法中任意一种均可以。两把钢尺，尺A是在+20℃下校准的，尺B是在0℃温度下标准的，现在用这两把尺去测量一根钢轨的长度,钢轨和两把尺都是用同一种材料制做的测量结果尺A的读数为，尺B的读数为，则有[]（自做答案、重点掌握）（1）〉（2）〈（3）=（4）不能确定在上题中，该钢轨在+20℃时的长度为[]（1）（2）（3）二者都不是。某电阻的测量结果写成R=35.78±0.05Ω下列叙述中正确的是[](1)待测电阻值是35.73Ω或35.83Ω(2)待测电阻值在35.73Ω到35.83Ω之间(3)待测电阻值的真值包含在区间[35.73Ω-35.83Ω]内的概率为95%。用分度值为0.1°的温度计测物体的温度,可能的值是[](1)47℃(2)10.0℃(3)26.50℃(4)13.73℃用分度值为0.01mm的螺旋测微器测得物体的长度可能是[](1)0.46cm(2)0.5cm(3)0.461cm(4)0.4612cm下列标准差传递表达式中正确的是[]下列说法正确的是[]用天平称衡采取复称法是为了减小随机误差，所以取左称，右称质量的平均值作为测量结果，即m=(m左+m右)/2用米尺测一长度两次，得10.53cm及10.54cm,因此,可计算测量误差为何0.01cm。用单摆测得重力加速度g1=978±2cm/s2用自由落体测得g2=981.1±0.6cm/s2当地g的标准值g0=979.729cm/s2由此得知g2存在系统误差（表达式中为标准不确定度）某地重力加速度的值为979.729cm/s2有位同学用单摆分别测得g1=979±1cm/s2(标准不确定度),g2=977.2±0.2cm/s2(标准不确定度)在一般情况下,理解为这两种测量结果中[]g1的准确度高,精密度低,g2的准确度低,精密度高。g1的精密度高,准确度低,g2的精密度低,准确度高。g1的准确度,精密度高，g2的准确度,精密度低。g1的准确度,精密度低,g2的准确度,精密度高。10、在相同的条件下，多次测量物体长度，得测量值为：10.99,10.90,10.97,10.95,10.93,10.96cm则其算术平均值及其标准差为[](1)10.90±0.01cm(2)10.95±0.01cm(3)10.90±0.03cm(4)10.95±0.09cm11、速度V等间距增加一固定数值，磨擦力F的数值如下：5.80,8.62,11.84,15.47,19.50,23.92,单位是10-2N,则F与V的关系可能是[](1)F=a0(2)F=a0+a1v(3)F=a0+a1v+a2v2(4)F=a0+a1v+a2v2+a3v3（a0、a1、a2、a3均为常量）。12、的结果应取[]（1）1.02，（2）1.023(3)1.0232（4）1.02325(5)1.023248(6)1.0232479(四)计算题1、已知a和b的不确定度为△a和△b，则c的相对不确定度为多少？

2、已知，A和B的测量不确定度为△A和△B，计算P的不确定度△P？

已知,并测得a=3.1125cmb=10.001cmc=31.125cmd=1.0000cmf=6.0789cm求y=?

用单摆公式，通过测T求摆长，已知g的标准值，并测得T≈2秒，△T≈0.1秒,问要使的误差小于千分之一,测周期时至少应数多少个周期?管体积，管长L≈10cm，外径D1≈3cmD2≈2cm，问哪个量的测量误差对结果影响较大？如果用同一把游标卡尺进行测量，每次测量的标准偏差为0.005cm问要使结果的误差小于0.3%,应如何按排测量次数?

6．用米尺测量一物体长度，多次测量所测得得数值为９８.９８ｃｍ，９８.９４ｃｍ，９８.９５ｃｍ，９８.９７ｃｍ，９９.００ｃｍ，试求其算术平均值及标准误差，并写出结果表达式．7．一个铝圆柱体，测得直径d＝（２．０４０．０１）cm，高度h＝（４０１２０．１１）cm，质量m=(149.180.05)g,求铝的密度以及绝对误差，相对误差，并写出结果表达式．8．用零点读数为０．０２１mm的外径千分尺测钢球的直径Ｄ，数据分别为：１５．０８０，１５．０７９，１５．０７６，求＝？Ｓ＝？并写出体积Ｖ的结果算下列结果N=A+5B-3C-4DA=382.02B=1.03754C=56D=0.001036(2)H=40kmt=19.8sv=6.00km/s△=116km(3)x=6.377×108(4)x=3×105ex=?

(5)x=8.79(6)x=0.7836radsinx=?10．独立测得平面三角形角A和角B，其标准差分别为σA=0.1rad,σB=0.2rad求另一角C之标准差。11．用一根米尺逐段丈量一10米距离，丈量一米距离的标准差为σ=0.2mm,求测此距离的标准差?

12．等精度测量列：２９.１８，２９.２４，２９.２７，２９.２５，.２９.２６求平均值，测量列的标准差Ｓ，平均值的标准差Ｓ及结果表达式.力学部分问答题怎样正确启动三线摆？2、怎样测上下圆盘的有效半径R、r

3、实验上要求三线摆的摆角最大值不能超过几度？

4、实验中有无必要用水平仪调节三线摆上下圆盘水平？

5、三线摆的下转动圆盘的转动惯量J0是否随盘的振动周期的增加而增大？

6、加上待测物后，三线摆的扭动周期是否一定比空盘的扭动周期大，为什么？

摆动圆盘经过什么位置时开始计时？在三线摆实验中，测周期时，为什么要测50个周期的总时间。12、在测线胀系数的实验中，各个长度量用不同仪器来测定，是怎样考虑的为什么？14、为什么要保证光杠杆的三只足f1,f2,f3在同一水平面上？如果它们所处的平

面与水平面间所倾角Φ=100，反射镜面与竖尺保持竖直，望远镜保持水平，这样对测量结果的影响有多大？15、测线胀系数的实验中，哪个量的实验误差对结果影响最大？16、在测线胀系数的实验中，如果在调节光杠杆和镜尺组时，竖尺调得不竖直，有α=50的倾斜，其它都按要求调节，这样对结果影响有多大？

如果反射镜面有α'=50的倾斜，其它按要求调节，这样对结果有多大影响？

17、在测线胀系数的实验中，光杠杆的作用是什么？减时，△r不按比例增减，可能的原因是什么？

21、如何根据作图法计算线胀系数？22、两根材料相同，粗细、长度不同的钢丝，在相同的热条件下，它们的伸长量是否相同线胀系数是否相同

23、用光杠杆法测量金属丝伸长量时，改变哪些量可使光杠杆的放大倍数增加，如何计算它的放大倍数？24、光杠杆的放大倍数是多少才好？（二）填空题在三线摆实验中，使用水平仪，调节长度使摆上下圆盘。在三线摆实验中，轻轻转动带动摆动，用测50T总时间t，则摆动周期T=。用测出三线摆上下圆盘三线悬点间的距离a、b，则上下圆盘的有效半径为。在线胀系数实验中，调整仪器时应先满足如下条件望远镜光轴与镜面。镜筒大致与直尺。望远镜大致与光杠杆。用眼睛直接在镜面内找，然后将望远镜光轴移到视线上，应见支直尺模糊的，再适当，并使之。三电学部分问答题惠斯通电桥测量方法是＿＿，基本操作技术（指调平电桥过程）是＿＿＿．举例如何测电桥的灵敏度？电桥中的检流计是高灵敏仪器，操作中如何保护检流计？在调节电桥平衡操作中，无论怎样调节R（标准电阻值），检流计指针总向一个方向偏转，试分析故障原因，并说明排除方法？

箱式电桥测电阻时，要合理选择信率组，＂合理选择＂的含义是什么？举一例说明之．箱式电桥中＂Ｂ＂按钮是＿＿＿开关，＂Ｇ＂是＿＿＿开关，实验中接通时先按＿＿＿，后按＿＿＿，断开时先放开＿＿＿，后放开＿＿＿．检流计开关一般只能跃按，这样做的目的是什么，简要说明实验对Ｇ按钮的1、在惠斯登电桥实验中，接通电路后发现如下情况（1）检流计指针总不偏转（2）检流计指针总向一边偏转原因是什么？2、用惠斯登电桥测电阻，待测电阻Rx粗测值分别为5.8Ω,76.9Ω,17500Ω,41100Ω,420Ω相应的比率臂和R0应分别取什么值？

3、如何用箱式电桥测量满度电流为100μA的表头内阻应注意什么问题

怎样判断电桥是否真正达到平衡？什么叫比较法，电桥测量中用哪两个物理量进行比较此时的条件是什么

用箱式电桥测量电阻时，一般可以得到几位有效数字在什么范围内可以多一位有效数字

10、电桥测电阻的优点是什么？11、电桥测电阻的缺点是什么？12、电桥平衡与检流计电路中有断路时的两种情况下，检流计中的电流均为零，如何区分这两种情况？电桥灵敏度是什么意思如果测量电阻要求误差小于万分之五那么电桥灵敏度应多大

用电桥测电表内阻时，你用什么办法保护待测电表保护电阻的选择怎样才合适

下列因素是否会使电桥测量误差增大电源电压不太稳定；导线电阻不能完全忽略；检流计没有调好零点；检流计灵敏度不够高。一般电桥在检流计支路串接一大电阻R的作用是什么它对电桥灵敏度有无影响

图17是用开尔文法测检流计内阻R2的电路原理图，试说明测试原理和方法。步骤及注意事项，若检流计的SI=3.0×109分度/安培，标尺的满量程为60个分度，电源部分应采取什么样的措施，以保证测试中不损坏检流计？

R1被测表K2心R2R4R3K1图17用简易电桥测电阻时，总是采用电阻箱与待测电阻互换位置各测一次的方法，这样测量的目的是什么？欲测100mA的电流，选择下列哪种电表较合适？

（1）量程为500mA,电表级别为1.5级（2）量程为100mA,电表级别为2.5级（3）量程为200mA，电表级别为1.5级一块仪表的准确度级别为s，在x处测量时的准确度不高于（xn/x）s%,这里xn为仪表的最大刻度值。当x很小时，即在零点附近的测量时，如何提高其准确度（

设量程已无法改变到最小）

若想用电位差计校准电压表，如何接线？试画出电路图.要想测出电池内阻，只要被测电池两端并接一电阻，然后用电位差计测其两端电压，即可求出这个电池内阻，试推导一下求内阻公式.检定量限为0—5MA的毫安表，在所有检定的刻度值中最大一个绝对误差Ｉ＝0.04mA．试确定该毫安表的准确度等级.有一毫安表，量限为０－３００ＭＡ，等级为１.５级，测量时指针指在286MA处，试写出该次测量接果的表达式霍尔原件用半导体材料而用金属材料制作，为什么？一．填空题下面是电位差计的工作原理图，其中EN表示，G表示。，RP所起的作用是，电位差计采用原理测量电动势（电势差）。（书P88图一1）图一2．电表的等级共分为个级别，分别为，准确度最高的等级是。3．下图中R1、R2表示，它们在电路中的接法通常有两种，分别是，在此电路中的接法是。（书P89图二）图二二．判断题判断下列说法的正误，正确的画∨，错误的画×。校正曲线一般应画光滑连续曲线在图2中R1、R2的位置可以调换。在图2中回路的电流只能用R1或R2调节。R1、R2的值可任意选择。三．思考题：1.试述电位差计的工作原理，画出相应的电路图.2.可否用电位差计校准电压表？试设计出相应的电路图。3.下面是某同学用量限为15mA、150条刻度线的电流表测得的一组实验数据，指出其中的错误。I(电流)mv60.3560.460.066060.15什么叫霍耳效应什么叫霍耳电势差

如何消除热磁效应对测量结果的影响?3.应用霍耳效应,设计一种测量磁场的方法.5.本实验中如何通过测得的数据求得霍耳元件的霍耳系数?6.在下图中(书P118图二),有三个独立回路,它们分别是、和。换向开关k2是用来改变、换向开关k4是用来改变、换向开关k5是用来。7.结合本实验,谈谈电学实验中的仪器布置和线路连接应注意的基本问题怎样利用霍尔元件判别半导体材料的导电类型？利用UJ-36型电位差计测量霍尔电压时，发现检流计指针偏向右侧，调节未知电动势补偿电阻即步进式旋钮和滑线盘也不能使检流计指针指零，这种状态下，电位差计的正接线柱连接的是霍尔原件的高电位还是低电位怎样解决方向测出霍尔电压

霍尔效应实验要求画I—V图线，所画图线是否全部通过实验点求该图线斜率时，可否利用实验数据点来解决怎样解决在示波器的实验中，所观察李萨如图形为什么始终是不稳定的？在示波器实验中，正弦波向右缓慢移动，是什么原因产生的如何正确调节

在示波器实验中，图象所见，波形稳定，但改变了正弦波的形状，负半周期落在正半周期下方，是什么原因造成的如何调节

在示波器使用的实验中，图象所见，正弦信号发生畸变，产生的原因是什么？如果示波器是良好的，但荧光屏上看不到亮线，应该调节哪几个旋钮？说明怎样正确调节“扫描微调”和“整步增幅”旋钮，以及它们在调节稳定波形时的不同作用？

显示李萨茹图形时，能否用“整步”旋钮把图形稳定下来，为什么？

示波器上观察到的正弦图形不断向右跑，说明锯齿频率偏高还是偏低？请加以说明。在示波器实验中，电子束能否长时间打在屏上同一点，为什么？观察李萨茹图形时，两个信号是否互换输入位置？送至“x偏转板”及“y偏转板”的信号可能是哪两类？

若李沙茹图形是水平放置的“8”字型，试判断fx:fy=?

送至“y偏转板”的信号可能是哪两类？

用示波器观察波形时，该波形信号哪个插孔输入？在有了图形“∞”的条件下，欲调出fx:fy=2：3的李萨茹图形，设fx不变，应增加fy还是减小fy

1、示波器测量正弦波信号的频率一般有几种方法分别称什么方法

2、用示波器的荧光屏直接测量正弦信号时，得如下数据：被测完整波形数为2，其横向分度数为9.8，纵向分度数为6.0，t/dir旋钮置于2ms处，v/dir旋钮置于0.5v处.求波测信号的周期和电压有效直.如果要在示波器上得到如下图象（1）一个光点（2）一条水平线（3）一条竖直线（4）一个50Hz正弦波波形问X,Y旋钮应各置什么位置调节哪个旋钮应该什么样接线为什么示波器的使用简答低频信号发生器计算输出信号频率的规则。用示波器测未知信号周期、电压时，完整波形数为4个的横向分度数为8.4div，纵向分度数为6.6div，t/div为5ms，v/div为0.5v，计算该信号的周期，频率，电压的峰-峰值和有效值。在示波器上，用直接测量法测量被测信号电压时，因峰点与谷点不能同时在中央竖直线上，因而不能直接精确测出其纵向分度数因此无法精确测量电压，请根据经验简述两种能比较精确测量电压的方法。（参照题4可答出一种）将正弦电信号加到示波器的“Y输入插座”，但荧光屏上没有出现正弦波形，而出现一条竖直亮线，请从示波管形成波形的微观机制出发分析原因（此时t/div旋钮，v/div旋钮档位合适），并说明此亮线的长短与正弦电信号的哪一个参数有关；若想显现出正弦波形，则应调节哪个旋钮。示波器性能良好，但开启电源后无光点，请详尽分析可能是哪两种情况下，某些旋钮位置不当造成的。请画出示波管结构的示意图，并简述各部分结构的作用。简述在示波器上用直接测量法测电信号的电压、周期的基本步骤以及计算公式。（要详尽说明调节、测量时的各个步骤）在实验过程中暂时不使用示波器时，要拧小辉度，为什么？画出扫描电压的波形图，并说明荧光屏上能显示几个完整波形的计算方法。11、有一台示波器，一台低频信号发生器，欲测一未知信号的电压，但此时示波器的“V/div”旋钮档位的指示值破坏，无法读取，试用比较测量法测未知信号的电压，简述测量步骤及公式。12、用直接测量法测周期、电压时，测量结果与真实值相差较大，而所有仪器的全部性能完全正常，则很可能是示波器哪两个旋钮位置不当造成使用电位差计时，如果发现在实验中检流计指针总是向一边偏，无法调节平衡，可能是哪些原因造成的？如何用电位差计校准直流电流表和电压表？如何用电位差计精确地测量电阻和干电池内阻？电位差计的测量特点是什么？万用表：试画出将一微安表头改成电流表（Ｉ）和电压表（Ｖ）两用表的设计电路，并导出其设计原理公式（可以用一个开关）．上题中若不用开关，导出其设计原理公式，并说明该电压表（Ｖ）的缺点是什么？

万用表设计组装完成后，若要检验真流１