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2002—2003學年第二學期 《大學物理實驗》模擬試卷 專業(yè)班級 姓 名 學 號 開課系室 物理實驗中心 考試日期2003年6月15日上午7:30-9:30 題 號 一 二 三 四 五 總分 得 分 閱卷人 一、填空題（20分，每題2分） 1．依照測量方法的不同，可將測量分為 和 兩大類。 2．誤差產(chǎn)生的原因很多，按照誤差產(chǎn)生的原因和不同性質(zhì)，可將誤差分為疏失誤差、 和 。 3．測量中的視差多屬 誤差；天平不等臂產(chǎn)生的誤差屬于 誤差。 4．已知某地重力加速度值為9.794m/s2，甲、乙、丙三人測量的結果依次分別為：9.7900.024m/s2、9.8110.004m/s2、9.7950.006m/s2，其中精密度最高的是 ，準確度最高的是 。 5．累加放大測量方法用來測量 物理量，使用該方法的目的是減小儀器造成的誤差從而減小不確定度。若儀器的極限誤差為0.4，要求測量的不確定度小于0.04，則累加倍數(shù)N＞ 。 6．示波器的示波管主要由 、 和熒光屏組成。 7．已知 y=2X1-3X2+5X3，直接測量量X1，X2，X3的不確定度分別為ΔX1、ΔX2、ΔX3，則間接測量量的不確定度Δy= 。 8．用光杠桿測定鋼材楊氏彈性模量，若光杠桿常數(shù)（反射鏡兩足尖垂直距離）d=7.00cm，標尺至平面鏡面水平距離D=105.0㎝，求此時光杠桿的放大倍數(shù)K= 。 9、對于0.5級的電壓表，使用量程為3V，若用它單次測量某一電壓U，測量值為2.763V，則測量結果應表示為U= ，相對不確定度為B= 。 10、滑線變阻器的兩種用法是接成 線路或 線路。 二、判斷題（“對”在題號前（ ）中打√，“錯”打）（10分） （ ）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，既有大小又有正負符號。 （ ）2、殘差（偏差）是指測量值與其算術平均值之差，它與誤差定義一樣。 （ ）3、精密度是指重復測量所得結果相互接近程度，反映的是隨機誤差大小的程度。 （ ）4、測量不確定度是評價測量質(zhì)量的一個重要指標，是指測量誤差可能出現(xiàn)的范圍。 （ ）5、在驗證焦耳定律實驗中，量熱器中發(fā)生的過程是近似絕熱過程。 （ ）6、在落球法測量液體粘滯系數(shù)實驗中，多個小鋼球一起測質(zhì)量，主要目的是減小隨機誤差。 （ ）7、分光計設計了兩個角游標是為了消除視差。 （ ）8、交換抵消法可以消除周期性系統(tǒng)誤差，對稱測量法可以消除線性系統(tǒng)誤差。 （ ）9、調(diào)節(jié)氣墊導軌水平時發(fā)現(xiàn)在滑塊運動方向上不水平，應該先調(diào)節(jié)單腳螺釘再調(diào)節(jié)雙腳螺釘。 （ ）10、用一級千分尺測量某一長度（Δ儀=0.004mm），單次測量結果為N=8.000mm，用不確定度評定測量結果為N=（8.0000.004）mm。 三、簡答題（共15分） 1．示波器實驗中，（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） 2．欲用逐差法處理數(shù)據(jù)，實驗測量時必須使自變量怎樣變化？逐差法處理數(shù)據(jù)的優(yōu)點是什么？（7分） 四、計算題（20分，每題10分） 1、用1/50游標卡尺，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 10.06 9.98 10.00 10.08 10.02 寬W/cm 4.02 4.06 4.08 4. 04 4.06 4.10 4.00 4.04 2、用電勢差計校準量程為1mV的毫伏表，測量數(shù)據(jù)如下（表中單位均為mV）。在如圖所示的坐標中畫出毫伏表的校準曲線，并對毫伏表定級別。 毫伏表讀數(shù)U 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 1.000 電勢差計讀數(shù)US 0.1050 0.2150 0.3130 0.4070 0.5100 0.6030 0.6970 0.7850 0.8920 1.0070 修正值△U 0.005 0.015 0.013 0.007 0.010 0.003 -0.003 -0.0150 -0.008 0.007 五、設計題（35分） 設計內(nèi)容：利用霍爾位移傳感器，采用拉伸法測定鋼絲的楊氏模量。 設計要求：（1）簡述實驗原理，畫出實驗原理圖，推導測量公式；（2）合理選用實驗器材；（3）說明主要實驗步驟和過程；（4）選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法，說明原因。 2002—2003學年第二學期 《大學物理實驗》模擬試卷參考答案及評分標準 一、填空題（20分，每題2分） 1． 直接測量 間接測量。 2． 隨機誤差 系統(tǒng)誤差。 3． 隨機 系統(tǒng) 4． 乙 丙 5． 微小等量 6 6． 電子槍 偏轉板 7． 8． 30 9． 2.7630.009V 0.3％ 10. 分壓 限流 二、判斷題（10分，每題1分） 1、√ 2、 3、√ 4、√ 5、√ 6、 7、 8、 9、 10、 三、簡答題（共15分） 1． （1） 4分 （2） 4分 x y o x y o 2．答：自變量應滿足等間距變化的要求，且滿足分組要求。（4分） 優(yōu)點：充分利用數(shù)據(jù)；消除部分定值系統(tǒng)誤差。（3分） 四、計算題（18分） 解：（1）金屬塊長度平均值： 長度不確定度： 金屬塊長度為： （2分） （2）金屬塊寬度平均值： 寬度不確定度： 金屬塊寬度是： （2分） （3）面積最佳估計值： 不確定度： 相對百分誤差：B＝=0.25％ （4分） （4）結果表達： B＝0.25％ （2分） 注：注意有效數(shù)字位數(shù)，有誤者酌情扣分。 2．解：級別 （5分） (5分) B A N N H F mA 數(shù)字電 壓表 K R H 五、設計題（35分） （3分） （3分） （1） 霍爾元件位移傳感器工作原理： 霍爾元件置于磁場中，通以工作電流I，若磁場磁感應強度為B，則有霍爾電壓： VH＝KHIB。若磁場沿Z方向存在均勻梯度dZ/dB（為恒量），則有：⊿VH＝KHI（dB/dZ）⊿Z，霍爾電壓與位移成正比。先定標，作⊿VH－⊿Z曲線，求出儀器靈敏度。（5分） 右圖中鋼絲（截面積為S）上端B點固定，霍爾元件卡在A點，AB長L，鋼絲下端加砝碼力F，鋼絲伸長⊿L。鋼絲楊氏模量為：E＝FL/（S⊿L）＝FLKHI（dB/dZ）/（S⊿VH）（5分） （2）儀器：霍爾元件位移傳感器及驅(qū)動電路；數(shù)字電壓表；鋼絲；砝碼；夾具；米尺等；千分尺等。――（5分） （3）步驟： a、定標：在磁場中霍爾元件位移傳感器，測電壓，作作⊿VH－⊿Z曲線，求出儀器靈敏度。 b、測量：加砝碼，紀錄電壓表讀數(shù)。 c、由電壓值和定標曲線，求⊿Z，求E。 （9分） （4）逐差法，自變量等間距變化。（或其他方法，說明原因） （5分） 2003—2004學年第一學期 《大學物理實驗》模擬試卷 專業(yè)班級 姓 名 學 號 開課系室 物理實驗中心 考試日期2003年12月21日上午7:30-9:30 題 號 一 二 三 四 五 總分 得 分 閱卷人 一、填空題（20分，每題2分） 1、對直接測量量x，合成不確定度σ= ； 對間接測量量y（x1，x2），合成不確定度σ= 。 2、用一個0.5級的電表單次測量一個電學量，若指針剛好指在滿刻度處，則該測量結果的相對不確定度等于 ；若指針指在滿刻度的十分之一處，則該測量的結果的相對不確定度等于 。 3、示波器正常，但開機后熒光屏上看不到亮點，原因可能是 （1） ；（2） 。 4、給出到目前為止已經(jīng)學過的測量電阻的兩種方法 、 。 5、測量中的千分尺的零點誤差屬于 系統(tǒng)誤差；米尺刻度不均勻的誤差屬于 系統(tǒng)誤差。 6、一般情況下，總是在同一條件下對某量進行多次測量，多次測量的目的有兩個，一是 ，二是 。 7、某學生用1/50的游標卡尺測得一組長度的數(shù)據(jù)為：（1）20.02mm，（2）20.50mm， （3）20.25mm，（4）20.20cm；則其中一定有錯的數(shù)據(jù)編號是 。 8、測量一規(guī)則木板的面積，已知其長約為30cm，寬約為5cm，要求結果有四位有效位數(shù)，則長用 來測量，寬用 來測量。 9、利用霍爾效應測螺線管磁感應強度分布實驗中的四個副效應可歸結為： 、 、溫度梯度電壓和電極不等勢電壓。 10、學過的邁克爾遜實驗和測量金屬棒的線脹系數(shù)實驗中主要使用的物理實驗基本測量方法分別是 和 。 二、判斷題（“對”在題號前（ ）中打√，“錯”打）（10分） （ ）1、準確度是指測量值或?qū)嶒炈媒Y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。 （ ）2、精確度指精密度與準確度的綜合，既描述數(shù)據(jù)的重復性程度，又表示與真值的接近程度，反映了綜合誤差的大小程度。 （ ）3、系統(tǒng)誤差的特征是它的有規(guī)律性，而隨機的特怔是它的無規(guī)律性。 （ ）4、算術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平均偏差、標準偏差和不確定度方法進行估算和評定。 （ ）5、測量結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類分量與隨機誤差相對應，B類分量與系統(tǒng)誤差相對應。 （ ）6、用1/50游標卡尺單次測量某一個工件長度，測量值N=10.00mm，用不確定度評定結果為N =（10.000.02）mm。 （ ）7、在測量鋼絲的楊氏彈性模量實驗中，預加1Kg砝碼的目的是增大鋼絲伸長量。 （ ）8、利用逐差法處理實驗數(shù)據(jù)的優(yōu)點是充分利用數(shù)據(jù)和減少隨機誤差。 （ ）9、模擬法可以分為物理模擬和數(shù)學模擬，因為穩(wěn)恒電流場和靜電場的物理本質(zhì)相同，所以用穩(wěn)恒電流場模擬靜電場屬于物理模擬。 （ ）10、系統(tǒng)誤差在測量條件不變時有確定的大小和正負號，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。 三、簡答題（共15分） 1、簡述利用實驗方法探索物理規(guī)律的主要步驟。（5分） 2、簡述電位差計的基本原理。用十一線電位差計測電池電動勢的操作過程中，若調(diào)至平衡狀態(tài)后斷開工作電流回路，這時檢流計指針會如何變化？（10分） 四、計算題（20分，每題10分） 1、用流體靜力稱衡法測固體密度的公式為，若測得m=（29.050.09）g，m1=（19.070.03）g， ρ0=（0.99980.0002）g/cm3，求固體密度的測量結果。 2、根據(jù)公式測量銅圓柱體的密度。已知：M=45.038+0.004(g),D=1.2420+0.0004(cm),H=4.183+0.003(CM).試計算的不確定度，并寫出結果表達式。 五、設計題（35分） 設計內(nèi)容：用光杠桿法測量金屬棒線膨脹系數(shù)。 設計要求：（1）簡述實驗基本原理，畫出實驗原理圖，推導測量公式；（2）合理選用實驗器材；（3）說明主要實驗步驟和過程；（4）選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法，說明原因。 2003—2004學年第一學期 《大學物理實驗》模擬試卷參考答案及評分標準 一、填空題（20分，每題2分） 1．，。 2．0.29%(0.3%) ， 2.9% (3%) 。 3．x,y偏移出界，輝度太弱。 4．伏安法，電橋法，替代法，歐姆表法（注：答其中兩個即可） 5．已定，未定。 6．減小隨機誤差，避免疏失誤差。 7．（3），（4）。 8．毫米尺， 1/50游標卡尺。 9．溫差電效應，熱磁效應。 10．干涉法 ，非電量電測法 。 二、判斷題（10分，每題1分） 1、√ 2、√ 3、 4、√ 5、 6、 7、 8、√ 9、 10、 三、簡答題（共10分） 1．答：（1）確定研究內(nèi)容和研究對象。 （1分） （2）設計實驗。作圖，判定曲線類型，建立相應函數(shù)關系。 （1分） （3）實驗測量待測量的對應關系。 （1分） （4）判斷曲線函數(shù)形式，寫出一般式，建立經(jīng)驗公式。 （1分） (5 ) 驗證。 （1分） 2．答：（1）補償原理； （2分） 定標：調(diào)節(jié)電阻絲長度L0，補償標準電池電動勢E0； （2分） 測量：調(diào)節(jié)電阻絲長度Lx，補償未知電池電動勢Ex； （2分） 計算：Ex＝Lx E0/ L0。 （2分） （2）檢流計指針保持偏轉，不能補償。 （2分） 四、計算題（20分，每題10分） 1、解：密度的最佳估計值為 （2分） 密度的不確定度： （2分） （1分） =0.019g/cm3 （1分） 相對不確定度： （1分） 密度結果為：ρ＝（2.910.02）g/cm3 或ρ＝（2.9100.019）g/cm3 B＝0.7％ （3分） 2、解：計算測量值： （2分） 計算相對合成不確定度 （2分） （2分） 求的合成不確定度 （2分） 測量結果表示： B=0.1% （2分） 五、設計題（35分） 標尺 望遠鏡 ⊿n D 光杠桿 l 金 屬 棒 進汽管 出汽管 玻璃箱 解：（1）實驗設計圖 溫度計 簡述： 線脹系數(shù)：α＝⊿l/〔L0（t2－t0）〕 光杠桿： ⊿l＝l ⊿n/2D α＝l ⊿n/｛2D〔L0（t2－t0）〕｝ 15分 （2）實驗儀器：金屬棒，玻璃箱，溫度計，光杠桿，望遠鏡尺組，蒸汽源。5分 （3）a、儀器調(diào)整； b、記錄初始值t0，n0，l，D，L0； c、加熱金屬桿，記錄t2（等間距取點）和n； 10分 （4）逐差法，線性最小二乘法，作圖法； 自變量等間距分布，兩測量量線性變 5分 2003—2004學年第二學期 《大學物理實驗》模擬試卷 專業(yè)班級 姓 名 學 號 開課系室 物理實驗中心 考試日期2004年6月20日上午7:30-9:30 題 號 一 二 三 四 五 六 總分 得 分 閱卷人 一、選擇題（20分，每題2分） 1.在光柵測量波長的實驗中，所用的實驗方法是[ ] （A）模擬法 （B）穩(wěn)態(tài)法 （C）干涉法 （D）補償法 2.用箱式惠斯登電橋測電阻時，若被測電阻值約為4700歐姆，則倍率應選[ ] （A）0.01 （B） 0.1 （C） 1 （D） 10 3.用某尺子對一物體的長度進行15次重復測量，計算得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，應選擇的合理測量次數(shù)為 （A）1次 （B）6次 （C）15次 （D） 30次 4.用惠斯登電橋測電阻時，如果出現(xiàn)下列情況，試選擇出仍能正常測 量的情況[ ] （A） 有一個橋臂電阻恒為零 （B）有一個橋臂電阻恒為無窮大 （C） 電源與檢流計位置互換 （D）檢流計支路不通（斷線） 5.研究二極管伏安特性曲線時，正確的接線方法是[ ] （A） 測量正向伏安特性曲線時用內(nèi)接法；測量反向伏安特性曲線時用外接法 （B） 測量正向伏安特性曲線時用外接法；測量反向伏安特性曲線時用內(nèi)接法 （C） 測量正向伏安特性曲線時用內(nèi)接法；測量反向伏安特性曲線時用內(nèi)接法 （D） 測量正向伏安特性曲線時用外接法；測量反向伏安特性曲線時用外接法 6.在測量鋼絲的楊氏模量實驗中，預加1Kg砝碼的目的是[ ] （A） 消除摩擦力 （B）使系統(tǒng)穩(wěn)定 （C）拉直鋼絲 （D） 增大鋼絲伸長量 7.調(diào)節(jié)氣墊導軌水平時發(fā)現(xiàn)在滑塊運動方向上不水平，應該[ ] （A）只調(diào)節(jié)單腳螺釘 （B）先調(diào)節(jié)單腳螺釘再調(diào)節(jié)雙腳螺釘 （C）只調(diào)節(jié)雙腳螺釘 （D）先調(diào)節(jié)雙腳螺釘再調(diào)節(jié)單腳螺釘 8.示波管的主要組成部分包括[ ] （A） 電子槍、偏轉系統(tǒng)、顯示屏 （B） 磁聚集系統(tǒng)、偏轉系統(tǒng)、顯示屏 （C） 控制極、偏轉系統(tǒng)、顯示屏 （D） 電聚集系統(tǒng)、偏轉系統(tǒng)、顯示屏 9.分光計設計了兩個角游標是為了消除[ ] （A） 視差 （B） 螺距差 （C） 偏心差 （D） 色差 10.用穩(wěn)恒電流場模擬靜電場實驗中，在內(nèi)電極接電源負極情況下，用電壓表找等位點與用零示法找等位點相比，等位線半徑[ ] （A） 增大 （B）減小 （C） 不變 （D） 無法判定是否變化 二、填空題（20分，每空1分） 1.在滑線電橋測量電阻實驗中，用 方法消除米尺刻度不均勻、電阻絲粗細不均勻等引起的固定系統(tǒng)誤差。 2.到目前為止，已經(jīng)學過的減小誤差提高測量精度的方法有 、 、 和 等。 3.逐差法處理數(shù)據(jù)的條件是： （1） 。 （2） 。 4.在測量不良導體導熱系數(shù)時，采用了穩(wěn)態(tài)法；所謂的穩(wěn)態(tài)指的是 。 5.在測量楊氏模量實驗中，用 法測量鋼絲的楊氏模量，用加減砝碼的方法測量是為了消除 所產(chǎn)生的誤差。 6.在用光柵測量波長實驗中，測量光柵常數(shù)采用了 放大測量法、 放大測量法和 放大測量法。 7.最小二乘法處理數(shù)據(jù)的理論基礎是 。 8.在用氣墊導軌驗證牛頓第二定律實驗中，通過測量短時間內(nèi)的 來近似測量瞬時速度。 9.模擬法是以 理論為基礎，主要分為 模擬和 模擬兩類。 10.使電子束聚焦的方法有 和 。 三、簡答題（共20分，每題10分） 1.簡述用直接計算法驗證歐姆定律V＝RI的主要步驟。 2.調(diào)整分光計望遠鏡的目的是使望遠鏡接受平行光并且光軸與分光計中心軸垂直。請問通過哪幾個步驟可以把望遠鏡調(diào)節(jié)到這樣的狀態(tài)？（要求調(diào)節(jié)順序正確） 四、計算題（12分） 根據(jù)單擺的運動規(guī)律可知，單擺的周期T、擺長L和重力加速度g之間的關系為。利用此關系式通過間接測量方法可以測量重力加速度。實驗中測得周期T＝1.3560.002s，擺長L用極限誤差為1mm的米尺測量6次的結果如下： 測量次數(shù) 1 2 3 4 5 6 L（mm） 451.6 450.8 452.4 450.3 452.1 451.0 試求重力加速度的測量結果。（要求寫出完整的測量結果表達式） 五、作圖題（18分） 用熱電偶測量溫度，需要知道溫度t與熱電偶熱電動勢U之間的關系。實驗測得某種熱電偶的熱電動勢與溫度的關系如下表所示。 溫度t與熱電動勢U關系數(shù)據(jù)表 t/℃ -20.0 -10.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 U/mv -0.52 -0.30 0.59 0.99 1.40 1.82 2.25 2.69 試用作圖法求出t與U之間的經(jīng)驗公式。 六、設計題（10分） 用箱式電勢基件測電阻。要求寫出簡單的原理，畫出實驗線路圖，說明實驗步驟。所用儀器如下：可調(diào)精密電阻箱（可作標準電阻）1只，穩(wěn)壓電源一臺，電流表一只，單刀單擲開關一個；箱式電位差計一臺（附標準電池和干電池），被測電阻一只。 2003—2004學年第二學期 《大學物理實驗》模擬試卷參考答案及評分標準 一、選擇題（20分，每題2分） 1. C 2. C 3. A 4. C 5. A 6. C 7. A 8. A 9. C 10. A 二、填空題（20分，每空1分） 1.交換抵消 2.交換抵消、累加放大、理論修正、多次測量、零示法、光杠杠放大、補償法、異號法、對稱觀測法。(說明：寫出四種方法即可) 3.（1）函數(shù)關系是多項式形式。（2）自變量等間距變化。 4.樣品內(nèi)的溫度梯度不變或樣品上下表面溫度保持不變。 5.拉伸法、彈性滯后。 6.機械（螺旋）放大、累加放大、光學放大。 7.最小二乘原理。 8.平均速度。 9.相似、物理、數(shù)學。 10.電聚集、磁聚焦。 三、簡答題（共20分，每題10分） 1.用直接計算法驗證歐姆定律V＝RI的主要步驟： （1）設計實驗再現(xiàn)歐姆定律的物理過程。（2分） （2）測量電壓Vi和電流Ii。（1分） （3）計算出電阻R的實驗值。（1分） （4）確定理論值不確定度。（1分） （5）計算實驗值不確定度。（1分） （6）計算總不確定度。（2分） （7）把理論值、實驗值和U進行比較,判斷是否驗證。（2分） 2. 將分光計望遠鏡接受平行光并且光軸與分光計中心軸垂直的調(diào)節(jié)步驟是： （1）粗調(diào)。（3分） （2）調(diào)節(jié)望遠鏡目鏡，使分劃板叉絲清晰。（2分） （3）調(diào)節(jié)望遠鏡物鏡，使亮十字清晰。（2分） （4）調(diào)節(jié)望遠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位置重合。（3分） 四、計算題（12分） 解：（1）由，有。 由T＝1.3560.002s，有1.356s，0.002s。（2分） （2）451.37mm，0.6mm，0.3mm。=0.7mm。（4分） （3）m/s2。（1分） （4）.（3分） m/s2。 （5）結果： m/s2，B＝0.3% 。（2分） 五．作圖題（18分） t = 24.4U - 4.7 （0C） U = 0.041t + 0.19 （mv） 評分標準 （1）圖名。[ 1分 ] （2）畫坐標軸。[ 1分] （3）物理量符號單位。[ 2分 ] （4）標分度值。[ 1分 ] （5）描點。[ 2分 ] （6）連線。[ 2分 ] （7）標出求斜率和截距的取點、坐標值。[ 2分 ] （8）寫出函數(shù)形式。[ 2分 ] （9）求出斜率。[ 1分 ] （10）求出截距。[ 1分 ] （11）寫出經(jīng)驗公式。[ 1分 ] （12）驗證。[ 2分 ] 六、設計題（10分） （1）實驗線路如圖：（2分） （2）原理（4分）：接通上述電路后在和兩端都有電勢差。在保證電流不變的情況下，通過電勢差計可以分別測出測出這兩個電壓。如果電流為I。則有，可得。 （3）步驟（4分） A、調(diào)整可變精密度電阻箱的阻值，使電流表有適當偏轉，使和相接近 B、將3點接電勢差計的，4點接，測出。 C、保持電流不變，將2點接，3點接，測出。 D、讀出的阻值可以用公式，算出。 2004—2005學年第二學期 《大學物理實驗》模擬試卷 專業(yè)班級 姓 名 學 號 開課系室 物理實驗中心 考試日期2004年12月26日上午7:30-9:30 題 號 一 二 三 四 五 總分 得 分 閱卷人 一、選擇題（30分，每題3分） 1.在落球法測量粘滯系數(shù)實驗中，10個小球一起測質(zhì)量，主要目的是[ ] （A）減小儀器誤差 （B）節(jié)省時間 （C）減小隨機誤差 （D）測量方便 2.用惠斯登電橋測電阻時，如果出現(xiàn)下列情況，試選擇出仍能正常測 量的情況[ ] （A）有一個橋臂電阻恒為零 （B）有一個橋臂電阻恒為無窮大 （C）電源與檢流計位置互換 （D）檢流計支路不通（斷線） 3.在光杠桿調(diào)節(jié)中如果望遠鏡叉絲清楚而刻度尺的像不清楚，應調(diào)節(jié)[ ] （A）望遠鏡目鏡 （B）望遠鏡焦距 （C）平面鏡 （D）刻度尺 4.為了消除天平不等臂的影響，稱衡時可采用的方法為[ ] （A）交換復稱法 （B）單稱法 （C）多次測量 （D）A、B、C都不對 5.如圖1-1所示，擋光片通過光電門時數(shù)字毫秒計讀為，則滑塊的 x4 速度為[ ] x3 （A） （B） （C） （D） x2 6.用電熱法測量液體比熱實驗中，量熱器中發(fā)生的過程是[ ] （A）絕熱過程 （B）近似絕熱過程 （C）等溫過程 （D）近似等溫過程 x1 7.校準電表的正確校準順序是[ ] （A）零點—滿刻度—中間點 （B）零點—中間點—滿刻度 圖1-1 （C）中間點—滿刻度—零點 （D）滿刻度—零點—中間點 8.在滑線電阻器控制的電路中，能夠把電壓和電流連續(xù) 調(diào)為零的電路是[ ] （A）限流電路 （B）分壓電路和限流電路均可 （C）分壓電路 （D）分壓電路和限流電路均不可 A 9.現(xiàn)有單量程的電壓表和電流表，內(nèi)阻分別為 RV=1500W，RA=1.5W，測量電阻值約為150W的電阻， 若不加修正，用下列哪種接法測量比較準確[ ] （A）外接法 （B）內(nèi)接法 圖1-2 （C）內(nèi)接法和外接法均可 （D）無法判斷 10.如圖1-2所示，電極A處與導電紙接觸不良，其它部分接觸良好，則A處附近的等位線[ ] （A）半徑增大 （B）半徑減小 （C）半徑不變 （D）無法判定 二、填空題（30分，每題3分） 1.用箱式惠斯登電橋測量電阻，選擇比率的原則是 。 2.到目前為止，已經(jīng)學過的測量電阻的方法有 、 、 和 。 3.在驗證牛頓第二定律實驗中，驗證在質(zhì)量不變條件下加速度與合外力成正比時，這個不變質(zhì)量指的是 。 4.在拉伸法測楊氏模量實驗中，如果拉力非等間隔變化，可采用 法和 法處理數(shù)據(jù)。 5.將表頭改裝成100mA的電流表，校準時發(fā)現(xiàn)標準表指100mA時自制表沒有滿偏，則并聯(lián)電阻偏 ，應將并聯(lián)電阻 。 6.伏安法測電阻實驗設計過程中從總體上應主要考慮的三個方面是 、 和 。 7.量程為10V的0.5級電壓表，其最大絕對誤差是 ，測量5.00V電壓時相對誤差是 。 8.在電熱法測量液體比熱實驗中，應按照 原則確定初始溫度和末了溫度。 9.用模擬法研究靜電場是利用靜電場與 具有相似性。 10.按照誤差理論，誤差主要分為三大類，分別是 、 和 。 三、簡答題（共20分，每題5分） 1. 畫出將表頭擴大成兩個量程電流表的電路圖，并指出哪個量程大？ 2. 畫圖說明惠斯登電橋的平衡條件。 3. 如圖3-1所示，簡要說明用電壓表找等位點時電壓表的內(nèi)阻對等位點位置有什么影響？ V 圖3-1 4. 測量液體比熱實驗中，被測系統(tǒng)溫度從低于室溫到高于室溫過程中升溫速率（單位時間所升的溫度）是怎樣變化的？為什么？ 四、計算題（10分） 測量彈簧的倔強系數(shù)K實驗中，測得彈簧的伸長量Y與施加在彈簧上的外力F的關系如下： Fi（Kg） 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 Yi（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系數(shù)K。要求①寫出原理公式，②列出逐差法處理數(shù)據(jù)表格，③求出彈簧倔強系數(shù)K，④取外力F的誤差，寫出測量結果表達式。 五、設計題（10分） 現(xiàn)有一塊圓柱體巖石，提供一只電壓表、一只毫安表、一臺電源、兩個直徑與巖石外徑相同的金屬圓片、游標卡尺等所需器材。試用伏安法測出該巖石的電阻率。要求①畫出實驗原理電路圖，②推導出測量電阻率的計算公式（不考慮電表內(nèi)阻），③寫出實驗步驟。 2004—2005學年第一學期 《大學物理實驗》模擬試卷參考答案及評分標準 一、選擇題（30分，每題3分） 1. A 2. C 3. B 4.A 5. C 6. B 7. A 8. C 9.B 10. A 二、填空題（30分，每題3分） 1. 使測量結果的有效數(shù)字位數(shù)最多。 2. 歐姆表直接測量、替代法、伏安法、電橋法（寫出3種方法就給滿分）。 3. 物體系的總質(zhì)量，包括滑塊、砝碼盒和砝碼的質(zhì)量總和。 4. 作圖法、最小二乘法。（錯一個扣2分） 5. ?。?分）、調(diào)大（增大）。 6. 安全、精度、經(jīng)濟方便。 7. 0.05V（數(shù)值、單位各1分）、1%。 8. 以室溫為中間值對稱測量。 9. 穩(wěn)恒電（流）場。 10. 隨機誤差、系統(tǒng)誤差、疏失誤差（粗大誤差）。 三、簡答題（共20分，每題5分） G 1、電路圖3分，指出量程大小2分。 R2 R1 — I2 I1 I1量程小，I2量程大。 G R2 R1 R1〈 R2 ，接R1量程大，接R2量程小。 2、電路圖3分，平衡條件2分。 平衡條件：，檢流計指針指零。 Rx R0 R2 R1 G 3、答：設等位點P的電位為VP，對負極的等效電阻R；電壓表內(nèi)阻RV。用電壓表測P點的電位時，電阻R和RV的并聯(lián)值小于R，測得的電位VPv小于VP，要找到電位為VP的點，探針必須向正極方向移動。因此等位點位置半徑比實際偏大。 4、答：升溫速率由大變小。在加熱功率一定的條件下，系統(tǒng)溫度低于室溫，系統(tǒng)吸收熱量，溫度越低，單位時間所吸收的熱量越多，系統(tǒng)升溫速率越大；系統(tǒng)溫度高于室溫，系統(tǒng)放出熱量，溫度越高，單位時間所放出的熱量越多，系統(tǒng)升溫速率越小。 四、計算題（10分） 解：（1）外力F與伸長量Y和倔強系數(shù)K的關系式為：F=KY （1分） （2）隔3項逐差數(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 （2分） （3） （3分） （4）計算誤差 （2分） 實驗結果表示為： （2分） 五、設計題（10分） 1、作圖題實驗原理電路圖（2分） R mA V 2、推導測量公式（3分） 設巖石的長度為L、直徑為D、電阻率為r，則電阻R可表示成 （1） 若加在巖石兩端的電壓為V，通過的電流為I，則有 （2） 由式（1）和（2）有 （3） 3、 實驗步驟（5分） ① 用游標卡尺測量巖石塊的長度L和直徑D。 ② 將金屬圓片固定在巖石的兩端作為電極。 ③ 連接好測量電路。 ④ 測量出電壓V和電流I。 根據(jù)測量公式（3）計算出電阻率r的 2005—2006學年第一學期 《大學物理實驗》模擬試卷 專業(yè)班級 姓 名 學 號 開課系室 物理實驗中心 考試日期2005年12月18日上午7:30-9:30 題 號 一 二 三 四 五 總分 得 分 閱卷人 一、填空題（總分40分，每題2分） 1． 測量結果的有效數(shù)字的位數(shù)由 和 共同決定。 2． 50分度的游標卡尺，其儀器誤差為 。 3． 量程為10mA的電流表，其等級為1.0，當讀數(shù)為6.5mA時，它的最大誤差為 。 4． 不確定度表示 。 5． 在進行十進制單位換算時，有效數(shù)字的位數(shù) 。 6． 在分光計實驗中，望遠鏡的調(diào)節(jié)用的是 法。 7． S是表示多次測量中每次測量值的 程度，表示 偏離真值的多少。 8． 在楊氏模量實驗中，若望遠鏡的叉絲不清楚，應調(diào)節(jié)望遠鏡 的焦距，若觀察到的標尺像不清楚則應調(diào)節(jié)望遠鏡 的焦距。鋼絲的伸長量用 法來測定。 9． 計算標準偏差我們用 法，其計算公式為 。 10．表示測量數(shù)據(jù)離散程度的是 ，它屬于 誤差，用 誤差（偏差）來描述它比較合適。 11．用20分度的游標卡尺測長度，剛好為15mm,應記為 mm。 12．根據(jù)獲得測量結果的不同方法，測量可分為 測量和 測量；根據(jù)測量的條件不同，可分為 測量和 測量。 13．電勢差計實驗中，熱電偶的電動勢與溫差的關系為 關系，可用 法、 法和 法來求得經(jīng)驗方程。 14．系統(tǒng)誤差有 的特點，偶然誤差有 的特點。 15．在測量結果的數(shù)字表示中，由若干位可靠數(shù)字加上 位可疑數(shù)字，便組成了有效數(shù)字。 16．靜電場模擬實驗應用了 法，它利用了靜電場和 的相似性。 17．用分光儀測得一角度為，分光儀的最小分度為，測量的結果為 。 18．對于連續(xù)讀數(shù)的儀器，如米尺、螺旋測微計等，就以 作為儀器誤差。 19．分光計測角度時，由于度盤偏心引起的測量角度誤差按正弦規(guī)律變化，這種誤差屬于 誤差。 20．在示波器內(nèi)部，同步、掃描系統(tǒng)的功能是獲得 電壓信號，這種電壓信號加在 偏轉板上，可使光點勻速地沿X方向從左向右作周期性運動。 二、選擇題（總分20分,每題2分） 1．下列測量結果正確的表達式是：[ ] （A）L=23.680.03m （B）I=4.0910.100mA （C）T=12.5630.01s （D）Y=(1.670.15)1011Pa 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：[ ] 　 （A）100Hz　?。˙）33Hz　?。–）300Hz　?。―）200Hz 3．在靜電場模擬實驗中，若提高電源電壓，則：[ ] （A）等勢線的分布更密集　　　 　　?。˙）電場分布會有畸變 （C）等勢線的形狀不會發(fā)生改變　 （D）電力線會產(chǎn)生變化 4．在示波器實驗中，時間軸Ｘ軸上加的信號為[ ] （A）正弦波　?。˙）方波　?。–）三角波　?。―）鋸齒波 5．下列不確定度的傳遞公式中，正確的是：[ ] （A） （B） （C） （D） 6．在牛頓環(huán)實驗中，我們看到的干涉條紋是由哪兩條光線產(chǎn)生的[ ] 　　　 （A）1和2　?。˙）2和3 （C）3和4　　 （D）1和4 7．實驗中，牛頓環(huán)的中心條紋為：[ ] （A）暗紋　　?。˙）亮紋 （C）零級條紋　?。―）不確定 8．下列正確的說法是[ ] （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 9．在電勢差計的實驗中，校正工作電流時平衡指示儀的指針始終偏向一邊，可能的原因是： [ ] （A）沒開工作電源　 （B）接標準電源的導線不通 （C）平衡指示儀的導線極性接反　?。―）工作電源電壓偏高或偏低 10．在靜電場模擬實驗中，若畫出的等勢線不對稱，可能的原因是：[ ] （A）導線有一定的電阻　　　　　?。˙）電源電壓過高 （C）導電基質(zhì)不均勻　　　　　　?。―）以上都不對 三、簡答題（10分） 用惠斯通電橋測未知電阻時，按下式測出，式中R為已知，，是一根滑線電阻用觸頭分成的兩部分，問觸頭應如何放，才能使的相對誤差極?。ㄖ豢紤]，產(chǎn)生的誤差）。 四、計算題（15分） 用千分尺（儀器極限誤差為mm）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g）測量它的質(zhì)量1次，測量值為：g，試求鋼球密度的最佳值與不確定度。 五、設計題（15分） 用電勢差計測量E的電池組的電動勢及其內(nèi)阻。要求寫出原理、畫實驗電路、寫出實驗步驟。提供以下儀器：可調(diào)精密電阻箱2只，單刀單擲開關一個；電勢差計(最大量程1.61V)一臺；導線若干；被測電池一組（）。 2005—2006學年第一學期 《大學物理實驗》模擬試卷參考答案及評分標準 一、填空題（總分40分，每題2分） 1．被測量的