大学物理实验报告——灵敏电流计的使用

 

第二篇：物理实验

一、填空题：(在下面10题中任选8题，不选的题号上打×)

1.惠斯顿电桥桥路中保护电阻开关用以保护 --------   ，只有细调时此开关才-------   。

3．在声速测量中，为了使发射换能器谐振，要调节信号源的输出频率，判断其谐振与否的标志为： 接收换能器输出信号在示波器上波形幅值 ----------- 或发射换能器回路中的指示灯 ------------ 。

4．滑线变阻器的参数是--------    和  --------  。在实验中欲使所调节的电流能从0开始变化，滑线变阻器须用 --------   接法。

5．我们所学过的数据处理方法有作图法、逐差法以及 ------- 、--------- 。

7．通常， 产生相干光的方式有两种，所作实验中迈克尔逊干涉仪用___法，双棱镜干涉用_ __法。

8．双刀双掷开关在电路中可有两种作用:     、    。在放电法测量高电阻实验中，双刀双掷开关起     作用。

10．全息照相是利用光的干涉，把物体反射光的      信息和     信息以      的形式记录下来。

二、选择题(不止一个正确选项，12题中任选10题，不选的题号上打×)

1.某长度测量值为2.130mm，则所用仪器可能是( ) 。

 A.毫米尺   B.50分度卡尺   C.20分度卡尺   D.千分尺

3．三线悬摆测定转动惯量实验中各几何量的测量分别采用米尺、50分度游标卡尺，其目的是为了满足：(  )。

A.最小二乘原理              B. 误差均分原理  

C.误差最小                     D. A,B,C都不对

4．一量程为7.5V、准确度等级为1.0级的电压表，其读数应有(  )位有效数字。

 A.1   B.2    C.3    D.4

7.电表未校准所引起的测量误差属于（）。

A.随机误差   B.系统误差   C.粗大误差   D．A，B，C都不是

11．不确定度在可修正的系统误差修正以后，将余下的全部误差按产生原因及计算方法不同分为两类，其中（）属于A类分量。

A.     由测量仪器产生的误差分量

B.     同一条件下的多次测量值按统计方法计算的误差分量 

C.     由环境产生的误差分量

D.     由测量条件产生的误差分量

三、判断：(在下面11题中任选10题，正确打“√”，错误打“´”，不选的题号上画横杠“－”)

1．通电前滑线变阻器滑动头应放在中间位置。

3．电桥的灵敏度与灵敏电流计的灵敏度、电源电压、桥臂配置都有关。

5．在迈克尔逊干涉仪实验中，当反射镜M2经分束板G1反射而成的虚像与反射镜M 1间的距离d等于0时，干涉场内的干涉条纹为同心圆环。

6．灵敏度越高，测量越准确，因此灵敏电流计的灵敏度在实验中应选在最高档。

8．学生式电位差计定标前进行定标电阻估算，其目的是为了保护灵敏电流计和标准电池。

9．作图法处理数据时，坐标轴上的分度应当为3位有效数字。

10．标准电阻设置四个接线钮的目的是为了减小接触误差而不是为了接线的方便。

一、填空题（20分，每题2分）

1．依照测量方法的不同，可将测量分为直接测量和  间接测量            两大类。

2．误差产生的原因很多，按照误差产生的原因和不同性质，可将误差分为疏失误差、   随机误差  和    系统误差  。

3．测量中的视差多属   随机   误差；天平不等臂产生的误差属于  系统误差  。         

4．已知某地重力加速度值为9.794m/s2，甲、乙、丙三人测量的结果依次分别为：9.790±0.024m/s2、9.811±0.004m/s2、9.795±0.006m/s2，其中精密度最高的是  乙    ，准确度最高的是  甲   。

5．累加放大测量方法用来测量     微小等量      物理量，使用该方法的目的是减小仪器造成的误差从而减小不确定度。若仪器的极限误差为0.4，要求测量的不确定度小于0.04，则累加倍数N＞     6       。

6．示波器的示波管主要由   电子枪         、      偏转板        和荧光屏组成。

7．已知 y=2X1-3X2+5X3，直接测量量X1，X2，X3的不确定度分别为ΔX1、ΔX2、ΔX3，则间接测量量的不确定度Δy=           。

9、对于0.5级的电压表，使用量程为3V，若用它单次测量某一电压U，测量值为2.763V，则测量结果应表示为U=       2.763±0.009V             ，相对不确定度为B=     0.3％            。

10、滑线变阻器的两种用法是接成    分压          线路或  限流         线路。

二、判断题（“对”在题号前（  ）中打√，“错”打×）（10分）

（ √）1、误差是指测量值与真值之差，即误差=测量值－真值，如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向，既有大小又有正负符号。

（ ×）2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义一样。

（ √）3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是随机误差大小的程度。

（√  ）4、测量不确定度是评价测量质量的一个重要指标，是指测量误差可能出现的范围。

（√  ）5、在验证焦耳定律实验中，量热器中发生的过程是近似绝热过程。

（×）7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。

（×）8、交换抵消法可以消除周期性系统误差，对称测量法可以消除线性系统误差。

（×）10、用一级千分尺测量某一长度（Δ仪=0.004mm），单次测量结果为N=8.000mm，用不确定度评定测量结果为N=（8.000±0.004）mm。

三、简答题（共15分）

1．示波器实验中，（1）CH1（x）输入信号频率为50Hz，CH2（y）输入信号频率为100Hz；（2）CH1（x）输入信号频率为150Hz，CH2（y）输入信号频率为50Hz；画出这两种情况下，示波器上显示的李萨如图形。（8分）

 

1．  （1） 4分                          （2） 4分

2．欲用逐差法处理数据，实验测量时必须使自变量怎样变化？逐差法处理数据的优点是什么？（7分）

答：自变量应满足等间距变化的要求，且满足分组要求。（4分）

优点：充分利用数据；消除部分定值系统误差。（3分）

四、计算题（20分，每题10分）

1、用1/50游标卡尺，测得某金属板的长和宽数据如下表所示，求金属板的面积。

解：（1）金属块长度平均值： 

长度不确定度：  

金属块长度为： 

                             （2分）

（2）金属块宽度平均值： 

宽度不确定度：     

         金属块宽度是：  

                            （2分）

（3）面积最佳估计值： 

不确定度：   

相对百分误差：B＝=0.25％                    （4分）

（4）结果表达： 

                     B＝0.25％                                 （2分）

注：注意有效数字位数，有误者酌情扣分。

2、用电势差计校准量程为1mV的毫伏表，测量数据如下（表中单位均为mV）。对毫伏表定级别。

     

 2．解：级别                    （5分）

一、填空题（20分，每题2分）

1、对直接测量量x，合成不确定度σ=                              ；

对间接测量量y（x1，x2），合成不确定度σ=                              。

2、用一个0.5级的电表单次测量一个电学量，若指针刚好指在满刻度处，则该测量结果的相对不确定度等于   0.29%(0.3%)      ；若指针指在满刻度的十分之一处，则该测量的结果的相对不确定度等于    2.9% (3%)       。

3、示波器正常，但开机后荧光屏上看不到亮点，原因可能是

（1）          x,y偏移出界                                           ；

（2）          辉度太弱                      。

4、给出到目前为止已经学过的测量电阻的两种方法   伏安法，电桥法，替代法，欧姆表法（注：答其中两个即可）。

5、测量中的千分尺的零点误差属于    已定       系统误差；米尺刻度不均匀的误差属于   未定      系统误差。

6、一般情况下，总是在同一条件下对某量进行多次测量，多次测量的目的有两个，一是      减小随机误差            ，二是     避免疏失误差               。

7、某学生用1/50的游标卡尺测得一组长度的数据为：（1）20.02mm，（2）20.50mm， （3）20.25mm，（4）20.20cm；则其中一定有错的数据编号是       （3），（4）。              。

8、测量一规则木板的面积，已知其长约为30cm，宽约为5cm，要求结果有四位有效位数，则长用     毫米尺      来测量，宽用     1/50游标卡尺      来测量。

10、学过的迈克尔逊实验中主要使用的物理实验基本测量方法分别是         干涉法                。

二、判断题（“对”在题号前（  ）中打√，“错”打×）（10分）

（  √ ）1、准确度是指测量值或实验所得结果与真值符合的程度，描述的是测量值接近真值程度的程度，反映的是系统误差大小的程度。

（ √  ）2、精确度指精密度与准确度的综合，既描述数据的重复性程度，又表示与真值的接近程度，反映了综合误差的大小程度。

（ ×）3、系统误差的特征是它的有规律性，而随机的特怔是它的无规律性。

（√   ）4、算术平均值代替真值是最佳值，平均值代替真值可靠性可用算术平均偏差、标准偏差和不确定度方法进行估算和评定。

（ ×  ）5、测量结果不确定度按评定方法可分为A类分量和B类分量，不确定度A类分量与随机误差相对应，B类分量与系统误差相对应。

（ ×  ）6、用1/50游标卡尺单次测量某一个工件长度，测量值N=10.00mm，用不确定度评定结果为N =（10.00±0.02）mm。

（  √ ）8、利用逐差法处理实验数据的优点是充分利用数据和减少随机误差。

（ ×  ）9、模拟法可以分为物理模拟和数学模拟，因为稳恒电流场和静电场的物理本质相同，所以用稳恒电流场模拟静电场属于物理模拟。

（ ×  ）10、系统误差在测量条件不变时有确定的大小和正负号，因此在同一测量条件下多次测量求平均值能够减少或消除系统误差。

三、简答题（共15分）

1、简述利用实验方法探索物理规律的主要步骤。（5分）

答：（1）确定研究内容和研究对象。                          （1分）

      （2）设计实验。作图，判定曲线类型，建立相应函数关系。  （1分）

      （3）实验测量待测量的对应关系。                        （1分）

      （4）判断曲线函数形式，写出一般式，建立经验公式。      （1分）

       (5 ) 验证。                                            （1分）

2、简述电位差计的基本原理。用十一线电位差计测电池电动势的操作过程中，若调至平衡状态后断开工作电流回路，这时检流计指针会如何变化？（10分）

答：（1）补偿原理；                                        （2分）

定标：调节电阻丝长度L0，补偿标准电池电动势E0；    （2分）

测量：调节电阻丝长度Lx，补偿未知电池电动势Ex；    （2分）

计算：Ex＝Lx E0/ L0。                                （2分）

      （2）检流计指针保持偏转，不能补偿。                   （2分）

、

一、选择题（20分，每题2分）

1.在光栅测量波长的实验中，所用的实验方法是[ C ]

（A）模拟法     （B）稳态法    （C）干涉法     （D）补偿法

3.用某尺子对一物体的长度进行15次重复测量，计算得A类不确定度为0.01mm，B类不确定度是0.6mm，如果用该尺子测量类似长度，应选择的合理测量次数为[A]

（A）1次       （B）6次        （C）15次      （D） 30次

5.研究二极管伏安特性曲线时，正确的接线方法是[A  ]

（A） 测量正向伏安特性曲线时用内接法；测量反向伏安特性曲线时用外接法

（B） 测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法

（C） 测量正向伏安特性曲线时用内接法；测量反向伏安特性曲线时用内接法

（D） 测量正向伏安特性曲线时用外接法；测量反向伏安特性曲线时用外接法

8.示波管的主要组成部分包括[ A ]

（A） 电子枪、偏转系统、显示屏    （B） 磁聚集系统、偏转系统、显示屏

（C） 控制极、偏转系统、显示屏    （D） 电聚集系统、偏转系统、显示屏

9.分光计设计了两个角游标是为了消除[C  ]

（A） 视差     （B） 螺距差     （C） 偏心差     （D）  色差

10.用稳恒电流场模拟静电场实验中，在内电极接电源负极情况下，用电压表找等位点与用零示法找等位点相比，等位线半径[  A]

（A） 增大    （B）减小    （C） 不变   （D） 无法判定是否变化

二、填空题（20分，每空1分）

2.到目前为止，已经学过的减小误差提高测量精度的方法有   交换抵消         、

     累加放大        、     理论修正         和     多次测量  ，零示法、光杠杠放大、补偿法、异号法、对称观测法。(说明：写出四种方法即可)

        等。

3.逐差法处理数据的条件是：

（1）         函数关系是多项式形式                           。

（2）           自变量等间距变化                         。

5.在测量杨氏模量实验中，用  拉伸法    法测量钢丝的杨氏模量，用加减砝码的方法测量是为了消除    弹性滞后                 所产生的误差。

6.在用光栅测量波长实验中，测量光栅常数采用了   机械（螺旋）放大       放大测量法、

    累加放大          放大测量法和  光学放大             放大测量法。

7.最小二乘法处理数据的理论基础是     最小二乘原理                           。

三、简答题（共20分，每题10分）

2.调整分光计望远镜的目的是使望远镜接受平行光并且光轴与分光计中心轴垂直。请问通过哪几个步骤可以把望远镜调节到这样的状态？（要求调节顺序正确）

答： 将分光计望远镜接受平行光并且光轴与分光计中心轴垂直的调节步骤是：

（1）粗调。（3分）

（2）调节望远镜目镜，使分划板叉丝清晰。（2分）

（3）调节望远镜物镜，使亮十字清晰。（2分）

（4）调节望远镜和载物台水平度调节螺钉，使反射镜正反两面反射回来亮十字都与自准位置重合。（3分）

四

 

五、作图题（18分）

用热电偶测量温度，需要知道温度t与热电偶热电动势U之间的关系。实验测得某种热电偶的热电动势与温度的关系如下表所示。

温度t与热电动势U关系数据表

试用作图法求出t与U之间的经验公式。

t = 24.4U - 4.7 （0C）

U = 0.041t + 0.19 （mv）

大学物理实验试卷

一、根据不确定度大小，写出下列各量的正确表达公式，标明其有效数字的位数。

1、                  ，2位

2、                            ，2位

3、                            ，5位

4、                      ，3位

二、按有效数字运算则写出下列各式（12分）

1、                                        

2、                                          

3、                                        

4、，求         

三、综合题（44分）

1、示波器实验

(1) 右图做示波器实验时从示波器上观察到的两个相互垂直的李萨如图形， 已知：

为了使示波器上显示稳定的波形，矩齿波电压周期Ty与被测量信号电压周期Tx必须满足(___)关系；

如示波器上波形若向左移动，则应该（增加，减少）信号频率，使得波形稳定；

如示波器上波形若向右移动，则应该（增加，减少）信号频率，使得波形稳定。（10分）

(2) 求的结果的表达式（10分）

，

2、分光计实验

用分光计测得三棱镜的顶角，，，，，，

已知：仪器的B类不确定度为1'。求：

（1）写出直接测量的总不确定度；

（2）写出三棱镜顶角的测量结果。

，

，

3、

(1) 游标卡尺最小刻度为1 mm，游标上有50小格，其总长度为49 mm，问此游标卡尺的最小分度值为多少？

若游标的零刻度线在主尺的11 mm与12 mm之间，并且游标的第19根刻度线与主尺的某一根重合，问此游标卡尺的读数为多少？（6分）

 

(2) 试设计一角游标，使其最小读数

四、求不确定度的传递公式（18分）

1、已知悬盘对其中心轴的转动惯I量与周期T的关系为，求的值。

2、已知，求。

3、已知，求。

一、选择题（30分，每题3分）

4.为了消除天平不等臂的影响，称衡时可采用的方法为[ A ]

（A）交换复称法  （B）单称法  （C）多次测量  （D）A、B、C都不对

7.校准电表的正确校准顺序是[ A ]

（A）零点—满刻度—中间点  （B）零点—中间点—满刻度

（C）中间点—满刻度—零点  （D）满刻度—零点—中间点

9.现有单量程的电压表和电流表，内阻分别为

RV=1500W，RA=1.5W，测量电阻值约为150W的电阻，

若不加修正，用下列哪种接法测量比较准确[ B ]

（A）外接法               （B）内接法 

（C）内接法和外接法均可   （D）无法判断

二、填空题（30分，每题3分）

2.到目前为止，已经学过的测量电阻的方法有  欧姆表直接测量、替代法、伏安法、电桥法（写出3种方法就给满分）

5.将表头改装成100mA的电流表，校准时发现标准表指100mA时自制表没有满偏，则并联电阻偏  小    ，应将并联电阻    调大      。

6.伏安法测电阻实验设计过程中从总体上应主要考虑的三个方面是     安全       、      精度       和       经济方便        。

7.量程为10V的0.5级电压表，其最大绝对误差是  0.05V        ，测量5.00V电压时相对误差是   1%         。

10.按照误差理论，误差主要分为三大类，分别是     随机误差              、

    系统误差             和       疏失误差             。

三、简答题（共20分，每题5分）

1.画出将表头扩大成两个量程电流表的电路图，并指出哪个量程大？

答：   电路图3分，指出量程大小2分。

I1量程小，I2量程大。

 

R1〈 R2 ，接R1量程大，接R2量程小。

2.画图说明惠斯通电桥的平衡条件。

答：   电路图3分，平衡条件2分。

      平衡条件：，检流计指针指零。           

一、填空题（总分40分，每题2分）

1． 测量结果的有效数字的位数由    被测量的大小       和   测量仪器        共同决定。

2． 50分度的游标卡尺，其仪器误差为     0.02mm          。

3． 量程为10mA的电流表，其等级为1.0，当读数为6.5mA时，它的最大误差为     0.01mA          。

4． 不确定度表示     误差以一定的概率被包含在量值范围（）之中（或测量值的真值以一定的概率落在量值范围（）之中。）                                          。

5． 在进行十进制单位换算时，有效数字的位数    不变     。

6． 在分光计实验中，望远镜的调节用的是   自准直          法。

7． S是表示多次测量中每次测量值的    分散     程度，表示  平均值          偏离真值的多少。

8． 在杨氏模量实验中，若望远镜的叉丝不清楚，应调节望远镜    目镜          的焦距，若观察到的标尺像不清楚则应调节望远镜 物镜                     的焦距。钢丝的伸长量用          放大法           法来测定。

9． 计算标准偏差我们用    贝塞尔        法，其计算公式为      。           。

10．表示测量数据离散程度的是    精密度            ，它属于 偶然              误差，用   标准     误差（偏差）来描述它比较合适。

11．用20分度的游标卡尺测长度，刚好为15mm,应记为     15.00      mm。

12．根据获得测量结果的不同方法，测量可分为    直接      测量和  间接         测量；根据测量的条件不同，可分为   等精度        测量和   非等精度             测量。

13．电势差计实验中，热电偶的电动势与温差的关系为    线性           关系，可用      作图      法、     逐差        法和     最小二乘         法来求得经验方程。

14．系统误差有   确定性     的特点，偶然误差有      随机性     的特点。

15．在测量结果的数字表示中，由若干位可靠数字加上 1     位可疑数字，便组成了有效数字。

16．静电场模拟实验应用了   模拟      法，它利用了静电场和   电流场      的相似性。

17．用分光仪测得一角度为，分光仪的最小分度为，测量的结果为        0.5236+0.0003弧度          。

18．对于连续读数的仪器，如米尺、螺旋测微计等，就以     最小分度/2         作为仪器误差。

19．分光计测角度时，由于度盘偏心引起的测量角度误差按正弦规律变化，这种误差属于   系统     误差。

20．在示波器内部，同步、扫描系统的功能是获得    锯齿波        电压信号，这种电压信号加在 X     偏转板上，可使光点匀速地沿X方向从左向右作周期性运动。

二、选择题（总分20分,每题2分）

 1．下列测量结果正确的表达式是：[ A ]

（A）L=23.680.03m                     （B）I=4.0910.100mA

（C）T=12.5630.01s                     （D）Y=(1.670.15)×1011Pa

2．在下面的李萨如图中，如果在X轴方向信号的频率是100Hz，那么在Y轴方向信号的频率是：[ C ]

　 （A）100Hz　　（B）33Hz　　（C）300Hz　　（D）200Hz

4．在示波器实验中，时间轴Ｘ轴上加的信号为[  D]

（A）正弦波　　（B）方波　　（C）三角波　　（D）锯齿波

5．下列不确定度的传递公式中，正确的是：[ B]

（A）              

（B）     

（C）      

（D）         

6．在牛顿环实验中，我们看到的干涉条纹是由哪两条光线产生的[B  ]

　　　

（A）1和2　　（B）2和3      （C）3和4　　  （D）1和4

7．实验中，牛顿环的中心条纹为：[ D ]

（A）暗纹　　　（B）亮纹      （C）零级条纹　　（D）不确定

8．下列正确的说法是[A  ]

（A）多次测量可以减小偶然误差

（B）多次测量可以减小系统误差

（C）系统误差都由B类不确定度决定

（D）A类不确定度评定的都是偶然误差

三、简答题（10分）

用惠斯通电桥测未知电阻时，按下式测出，式中R为已知，，是一根滑线电阻用触头分成的两部分，问触头应如何放，才能使的相对误差极小（只考虑，产生的误差）。

答：只考虑，带来的相对误差是：

             （3分）

  

令，有  ：       （3分）

得，又因                 （2分）

故时，E有极小值，即当触头放在中间位置相对误差最小。（2分）

四、计算题（15分）

用千分尺（仪器极限误差为mm）测量一钢球直径6次，测量数据为：14.256、14.278、14.262、14.263、14.258、14.272（mm）；用天平（仪器极限误差为g）测量它的质量1次，测量值为：g，试求钢球密度的最佳值与不确定度。

解：（1）直径D

    最佳估计值（mm）                     （1分）

不确定度A类分量   （mm）    （1分）

不确定度B类分量   （mm）         （1分）

合成不确定度   0.00420.004（mm）         （1分）

结果表示  D＝（14.265）mm

（2）质量m

单次测量（g）                                  （1分）

不确定度B类分量 （g）                   （1分）

合成不确定度 （g）                     （1分）

结果表示 g                                   （1分）

（3）钢球的密度

最佳估计值  ＝0.007789 g/mm3                               （1分）

相对不确定度B＝

=

＝

＝                                    （2分）

不确定度g/mm3                 （1分）

（4）测量结果

测量结果表示为 g/mm3                  （2分）

                                    （1分）