《大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)》模擬試卷及答案資料
、判斷題(“對”在題號前()中打,X) (10分)
(V ) 1、誤差是指測量值與真值之差,即誤差=測量值-真值,如此定義的誤差 反映的是測量值偏離真值的大小和方向,既有大小又有正負(fù)符號。
(X) 2、殘差(偏差)是指測量值與其算術(shù)平均值之差,它與誤差定義一樣。
(V) 3、精密度是指重復(fù)測量所得結(jié)果相互接近程度,反映的是隨機(jī)誤差大小 的程度。
(V ) 4、測量不確定度是評價(jià)測量質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo),是指測量誤差可能出 現(xiàn)的范圍。
(X) 7、分光計(jì)設(shè)計(jì)了兩個(gè)角游標(biāo)是為了消除視差 。
(X ) 9、調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)發(fā)現(xiàn)在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上不水平,應(yīng)該先調(diào)節(jié)單腳
螺釘再調(diào)節(jié)雙腳螺釘。
(X) 10、用一級千分尺測量某一長度(△儀=0.004mm),單次測量結(jié)
果為N=8.000mm,用不確定度評定測量結(jié)果為 N= (8.000 8004) mm
三、簡答題(共15分)
1 .示波器實(shí)驗(yàn)中,(1) CH1 (x)輸入信號頻率為50Hz, CH2 (y)
輸入信號頻率為100Hz; (2) CH1 (x)輸入信號頻率為150Hz, CH2
(y)輸入信號頻率為50Hz;畫出這兩種情況下,示波器上顯示的李
薩如圖形。(8分)
差法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)是什么? ( 7分)
答:自變量應(yīng)滿足等間距變化的要求,且滿足分組要求。 (4分)
優(yōu)點(diǎn):充分利用數(shù)據(jù);消除部分定值系統(tǒng)誤差
四、計(jì)算題(20分,每題10分)
1、用1/50游標(biāo)卡尺,測得某金屬板的長和寬數(shù)據(jù)如下表所示,求金屬板的面
積
測量次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
8
長 L/cm
10.02
「10.00
9.96 1
10.06
9.98
10.00
P 10.08
P 10.02
寬 W/cm
4.02
4.06
4.08
4. 04
4.06
4.10
4.00
4.04
解:(1)金屬塊長度平均值:L=10.02(mm)
長度不確定度: uL = 0.02/ 3 = 0.01(mm)
金屬塊長度為:L =10.02 . 0.01mm
B =0.10% (2 分)
(2)金屬塊寬度平均值:d =4.05(mm)
寬度不確定度: ud = 0.02/... 3 = 0.01(mm)
金屬塊寬度是: d =4.05二0.01mm
B=0.20% (2 分)
(3)面積最佳估計(jì)值:S =[ d = 40.58mm2
不確定度:
―2—2 2—2
=,:/d 二l L ^d
2
= 0.1mm
(4分)
相對百分誤差:B =乙父100%=0.25%
S
(4)結(jié)果表達(dá):S =40.60.1mm2
B=0.25% (2 分)
注:注意有效數(shù)字位數(shù),有誤者酌情扣
5、測量中的千分尺的零點(diǎn)誤差屬于 已定—系統(tǒng)誤差;米尺刻度不均勻的誤差 屬于未定系統(tǒng)誤差。
6、一般情況下,總是在同一條件下對某量進(jìn)行多次測量,多次測量的目的有 兩個(gè),一是 減小隨機(jī)誤差 ,二是 避免疏失誤差 。
8、測量一規(guī)則木板的面積,已知其長約為 30cm,寬約為5cm,要求結(jié)果有 四位有效位數(shù),則長用 毫米尺 來測量,寬用 1/50游標(biāo)卡尺 來測量。
二、判斷題(“對”在題號前()中打,,"錯(cuò)”打X) (10分)
(V )1、準(zhǔn)確度是指測量值或?qū)嶒?yàn)所得結(jié)果與真值符合的程度,描述的是測量
值接近真值程度的程度,反映的是系統(tǒng)誤差大小的程度。
(V )2、精確度指精密度與準(zhǔn)確度的綜合,既描述數(shù)據(jù)的重復(fù)性程度,又表示
與真值的接近程度,反映了綜合誤差的大小程度。
(x ) 3、系統(tǒng)誤差的特征是它的有規(guī)律性,而隨機(jī)的特怔是它的無規(guī)律性。
(V )4、算術(shù)平均值代替真值是最佳值,平均值代替真值可靠性可用算術(shù)平均
偏差、標(biāo)準(zhǔn)偏差和不確定度方法進(jìn)行估算和評定。
(x ) 5、測量結(jié)果不確定度按評定方法可分為 A類分量和B類分量,不確定
度A類分量與隨機(jī)誤差相對應(yīng),B類分量與系統(tǒng)誤差相對應(yīng)。
(x ) 6、用1/50游標(biāo)卡尺單次測量某一個(gè)工件長度,測量值 N=10.00mm,用
不確定度評定結(jié)果為 N = (10.00 =0.02) mm。
(x) 7、在測量鋼絲的楊氏彈性模量實(shí)驗(yàn)中,預(yù)加 1Kg整碼的目的是增大鋼絲伸
長量。
(x ) 10、系統(tǒng)誤差在測量條件不變時(shí)有確定的大小和正負(fù)號, 因此在同一測量
條件下多次測量求平均值能夠減少或消除系統(tǒng)誤差。
、簡答題(共15分)
1、簡述利用實(shí)驗(yàn)方法探索物理規(guī)律的主要步驟。(5分)
答:(1)確定研究內(nèi)容和研究對象。 (1分)
(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。作圖,判定曲線類型,建立相應(yīng)函數(shù)關(guān)系。 (1分)
(3)實(shí)驗(yàn)測量待測量的對應(yīng)關(guān)系。 (1分)
(4)判斷曲線函數(shù)形式,寫出一般式,建立經(jīng)驗(yàn)公式。 (1分)
(5)驗(yàn)證
四、計(jì)算題(20分,每題10分)
1、用流體靜力稱衡法測固體密度的公式為 m=^0—PQ,若測得m= (29.05
m _ m1
0.09) g, m1= (19.07 0.03) g, p 0= (0.9998 0.0002) g/cm3,求固體密度的測
量結(jié)果。
(2分)
(2分)
解:密度的最佳估計(jì)值為。=」一:0 =2.910g/cm3 m — m1
密度的不確定度:
fcP 2 J 6P f 2 +
-I am + I 二一! Crm1 +
<Cm ) 1即 ?
ym - mi
2
2
仃m1
m
Um - m1
3
2
2
仃科
(1分)
一一 一 3 =0.019g/cm
(1分)
相對不確定度:B
仃P(guān)
——100% = 0.7%
P
(1分)
3
密度結(jié)果為:p = (2.91 :0.02) g/cm 或 p =
(2.910 0.019)
/ 3 g/cm
B=0.7% (3 分)
2、根據(jù)公式P = T^測量銅圓柱體的密度。已知:
二D2H
M=45.038+0.004(g),D=1.2420+0.0004(cm),H=4.183+0.003(CM).試計(jì)算 P 的不確
定度二D,并寫出結(jié)果表達(dá)式。
解:計(jì)算測量值P:
4M
D2H
3
= 8.887(g/cm )
(2分)
計(jì)算P相對合成不確定度
aP
P
)2 (2
)2 (
)2
0.004
45.038
)2 (2
0.004
1.2420
)2 (
0.003
4.183
)2
=0.096%
(2分)
(2分)
求P的合成不確定度
(2分)
3
:=:一 =0.009(g/cm3)
3、
測量結(jié)果表示:- =8.887 一 0.009(g.cm )
B=0.1%
一、選擇題(20分,每題2分)
1 .在光柵測量波長的實(shí)驗(yàn)中,所用的實(shí)驗(yàn)方法是: 干涉法
2 .用箱式惠斯登電橋測電阻時(shí),若被測電阻值約為 4700歐姆,則倍率應(yīng)選[1 ]
3 .用某尺子對一物體的長度進(jìn)行15次重復(fù)測量,計(jì)算得A類不確定度為0.01mm
B類不確定度是0.6mm,如果用該尺子測量類似長度,應(yīng)選擇的合理測量次數(shù)為
(1次)
4 .用惠斯登電橋測電阻時(shí),如果出現(xiàn)下列情況,試選擇出仍能正常測
量的情況[電源與檢流計(jì)位置互換)
6 .在測量鋼絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中,預(yù)加 1Kg整碼的目的是[拉直鋼絲)
7 .調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)發(fā)現(xiàn)在滑塊運(yùn)動(dòng)方向上不水平,應(yīng)該 []
(A)只調(diào)節(jié)單腳螺釘
8 .示波管的主要組成部分包括[]
(A)電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、顯示屏
9 .分光計(jì)設(shè)計(jì)了兩個(gè)角游標(biāo)是為了消除[]
((C) 偏心差
二、填空題(20分,每空1分)
2 .到目前為止,已經(jīng)學(xué)過的減小誤差提高測量精度的方法有 :交換抵消、累加 放大、理論修正、多次測量、零示法、光杠杠放大、補(bǔ)償法、異號法、對稱觀測 法。(說明:寫出四種方法即可)
3 .逐差法處理數(shù)據(jù)的條件是:
(1)函數(shù)關(guān)系是多項(xiàng)式形式。
(2)自變量等間距變化
5 .在測量楊氏模量實(shí)驗(yàn)中,用 拉伸法 測量鋼絲的楊氏模量,用加減整碼的方 法測量是為了消除 彈性滯后 所產(chǎn)生的誤差。
6 .在用光柵測量波長實(shí)驗(yàn)中,測量光柵常數(shù)采用了 機(jī)械(螺旋)放大 測量
法、 累加放大 測量法和 光學(xué)放大 測量法。
7 .最小二乘法處理數(shù)據(jù)的理論基礎(chǔ)是 最小二乘原理 。
9 .模擬法是以相似理論為基礎(chǔ),主要分為 數(shù)學(xué)模擬和物理 模擬兩類。
10 .使電子束聚焦的方法有—電聚集、磁聚焦。
三、簡答題(共20分,每題10分)
2.調(diào)整分光計(jì)望遠(yuǎn)鏡的目的是使望遠(yuǎn)鏡接受平行光并且光軸與分光計(jì)中心軸 垂直。請問通過哪幾個(gè)步驟可以把望遠(yuǎn)鏡調(diào)節(jié)到這樣的狀態(tài)?(要求調(diào)節(jié)順序正
將分光計(jì)望遠(yuǎn)鏡接受平行光并且光軸與分光計(jì)中心軸垂直的調(diào)節(jié)步驟是:
(1)粗調(diào)。(3分)
(2)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡目鏡,使分劃板叉絲清晰。(2分)
(3)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡物鏡,使亮十字清晰。(2分)
(4)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡和載物臺水平度調(diào)節(jié)螺釘,使反射鏡正反兩面反射回來亮 十字都與自準(zhǔn)位置重合。(粗調(diào)、目鏡、物鏡、螺釘)
四、計(jì)算題(12分)
根據(jù)單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知,單擺的周期T、擺長L和重力加速度g之間的關(guān)系 為丁=2n利用此關(guān)系式通過間接測量方法可以測量重力加速度。實(shí)驗(yàn)中測 得周期T= 1.356 0.002s,擺長L用極限誤差為1mm勺米尺測量6次的結(jié)果如下:
測量次數(shù)
1
2
3
4
5
6
L (mrm
451.6
450.8
452.4
450.3
452.1
451.0
試求重力加速度的測量結(jié)果。(要求寫出完整的測量結(jié)果表達(dá)式)
解:(1)
由 T= 2n
g,有…2十。
由 T= 1.356 0.002s ,有 T= 1.356s, 0.002s。
(2) L=451.37mm Ul =0.6mnr)Sl =0.3mm <iL=0.7mm (4 分)
(3) g= 4 n 2 ^L-= 9.691 m/s2o ( 1 分)
T 2
(4)上=|包,十,至…=0.33%. (3分)
g 隈 L J < T )
仃 q =g —g- =0.03 m/s2。 g D ——
i g j
(5)結(jié)果:g= (9.690.03) m/s2, B= 0.3% 。 (2 分)
、選擇題(30分,每題3分)
3 .在光杠桿調(diào)節(jié)中如果望遠(yuǎn)鏡叉絲清楚而刻度尺的像不清楚,應(yīng)調(diào)節(jié)
(B)望遠(yuǎn)鏡焦距
4 .為了消除天平不等臂的影響,稱衡時(shí)可采用的方法為 (A)交換復(fù)稱法
、填空題(30分,每題3分)
4.在拉伸法測楊氏模量實(shí)驗(yàn)中,如果拉力非等間隔變化,可采用 作圖 法和
最小二乘法處理數(shù)據(jù)
四、計(jì)算(10分)
測量彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)K實(shí)驗(yàn)中,測得彈簧的伸長量Y與施加在彈簧上的外力F 的關(guān)系如下:
Fi (Kg)
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
Y (cm)
6.90
10.00
13.05
15.95
19.00
22.05
試用逐差法求出彈簧的倔強(qiáng)系數(shù) Ko要求①寫出原理公式,②列出逐差法處理數(shù)據(jù) 表格,③求出彈簧倔強(qiáng)系數(shù) K,④取外力F的誤差3\ =0.02kg ,寫出測量結(jié)果表 達(dá)式。
解:(1)外力F與伸長量Y和倔強(qiáng)系數(shù)K的關(guān)系式為:F=KY
(2)隔3項(xiàng)逐差數(shù)據(jù)表如下:
Fi+3-Fi ( kg)
6.00
6.00
6.00
Yi+3-Yi
(cm)
9.05
9.00
9.00
(1分)
(2分)
(3) 訴=600 (kg) 豕=9.017(cm)
(4)
一孑 g 600 98
IK. = = 5"
、3Y 9.017 10-
_ _ _2
= 6521 10 (N/m)
(3分)
計(jì)算誤差
3二 3丫 =3
J ⑥=0.05(cm)
K =K
(2分)
= 6.521 102 1%
= 0.07 102(N/m)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為:
2
K =(6.52-0.07) 102 (N/m)
(2分)
P =99.7%
B=1%
一、填空題(總分40分,每題2分)
1 .測量結(jié)果的有效數(shù)字的位數(shù)由 被測量的大小 和 測量儀器 共同決.定。
2 . 50分度的游標(biāo)卡尺,其儀器誤差為 0.02 。
5 .在進(jìn)行十進(jìn)制單位換算時(shí),有效數(shù)字的位數(shù) 不變。
6 .在分光計(jì)實(shí)驗(yàn)中,望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)用的是 自準(zhǔn)直法。
7 . S是表示多次測量中每次測量值的 —分散—程度,Sn表示 平均值 偏離直 值的多少。
8 .在楊氏模量實(shí)驗(yàn)中,若望遠(yuǎn)鏡的叉絲不清楚,應(yīng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡 目鏡 的焦距.
若觀察到的標(biāo)尺像不清楚則應(yīng)調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡 物鏡的焦距。鋼絲的伸長量用
放大 法來測定。
9.
計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差我們用 貝塞爾
法,其計(jì)算公式為S =
n
—2
xi - X
i =1
n-1
10 .表示測量數(shù)據(jù)離散程度的是 精密度,它屬于 偶然 誤差,用 標(biāo)準(zhǔn) 誤差
(偏差)來描述它比較合適。
11 .用20分度的游標(biāo)卡尺測長度,剛好為 15mm應(yīng)記為15.00 mm 。
12 .根據(jù)測量的條件不同,可分為 —等精度 測量和—非等精度—測量。
14 .系統(tǒng)誤差有 確定性 的特點(diǎn)、偶然誤差有 隨機(jī)性 的特點(diǎn)。
15 .在測量結(jié)果的數(shù)字表示中,由若干位可靠數(shù)字加上 」一位可疑數(shù)字,便組 成了有效數(shù)字。
17 .用分光儀測得一角度為300 ,分光儀的最小分度為1‘,測量的結(jié)果為
0.5236+0.0003 弧度
18 .對于連續(xù)讀數(shù)的儀器,如米尺、螺旋測微計(jì)等,就以 —最小分度/2。.作為
儀器誤差。
20.在示波器內(nèi)部,同步、掃描系統(tǒng)的功能是獲得 鋸齒波—電壓信號,這種電
壓信號加在 X 偏轉(zhuǎn)板上,可使光點(diǎn)勻速地沿 X方向從左向右作周期性運(yùn) 動(dòng)。
二、選擇題(總分20分,每題2分)
1 .下列測量結(jié)果正確的表達(dá)式是:[A ]
(A) L=23.68 0.03 m (B) I=4.091 0.100mA
11
(C) T=12.5630.01s (D) Y=(1.67 0.15) 10 Pa
2 .在下面的李薩如圖中,如果在X軸方向信號的頻率是100Hz,那么在Y軸方向 信號的頻率是:[C]
(A) 100Hz (B) 33Hz (C) 300Hz (D) 200Hz 4.在示波器實(shí)驗(yàn)中,時(shí)間軸X軸上加的信號為 [D ]
(A)正弦波 (B)方波 (C)三角波 (D)鋸齒波
5.下列不確定度的傳遞公式中,正確的是:
(A)
[B ]
2 _ 2 2 2
y y , 「二 X
2 2 2 2
(B) L = x y -2z
(C) M = .\
2 2,2
二 z - x .二 y . 4二 z
.4(1 at) (1 at)
2
g(a為常數(shù))
x y x y
二 V = ..4d 二:二 2
6 .在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中,我們看到的干涉條紋是由哪兩條光線產(chǎn)生的 []
12 3 4
(8) 2 和 3
7 .實(shí)驗(yàn)中,牛頓環(huán)的中心條紋為:[D ]
(D)不確定
(A)暗紋 (B)亮紋 (C)零級條紋
8 .下列正確的說法是[A]
(A)多次測量可以減小偶然誤差
(B)多次測量可以減小系統(tǒng)誤差
(C)系統(tǒng)誤差都由B類不確定度決定
(D) A類不確定度評定的都是偶然誤差
四、計(jì)算題(15分)
用千分尺(儀器極限誤差為 曲004mm)測量一鋼球直徑6次,測量數(shù)據(jù)為: 14.256、14.278、14.262、14.263、14.258、14.272 (mm);用天平(儀器極限誤差 為206g)測量它的質(zhì)量1次,測量值為:11.84g,試求鋼球密度的最佳值與不確 定度。
解:(1)直徑D
_ Di
最佳估計(jì)值D=i % =14.265 (mm)
6
% (Di -D)2
不確定度 A類分量 uAD 同烏 =0.35父10/(mm)
, 5 6
不確定度B類分量
u BD
u0.004 : =0.23 10/
(mm)
合成不確定度
ucD 5A2 +uB2 =0.0042ft0.004 (mm)
結(jié)果表小
(2)質(zhì)量m
D= (14.265 0.004 ) mm
單次測量
m=m=11.84 (g)
不確定度
B類分量uBm
=0.06、3
= 0.035 (g)
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
(1分)
合成不確定度ucm = uBm =0.035球0.04 (g)
(1分)
結(jié)果表示 m =(11.84 -0.04) g
(1分)
(3)鋼球的密度P
最佳估計(jì)值 石=6%(6)3 =0.007789 g/mm3
相對不確定度B=卜ln4")2 +(>1n洛”)2
=\ (95)2 +(D^UcD)2
(1分)
1 2 3 2
.( <0.04)2 ( ■: 0.004)2
,11.84 14.265
= 0.0035 (2 分)
不確定度 ucp= PB =0.0000273ft 0.00003g/mm3 (1 分)
(4)測量結(jié)果
測量結(jié)果表示為 P = (7.790.03)>d0^g/mm3 (2 分)
B = 0.4% (1 分)
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)試卷
-、填空(每題1分,共6分)
1、對某物理量進(jìn)行直接測量,測量結(jié)果有效數(shù)字的位數(shù)由 —、決定
2、對某物理量y進(jìn)行了 n次測量,各測量值為yi ,儀器誤差為△儀,其A類
不確度為: ; B類不確定度為: ;合成不確定度
為:。
3、用中=吊△中表示測量結(jié)果,它的物理含義是: —。
4、測某物理量y ,得出亍=15.753cm,不確定度為 5=0.321cm ,結(jié)果應(yīng)表 示為:。
5、測得金屬環(huán)外徑D=D^d,內(nèi)徑d=d4d,高h(yuǎn) = h^h,則金屬環(huán)體
積的不確定度:% =;相對不確定度:EV =(
6、計(jì)算:(17.34 -17.03)父14.28=;
(15.32 +8.62)父 13.2 ;。
二、問答題(從下面8道題中只能選擇6道,在不選題前用“父”標(biāo)明,未標(biāo) 明者,以前6道題計(jì)分,共18分)
1、在楊氏模量實(shí)驗(yàn)中的幾個(gè)長度量 L、D、b、d、An ,哪個(gè)量的不確定度對 結(jié)果影響最大?要減少測量結(jié)果的不確定度,主要應(yīng)減少哪個(gè)長度量的不確定 度?為什么?
2、請畫出示波管的結(jié)構(gòu)圖,并標(biāo)明各部分的名稱。
3、分光計(jì)測量角度之前應(yīng)調(diào)整到什么狀態(tài)?
D-2 - D 2
4、牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中,為什么不用公式 「k=UKR九而用R= : n測平凸透
4 m-n
鏡的曲率半徑R?
5、簡述霍爾效應(yīng)測量磁場的原理。
6、示波器實(shí)驗(yàn)中,(1)用示波器觀察信號波形時(shí),若已知信號頻率為400Hz, 要在熒光屏上出現(xiàn)2個(gè)周期的完整波形,掃描頻率應(yīng)該是多少? ( 2)顯示李薩如
圖形時(shí),Yi (x)輸入端信號頻率為100Hz, Y2 (y)輸入端信號頻率為50Hz,畫 出該情況下示波器上顯示的李薩如圖形。
7、惠斯通電橋?qū)嶒?yàn)中,連好線路并合上開關(guān)Ki、K2,如下圖。調(diào)節(jié)Rs時(shí)(1)
若檢流計(jì)指針始終指零不動(dòng),分析是什么原因造成的? ( 2)若檢流計(jì)指針始終偏
向一邊,調(diào)不到零,分析是什么原因造成的?
8、(1)畫圖表示滑線變阻器作為控制元件在電路中的兩種接法。 (2)用0.5
級、量程3V的電壓表,單次測量某一電壓 U,測量值為2.763V,寫出測量結(jié)果。
(3)用量程為7.5V、準(zhǔn)確度等級為1.0級的電壓表測一約6伏的電壓,其讀數(shù)應(yīng) 有幾位有效數(shù)字?、
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)試題
注意:所有答案都必須寫在答題卡上,否則答題無效。
一、填空題:(在下面10題中任選8題,不選的題號上打 淤)
2.在光杠桿放大法測量鋼絲的微小伸長量 AL時(shí),測量公式為AL= , 式中R表示 到望遠(yuǎn)鏡叉絲平面之間的距離,它可由R=H(上下視 距絲讀數(shù)差)確定。
5.我們所學(xué)過的數(shù)據(jù)處理方法有作圖法、逐差法以及 —、—。
7 .通常,產(chǎn)生相干光的方式有兩種, 所作實(shí)驗(yàn)中邁克爾遜干涉儀用___法,
雙棱鏡干涉用―法。
10.全息照相是利用光的干涉,把物體反射光的 信息和 信息以
的形式記錄下來。
二、選擇題(不止一個(gè)正確選項(xiàng),12題中任選10題,不選的題號上打 為
1 .某長度測量值為2.130mm則所用儀器可能是()。
A.毫米尺B.50分度卡尺C.20分度卡尺D.千分尺
2 .在彈性模量測定實(shí)驗(yàn)中,通常先預(yù)加 3Kg整碼,其目的是()。
A.消除摩擦力 B. 使系統(tǒng)穩(wěn)定,底座水平
C.拉直金屬絲,避免將拉直過程當(dāng)為伸長過程進(jìn)行測量
D.減小初讀數(shù),消除零誤差
3 .三線懸擺測定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量實(shí)驗(yàn)中各幾何量的測量分別采用米尺、 50分度游標(biāo)
卡尺,其目的是為了滿足:()。
A.最小二乘原理 B. 誤差均分原理
C.誤差最小 D. A,B,C都不對
8 .測定透鏡焦距實(shí)驗(yàn)中如果未調(diào)節(jié)好共軸等高,則 ()。
A.不滿足薄透鏡成像公式的成立條件
B.不能成實(shí)像
C.使物距像距等的測量產(chǎn)生系統(tǒng)誤差
D. A,B,C都不對
11.不確定度在可修正的系統(tǒng)誤差修正以后, 將余下的全部誤差按產(chǎn)生原因及
計(jì)算方法不同分為兩類,其中()屬于A類分量。
A.由測量儀器產(chǎn)生的誤差分量
B.同一條件下的多次測量值按統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算的誤差分量
C.由環(huán)境產(chǎn)生的誤差分量
D.由測量條件產(chǎn)生的誤差分量
三、判斷:(在下面11題中任選10題,正確打“ 錯(cuò)誤打“父”,不選的題號上 畫橫杠
5.在邁克爾遜干涉儀實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)反射鏡 M2經(jīng)分束板G反射而成的虛像與反射
鏡 M1 間的距離 d 等于 0 時(shí),干涉場內(nèi)的干涉條紋為同心圓環(huán)。
7.物距像距法和自準(zhǔn)直法測凹透鏡焦距時(shí),要求利用凸透鏡在光屏上先成一
縮小虛像。
四、計(jì)算與問答題
1. 測得一長方體的質(zhì)量 M=(250.00 0.05)g ,長 L=(5.015 0.003)cm ,
寬 B=(3.983 0.002)cm ,高 H=(2.008 0.002)cm ,求其密度 p 及其相對不確 定度A" P。
解:p =M/V = M/(LBH)=250.00/(5.015 X 3.983 X 2.008)=6.233(g/cm 3) (1 ’)
E=A P/ p =[( Am/M)2+(Al/L) 2+( Ab/B) 2+(Ah/H) 2]1/2
(1 ’)
=[(0.05 /250.00)
2+(0.003/5.015) 2+(0.002/3.983) 2+(0.002/2.008) 2] 1/2 弋 0.13%
(1 ’)
本試卷滿分40分。請將答案全部寫在試卷上,第四大題可寫在試卷背面。
一、選擇題
1、某物體長度約為2厘米,為使測量結(jié)果有5位有效數(shù)字,應(yīng)選用的測量
儀器是:
(D)千分尺
3、在下面的測量結(jié)果表達(dá)式中,正確的應(yīng)該是 (B )
(A) D =(4.800 0.020) m (B) D =(4.80 0.02) X 103mm
(C) D = (4800 20)mm (D) D = (480.0 2.0)cm
5、已知N= 2芥/B3,則正確的誤差傳遞公式為:
(C )
(D) AN= [ (2AA A) 2+ (3^AB) 2] 1/2
(E) AN= 2[ (2AA A) 2+ (3B2AB) 2] 1/2
(F) A N/ N= [ (2AA/ A) 2+ (3AB/ B) 2] 1/2
(G) A N/ N= 2[ (2A A/ A) 2+ (3AB/ B) 2] 1/2
二、填空題
1、用50分游標(biāo)尺測一物體的長度L,讀數(shù)為45.12mm,則長度L測量結(jié)果的完
整表述式為:L=_ (45.12 0.02) mm0
2、將一頻率為2000Hz的正弦電壓信號輸入示波器的 Y輸入端,要使熒光屏上 出現(xiàn)4個(gè)周期的正弦波,示波器的掃描周期應(yīng)為 2 ms 。
9.作圖法處理數(shù)據(jù)時(shí),坐標(biāo)軸上的分度應(yīng)當(dāng)為 3位有效數(shù)字。
江蘇大學(xué)試題 第
2頁
3、按有效數(shù)字運(yùn)算規(guī)則計(jì)算:
3 (6.82 X103- 355X 0.23) X 12.002= 7.45 X 10 。
4、千分尺零點(diǎn)不準(zhǔn)產(chǎn)生 系統(tǒng)誤差,
5、由不確定度決定測量結(jié)果的有效數(shù)字是處理一切有效數(shù)字問題的總的根據(jù)
和原則。
一、有效數(shù)字及誤差理論(25分)
5、用分度值為0.05mm的游標(biāo)卡尺測長度,正確的數(shù)據(jù)記錄為:()
A. 67.80mm B. 5.67mm
C. 45.748mm D. 36.9mm
6、下列測量結(jié)果正確的表達(dá)式是:()
A. L=(23.68土 0.009)m B. I=(4.09 0.10)mA
C. T=(12.560.01)s D. Y=(1.670.5) 1011Pa
7、根據(jù)公式 測量銅圓柱體的密度。已知:M=45.038土
0.004(g),D=1.2420 0.0004(cm),H=4.183 0.003(cm)。試計(jì)算 的不確
定度,并寫出結(jié)果的完整表達(dá)式。(7分 揚(yáng)州大學(xué)試題
一、有效數(shù)字及誤差理論(共 25分)
1、對一物理量進(jìn)行等精度多次測量,具算術(shù)平均值是(
A、真值 B、最接近真值的值 C、誤差最大的值 D、誤差
為零的值
6、某長度測量值為2.130mm,則所用儀器可能是( )。(3分)
A、毫米尺 B、50分度游標(biāo)卡尺 C、20分度游標(biāo)卡尺 D、 螺旋測微器
7、下面是用干涉法測波長時(shí),每變化N = 100條條紋干涉儀的位 置d的讀數(shù),試用逐差法求該光源的波長,要求計(jì)算不確定度,儀器
誤差限=0.0001mm并寫出結(jié)果的完整表達(dá)式。(7分)附:測量公式為;
= 1.59
條紋
0
100
200
300
400
500
600
700
d(mm
.0132
.0382
.0632
.0882
.1132
.1382
.1632
.1882
)
5
7
4
9
9
3
6
5
、有效數(shù)字及誤差理論(25分)
2、讀數(shù)顯微鏡是利用 進(jìn)行測量的。(3分) A、比較法 B、放大法 C、換測法 D、模擬法
3、拉伸法測金屬絲楊氏模量實(shí)驗(yàn)中沒有用到的實(shí)驗(yàn)方法有 ( 3分)
A、交換法 B、直讀法 C、參量轉(zhuǎn)換法 D、放大法
4、某長度測量值為 2.130mm,則所用儀器可能是( )。(3分)
A、毫米尺 B、50分度游標(biāo)卡尺 C、20分度游標(biāo)卡尺 D、螺旋測微器
7、(7分)下面是用一級螺旋測微計(jì)測量鋼球直徑的一組數(shù)據(jù): 螺旋測微計(jì)的儀器誤差限
=0.004mm ,零點(diǎn)讀數(shù) 為-0.003mm ,查表得=1.05。
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
D(mm)
5.495
5.497
5.499
5.497
5.494
5.500
寫出鋼球體積的完整結(jié)果表達(dá)式。
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程模擬試卷(四)
一、填空題,每空1分,共20分
1 .在測量中,絕對誤差△ N等于 減去
2 .多次測量的物理量的總不確定度由其 不確定度與 不確定
度的方和根構(gòu)成。
3 .作圖連線時(shí),一般應(yīng)連接為 直線或曲線, —通過每個(gè)測量數(shù)據(jù)點(diǎn)。而校正圖線應(yīng) 該連接為 線,要通過每個(gè)測量數(shù)據(jù)點(diǎn)。
5 .邁克爾遜干涉儀單方向旋轉(zhuǎn)刻度輪進(jìn)行測量是為了消除 差;在實(shí)驗(yàn)中觀測 到的同心圓干涉條紋是 干涉條紋。
7 .牛頓環(huán)和劈尖干涉實(shí)驗(yàn)的干涉條紋均是 干涉條紋。
8 .在分光計(jì)的實(shí)驗(yàn)中采用 法來消除偏心差。
1 .測量值、真值(真值、測量值)
2 .A類(統(tǒng)計(jì))、B類(非統(tǒng)計(jì))
3 .平滑、不一定、直線、一定
5 .空程、等傾(非定域)
7 .等厚
8 .雙游標(biāo)記數(shù)法
二.選擇題每空2分,共20分
1 .下列測量結(jié)果正確的表達(dá)式是
A. L=23.68土O.GO9m B. I=4.09土0.10mA
八. 一 ii
C. T=12.56 0.01s D. Y=(1.67 0.5) 10 Pa
2 .某長度測量值為5.189mm,則所用儀器可能是
A.毫米尺 B.50分度卡尺 C.20分度卡尺 D.千分尺
4 .下列長度讀數(shù)中,螺旋測微計(jì) (千分尺)所測的得測量值是
A . 2.3296m B . 2.3296mm C. 2.329mm D . 2.329cm
5 .共振法測超聲波實(shí)驗(yàn)中,相鄰極大值之差是
A. 一個(gè)波長 B.兩個(gè)波長 C.二分之一波長 D.四分之一波長
8.用分度值為0 . 0 2 mm的游標(biāo)卡尺測長度,正確的數(shù)據(jù)記錄為
A. 6 7. 20mm
C. 4 5. 7 4 8 mm
C .D C C .A
三、計(jì)算題2 0分
1.根據(jù)公式P= 4M - D H
B. 5 . 6 7 mm
D. 3 6. 9 mm
測量銅圓柱體的密度。已知:M=213.04+0.05(g)
D=19.4655+0.0024(mm)、H=80.37+0.0.02(mm).試計(jì)算 P ,并寫出結(jié)果表達(dá)式。
解:(1)密度的算數(shù)平均值:
4M
二D2H
= 8.907 10“
4 213.04 10
3.14 (19.4655 10 飛)2 80.37 10“
(2)密度的相對不確定度:
p_
(Um)2
m
(2UDD)2(UHH)2
, 0.05 、2 小 0.0024、2 ,0.0122
..( )(2 ) ( ) = 0.037%
,213.04 19.466 80.37
(3)密度的不確定度:
u p=Ep 呻1=8.907父10—0.037% = 0.0033M10,k%
(4)密度測量的最后結(jié)果:
:=(8.907 _ 0.004) 10,
E。= 0.04%
(P =68.03%)
示波器的使用(A卷)
2 .問答題(5分)
打開示波器的電源開關(guān)后(儀器無故障) ,示波器螢光屏上看不見亮跡,有哪些原因會造
成這種現(xiàn)象?應(yīng)怎樣操作才能使示波器正常工作?
3 .操作題(70分)
1、由信號發(fā)生器輸出頻率為 2000Hz,電壓為2.0伏的正弦信號。
①顯示出幅度適合的信號波形 (10分).
②測出信號的周期( 15分):X軸掃描時(shí)基選擇 , n個(gè)周期所占的格
數(shù) ,周期T=。
③由示波器測出的信號周期算出正弦信號的頻率 f= 。(5分)
④測出的信號電壓峰 -峰值Vp-p.= (5分
2、利用李薩如圖形與兩個(gè)振動(dòng)信號頻率之間的關(guān)系:
①已知 fx=150 H z ,Nx: Ny=3:1
畫出李薩如圖形(5分),正確操作接線(5分)
②示波器上顯示出相對穩(wěn)定的李薩如圖形 (15分).。
③fy(計(jì)算值尸 , fy (實(shí)驗(yàn)值)= (5分)
④如果Nx=2 , Ny=8,顯示出的李薩如圖形是 。(5分
楊氏模量的測量(A卷)
二、問答題(5分)
為什么要調(diào)節(jié)楊氏模量儀水平
一、填空
1 .在彈性模量的測定實(shí)驗(yàn)中,為了測量鋼絲的微小伸長量采用了 方法。 從望遠(yuǎn)鏡中觀察標(biāo)尺像時(shí),當(dāng)眼睛上下移動(dòng),叉絲與標(biāo)尺像有相對運(yùn)動(dòng),這種現(xiàn) 象稱為。產(chǎn)生的原因是標(biāo)尺像沒有落在 上,消除的辦法是——
2 .和外界沒有能量交換的系統(tǒng)稱為 。在混合法測定比熱容實(shí)驗(yàn) 中,用 作為這一系統(tǒng)。為了減小高溫和低溫系統(tǒng)與環(huán)境的熱交
換對測量結(jié)果產(chǎn)生的影響,混合前它們的溫度應(yīng)取在 兩側(cè),同時(shí)用 方法對散熱進(jìn)行修正。
4 .用位移法測透鏡焦距時(shí),物屏與像屏之間的距離D和焦距f應(yīng)滿足 關(guān)
系,設(shè)透鏡在兩次成像之間移動(dòng)的距離為 L,則f = 。
9.按照干涉的理論和條件,為獲得對比度好、清晰的干涉條紋,雙棱鏡干涉 實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)好的光路應(yīng)滿足:(1) ; (2)
; (3) 。雙棱鏡干涉條紋空間分布的特點(diǎn) 是,其條紋疏密程度隨單縫與雙棱鏡距離的變大 而,隨單縫與測微目鏡或觀察屏距離的增加而 。
12.邁克爾遜干涉儀是一種用 產(chǎn)生雙光束干涉的儀器,光路中處于分 束鏡和反射鏡 M2之間的平板玻璃的作用是 。當(dāng)Mi全 反鏡移動(dòng)時(shí),干涉圓環(huán)會從圓心冒出或收縮,冒出或收縮一個(gè)條紋,則 Mi鏡移動(dòng) 的距離為。為了避免螺紋及拖動(dòng)配合的間隙誤差,調(diào)節(jié)手輪時(shí)必 須。
17.用米尺測量某一長度L=6.34cm,若用螺旋測微計(jì)來測量,則有效數(shù)字應(yīng)有 位。
二、判斷題(“對”在“( )”中打,,"錯(cuò)”打X)
()1.用某尺子對一物體的長度進(jìn)行多次測量,計(jì)算得不確定度 A類分量
為0.01mm, B類分量是0.6mm;如果需要用該尺子再次測量這一物體,應(yīng)選擇的 合理測量次數(shù)為10次。
()3.在落球法測量粘滯系數(shù)實(shí)驗(yàn)中,多個(gè)小鋼球一起測質(zhì)量,主要目的是 減小隨機(jī)誤差。
()4.分光計(jì)設(shè)計(jì)了兩個(gè)角游標(biāo)是為了消除視差。
()5.在測量鋼絲的楊氏模量實(shí)驗(yàn)中,預(yù)加 1Kg整碼的目的是增大鋼絲伸 長量。
()7.測量一規(guī)則鋼塊的體積,已知其長約為 30cm,寬約為5cm,厚約為
0.1cm,要求結(jié)果有四位有效位數(shù),則長用鋼直尺來測量,寬用千分尺來測量,厚 用游標(biāo)卡尺來測量。
()8.某長度值的測量結(jié)果為L=(35.78 :0.05)cm,則待測長度值是在35.73cm 和35.83cm之間。
()10.不確定度A類分量與隨機(jī)誤差相對應(yīng),不確定度 B類分量與系統(tǒng)誤 差相對應(yīng)。
()11.用一級千分尺測量某一長度(A儀=0.004mm),單次測量結(jié)果為 N=8.000mm,用不確定度評定測量結(jié)果為 N= (8.000 0.004) mm。
三、簡答題
1 .示波器實(shí)驗(yàn)中,(1) CH1 (x)輸入信號頻率為50Hz, CH2 (y)輸入信號 頻率為100Hz; (2) CH1 (x)輸入信號頻率為150Hz, CH2 (y)輸入信號頻率 為50Hz;畫出這兩種情況下,示波器上顯示的李薩如圖形。
2 .欲用逐差法處理數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)測量時(shí)必須使自變量怎樣變化?逐差法處理數(shù)據(jù) 的優(yōu)點(diǎn)是什么?
四、計(jì)算題
1、彈簧在彈性限度內(nèi)有胡克定律 F=KAL ,現(xiàn)給彈簧加力F,測得其長度L數(shù) 據(jù)如下表。
要求:
(1)用作圖法求彈性系數(shù)Ko
(2)用逐差法求出每加載1牛頓力時(shí)彈簧的伸長量 并計(jì)算其A類不確定
度。
F(Kg)
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
L (cm)
14.95
16.00
17.05
18.10
19.18
20.20
21.29
22.32
附表:不同測量次數(shù)的tp值(置信概率0.683)
n-
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
tp
1.8
4
1.32
1.20
1.1
4
1.11
1.09
1.0
8
1.07
1.06
1.05
2、下面是測量鋼球直徑的一組數(shù)據(jù):
次數(shù)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D(mm
)
5.499
5.498
5.501
5.500
5.502
5.502
5.500
5.497
5.503
5.498
要求:(1)回答直徑是用何種量具測量的;
(2)求出直徑的完整結(jié)果表示;
(3)求出鋼球體積的完整結(jié)果表示。
]
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)試題
一、 填空題(共19分,每空0.5分):
2 . 牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中測量兩條紋直徑的平方差是為了消除 和
測量的不確定性,在測量過程中保持單方向性是為了避免 。
3 .用共振干涉法(駐波法)測波長時(shí),由干涉理論知,當(dāng)換能器 S1S2之間的距離xi滿足xi
=時(shí),將形成穩(wěn)定的駐波,寫出測定聲速的表達(dá)式: ,并指出式中各 物理量的物理意義: 。
4 .讀數(shù)顯微鏡使用時(shí)要特別注意避免產(chǎn)生 ,它的起因是 , 其避免的方法是:測量時(shí)測量鼓輪始終沿 轉(zhuǎn)動(dòng)。
5 .聲速測定實(shí)驗(yàn)中,如果兩探頭 Si和S2間距為X,那么入射波與反射波形成駐波的條件是
J目鄰兩波節(jié)間距為: 。壓電陶瓷換能器在聲電轉(zhuǎn)換過程中 保持不變。
6 .聲速測定實(shí)驗(yàn)中,聲波的波長我們分別可以用 和 法來測量,壓電
陶瓷換能器在聲電轉(zhuǎn)換過程中 保持不變。
9 .調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉中 M1M研直的判據(jù)是 ,邁克爾遜干涉儀中補(bǔ)償板 G2
的作用是使兩相干光。
10 .兩相干光疊加形成一明條紋的干涉條件是: 。利用非定域干涉測激光波長
的計(jì)算公式是:,并指出式中各物理量的意義:
(疏或密)條紋的形狀是
1牛頓環(huán)是光的 干涉圖樣,其干涉條紋從中心向外逐漸變
12 .超聲光柵測聲速實(shí)驗(yàn)中超聲腔中產(chǎn)生的是 駐波,如果將液體由酒精換成水, 那么
聲速會如何變化。
13 .微波干涉實(shí)驗(yàn)中微波波長變長,那么兩個(gè)微安表極小間的移動(dòng)距離會如何變化 。
二、不定項(xiàng)選擇題(共 21分)
1.在調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí),要求把望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦到無窮遠(yuǎn),現(xiàn)目鏡已調(diào)好,若從望遠(yuǎn)鏡視場中看到自
準(zhǔn)直反射鏡反射回來的自準(zhǔn)直像如下圖 ( )所示,則說明望遠(yuǎn)鏡已調(diào)焦到無窮遠(yuǎn)。
—r D: - D
2 .牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)將測量式由 R = ——化為R = -m 的主要原因是:( )
K ■ 4(m - n) ,
A :消除*涉級次 K的不確定性弓幅的系統(tǒng)誤差; B : 5了測量更加方便; C
C :避免了因干涉中心斑紋是非理想點(diǎn)而給測量干涉條紋半徑帶來的誤差;
D :避免了讀數(shù)顯微鏡讀數(shù)的螺距差。
3 .等厚干涉實(shí)驗(yàn)中測量牛頓環(huán)兩個(gè)暗紋直徑的平方差是為了: ( )
A :消除回程差 B
C :消除視差; D
4 .關(guān)于牛頓環(huán)下面說法正確的是: (
A:是光的等傾干涉條紋;
C:條紋從內(nèi)到外逐漸變密;
5 .選出下列說法中的正確者( )
A B C
:消除干涉級次的不確定性;
:消除暗紋半徑測量的不確定性;
)
B :是光的等厚干涉條紋;
D:條紋由內(nèi)到外逐漸變疏;
牛頓環(huán)是光的等厚干涉產(chǎn)生的圖像。
牛頓環(huán)是光的等傾干涉產(chǎn)生的圖像。
平凸透鏡產(chǎn)生的牛頓環(huán)干涉條紋的間隔從中心向外逐漸變密O
D :牛頓環(huán)干涉條紋中心必定是暗斑。
6 .聲速測定實(shí)驗(yàn)中聲波波長的測量采用:
A :相位比較法 B :共振干涉法; C :補(bǔ)償法; D :;模擬法
7 .在調(diào)節(jié)分光計(jì)時(shí),如果發(fā)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡中觀察到的狹縫像模糊不清,可能原因是: ()
A:平行光管和望遠(yuǎn)鏡不在同一軸線上; B:平行光管出射的不是平行光;
C:望遠(yuǎn)鏡的光軸與分光計(jì)的中心軸不垂直; D:望遠(yuǎn)鏡沒有聚焦到無窮遠(yuǎn);
三、判斷:(共20分)(正確打“ aZ,錯(cuò)誤打“父”)
1 .邁克爾遜干涉儀沒有毛玻璃則看不到干涉條紋。
2 .分光計(jì)設(shè)計(jì)成兩個(gè)游標(biāo)是為了消除偏心差。
3 .測量牛頓環(huán)直徑時(shí),若測量的不是干涉環(huán)的直徑,而是干涉環(huán)的同一直線上的弦長,對實(shí) 驗(yàn)結(jié)果不會有影響。
四、計(jì)算題(共40分)
1. (10分)已知汞燈綠色光譜線的波長為 Z=5461A0,用分光計(jì)測得其經(jīng)光柵衍射后的 -1級
綠光和+1綠光的左右游標(biāo)讀數(shù)如下, 求該光柵的光柵常數(shù) d。(不要求計(jì)算不確定度 Ad)
譜
K = -1
K = +1
線
日左
日右
叮
綠
348 43
168 41
329 51
149 50
2. (15分)邁克爾遜干涉儀測 He-Ne激光波長時(shí),測出屏上每冒出 50個(gè)條紋時(shí)平面
鏡 M 的位置讀數(shù)依次如下 (單位:mm:54.19906, 54.21564, 54.23223, 54.24881, 54.26242, 54.27902.求激光的波長(不要求求波長的不確定度) 。
3. (15分)用共振干涉法測聲速時(shí),已知壓電陶瓷的共振頻率為 f= 41kHz,測得示波器上
出現(xiàn)最大波形時(shí),可移動(dòng)壓電陶瓷換能器的位置為: 1.412mm,5.734mm,9.286mm,13.600mm,17.817.mm,21.986mm,26.028mm,30.356mm,34.478m m,38.636mmi求超聲波在空氣中的傳播速度 V。(不要求求不確定度 Av)