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南京邮电大学[物理实验室(上)]

最编程 2024-04-22 22:48:48
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Part 1 考试真题

Part 2 练习题库

1)不确定度计算结果为 U = 0.0901 m,修约后的结果是:0.10m
解析:首位有效数字 ≥ 5 时,只进不舍,结果保留1位有效数字。
0.0901 进位后变为 0.10,而 0.0801 修约后的结果则是 0.09 m
2)如图,分光计实验的仪器误差是:1'(1分)

补充:1' = (1/60)° ≈ 0.017°
3)F = 0.0006250 , G = 8.7500 , 则有效数字位数分别为:4,5
解析:有效数字位数,就是非0 位开始的所有位数
4)长方形边长测量结果为: a = 8.00 ± 0.05 cm, b = 6.00 ± 0.05 cm,
面积可表示为:S = 48.0 ± 0.5 cm^2
解析:用接测量物理量的不确定度方法计算
5)实验测得某物体长度的结果表达为:L = 5.36 ± 0.05cm
则说明:L的实验结果出现在[ 5.31cm ,5.41 cm ]区间上的概率较大
6)多次测量可以:减小随机误差
7)长度测量值为65.10mm,所用仪器可能是:20分度游标卡尺,50分度游标卡尺
解析:20分度游标卡尺​精确到 0.05mm,50分度游标卡尺​精确到 0.02mm
8)看图纠正
步骤4:保留有效数字位数不够
步骤5:没有写单位
步骤6:修约没有末位对齐
9)实验前填写:实验原理,原始数据表格
实验后填写:正式数据处理表格,实验数据处理
10)粗大误差是某种失误产生的,应该剔除,不能保留并计入实验结果
11)温度的变化是有偶然性的,因此带来的误差属于随机误差
如果测量时温度有基准的参照点,那么是有确定性的,就是系统误差
12)单次测量需要计算误差(仪器误差)
13)等精度测量时,测量次数越多,算术平均值随机误差越小
14)逐差法适用于实验数据是等差数列的情形,数据个数应该是 ≥ 6 的偶数
15)常用的实验数据处理方法:列表法、图解法 、逐差法、最小二乘法
16)按照误差产生的原因和性质,可分为:系统误差、随机误差、粗大误差
17)误差理论中计算不确定度时默认的置信概率是:95%

Part 3 知识点

第一章 绪论
  • 误差理论

1)等精度多次测量,其算术平均值是最接近真值的值
2)F = 0.0006250 , G = 8.7500,有效数字位数分别为 4,5
3)根据 “四舍六入五凑偶” 的修约规则
2.5051 取3位有效数字是 2.51,2.505取3位有效数字是 2.50
4)若周期约为1.60秒,计时误差引起的不确定度为 0.02秒
为了满足测量周期的 相对不确定度≤0.01% ,测量次数至少应为 125
5)测量结果表达式必须满足:末位对其,3位有效数字,且首位小于5
6)① 毫米尺精确到 1mm
测量结果以 mm 为单位到小数点后第一位,最后一位是估读
② 20分度游标卡尺精确到 0.05mm
测量结果以 mm 为单位到小数点后第二位,最后一位是0或者5
③ 50分度游标卡尺精确到 0.02mm
测量结果以 mm 为单位到小数点后第二位,最后一位是偶数
④ 千分尺精确到 0.01mm
测量结果以 mm 为单位到小数点后第三位,最后一位是估读
7)长方形边长: a = 4.00±0.05 , b = 3.00±0.05 , 面积可表示为:S = 12.00±0.25

8)多次测量可以减小随机误差,不可以减小系统误差
9)双臂电桥是测量低阻值电阻的实验仪器,一般待测电阻小于100Ω
10)看图纠正:
步骤1没错,仪器误差是给定的,不需要修约
步骤5,单位应该是s
步骤6,保留有效数字位数不够
步骤7,没有写单位
步骤8,修约没有末位对齐
11)看图纠正:
要素1,电流没有标注单位;
要素6,没有在直线上取点并标注,直接使用实验数据是错误的

第二章 力学实验
  • 扭摆法测量物体的转动惯量

1)测量摆动周期时,扭摆的摆角处于 40°- 90°
2)可以通过塑料圆柱转动惯量的理论值和它的摆动周期,推导扭摆的扭转常数
3)支架的质量分布靠近转轴,它对转动惯量的贡献极小,可以忽略
4)水平仪的气泡偏向哪里,就说明哪里比较高
5)刚体的转动惯量取决于:质量分布,转轴位置

第三章 电学实验
  • 示波器的调整和使用

1)示波器波形:

这是 CH1 的信号,所以调上下位置的旋钮是:CH1的位置旋钮
信号是按时间展开的,所以调左右位置的旋钮是:水平位置旋钮​

2)利萨如图形:
① 交线法:做一条沿 x 和 y 方向的直线穿过图形,若分别有Nx,Ny个交点
则示波器 CH1 和 CH2 的信号频率比为:Nx:Ny = 4:3

② 调整其上下左右位置的是:CH1 的位置旋钮和 CH2 的位置旋钮

  • 分光计的调节与使用

1)自准法,可以调节望远镜更清晰地接收平行光
2)各半调节法,可以调节望远镜和载物平台水平
3)采用各半调节法时,消去h/2的高差需要调节:望远镜俯仰螺钉,载物平台下的螺钉
4)分光计的读数盘上有两个角游标尺,是为了消除偏心差
5)分光计调节完毕标准是
a. 望远镜能清晰地接收平行光;
b. 平行光管能发出平行光;
c. 望远镜的主光轴,平行光管的主光轴达到同轴等高,并与载物台的法线垂直;
6)调节目镜调焦旋钮,可以使分划板上的叉丝变清晰
7)各半调节法,可以使双面反射镜反射回来的绿十字像,均在十字叉丝的上刻线上
8)各半调节法调绿十字像的步骤有:望远镜俯仰螺钉,载物台调平螺钉,转动载物平台
9)分光计测量三棱镜顶角的方法有:自准法、反射法
10)分光计,由阿贝自准直望远镜、平行光管、载物台构成
11)光计的望远镜,由目镜、物镜、分划板组成
12)分光计的平行光管,由狭缝、透镜组成
13)分光计实验中
当狭缝的宽度过大时,谱线会发生重叠现象,不利于鉴别谱线及其中心位置
当狭缝的宽度过小时,谱线亮度会显著降低,不利于观察和测量
14)JJY1' 型分光计读数盘角游标的精度是:1'(1分)

  • 惠斯通电桥测量电阻

1)如图电路


① 电桥平衡公式:R0/R2 = Rx/R1
② BD 间的电压和 AC 端的电压成正比
③ 这是分压器接法,滑线变阻器上接三根线,电源电压分了一部分接到电桥两端
2)电桥灵敏度和: AC端的电压,检流计灵敏度挡位有关
3)Sq 合上之后,BD 间的电阻变小,电流变大,检流计 G 的偏转格数会增大

  • 双臂电桥测量低电阻

1)双臂电桥实验中,实测的待测电阻往往比导线电阻小几个数量级
所以待测电阻不能小于将其接入电路的导线的电阻值
2)实验中如果已经开始测量,而检流计指针不指零点,此时再检流计调零是错误的
应该调节电桥中的电阻 R 使得电桥平衡,进而调零
3)双臂电桥实验中,接入待测电阻 or 标准电阻采用的接线方法是:四端引线法

  • 测量介电常数

1)测量真空介电常数时的图解法:
横坐标:1/d(极板间距的倒数)
纵坐标:C (极板电容)
数据拟合为一条直线,直线斜率就是真空介电常数
2)ℰr(真空) = 1
ℰr(测量) ≥ 1
ℰr:相对介电常数,没有单位
3)相对介电常数没有
4)测量螺旋测微器初始误差:
当两个极板快靠到一起时,应该旋转微调旋钮来调节极板间距


第四章 光学实验
  • 等厚干涉

1)钠灯作为光源的等厚干涉实验中,牛顿环上的干涉是:
平凸透镜的球面,和与之相切的平板玻璃平面上反射光的干涉
2)显微镜物镜下方的半反射镜:
调至前倾约45°左右,将灯光反射向牛顿环
3)载物平台玻璃板下方的长方形反射镜,
在观测等厚干涉现象时应该转到不反射钠灯光的方向
4)如果观察到的干涉图案半边亮、半边暗,
可能是因为读数显微镜没有对正钠灯

  • 迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长

1)如图所示读数,此时动镜 M1 的位置读数是:40.52206 mm

2)如图所示,迈克尔逊干涉仪的光路原理图
平板玻璃片G1和G2 从光源到观察屏两束主光路过程中:
主光路1穿过平板玻璃共计3次,主光路2穿过平板玻璃共计3次
3)使用迈克尔逊干涉仪测量激光波长实验中

① 虚光源距离拉大的时候,观察屏上的干涉条纹会冒出
② 微调转轮无论是顺时针转还是逆时针转,都可能导致两个虚光源的间距增加
③ 通过转动微调转轮,来观察测量干涉图样中心缩进或冒出的干涉条纹

Part 4 慕课答案

第一章 绪论

  • 误差理论测验题

最接近真值的值
四位, 五位
2.51;2.50
125次
L = 0.667±0.008mm
千分尺
S = 12.00±0.25cm^2
L在 [ 5.95cm ,6.05 cm ] 区间上出现的可能性较大
多次测量可以减小随机误差
0.001Ω
5,6,7,8
1,6

第二章 力学实验

  • 扭摆法测量物体的转动惯量

40°- 90°
x
x
x
质量和质量的分布

第三章 电学实验

  • 示波器的调整和使用

CH1的位置旋钮
水平位置旋钮
3:4
CH1的位置旋钮和CH2的位置旋钮
先按信号发生器shift按键,再按数字‘7’按键
3:2
先按shift按键,再按频率/周期按键

  • 分光计的调节与使用

自准法
(1)(2)
消除偏心差
(1)(2)(3)
目镜调焦旋钮
各半调节法
平行光管俯仰螺钉
反射法
载物台
分划板
透镜
自准法
重叠 亮度
1英尺
望远镜可以接收平行光;平行光管能发出平行光;望远镜和平行光管的主光轴同轴等高,并与载物台法线方向垂直

  • 惠斯通电桥测量电阻

大约600Ω
大约10小格
检流计灵敏度挡位;电桥两边AC两点之间加的电压
x
x

  • 双臂电桥测量低电阻

Rs=0.1Ω
x
x
四端引线

  • 测量介电常数

图解法中横坐标是极板间距的倒数,纵坐标是极板电容,数据拟合是一条直线,求解直线斜率计算真空介电常数
x
x
微调旋钮

第四章 光学实验

  • 等厚干涉

平凸透镜的球面和与之相切的平板玻璃平面
前倾约45°左右,将灯光反射向牛顿环

  • 迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长

40.52206 mm
主光路1穿过平板玻璃共计3次,主光路2穿过平板玻璃共计3次
微调转轮顺时针或者逆时针都有可能,两个虚光源距离拉大
微调螺丝

线上期末考试

0.09m

T = (17.32±0.21)s
1分
4位, 5 位
S = 48.0000±0.0025cm^2
多次测量可以减小随机误差
20分度游标卡尺;50分度游标卡尺
4
原始数据表格;实验原理
x
x


x
逐差法
系统误差
系统误差
1,6
95 .5