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物理实验习题答案(第二版教材)(1)汇总

第一章复习提要

1.什么是基本单位和导出单位? 2。什么是基本量与导出量?

（教材P10）物理学中独立定义的单位叫做基本单位，所对应的物理量叫做基本量。由基本单位导出的单位叫做导出单位，对应的物理量叫做导出量。

2.哪些物理量为基本物理量，它们的基本单位、符号、定义是什么？（教材P10）

在国际单位制中，长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、物质的量和发光强度等七个物理量为基本物理量，它们的单位分别为“米”、“千克”、“秒”、“安培”、“开尔文”、“摩尔”和“坎德拉”，它们的单位符号分别为“m”、“kg”、“s”、“A”、“K”、“mol”和“cd”，它们的单位定位分别详见教材P10表1-1 。

3.物理实验中有哪些常用的长度测量器具？（教材P11）

物理实验中，测量长度的常用工具有：钢直尺、钢卷尺、游标卡尺、千分尺、千分表、测微目镜、读数显微镜、电涡流传感器、电容传感器、电感传感器、光栅传感器、激光干涉仪等。

4.物理实验中有哪些常用的质量测量工具？（教材P11）

物理实验中，质量测量最常用的仪器有电子秤、弹簧秤、物理天平、分析天平等。

5.物理实验中常用的时间测量工具有哪些？（教材P12）

物理实验中常用的时间测量仪器有：秒表（停表），指针式机械表、数字显示式电子表、数字毫秒计等。

6.物理实验中常用的温度测量工具有哪些？（教材P12）

物理实验中常用的温度测量仪器有水银温度计、热电偶和光测温度计等。

7.物理实验中有哪些常用的电流测量仪表？（教材P12）

物理实验中电流测量常用仪器有安培表、检流计、表头、灵敏电流计、万用电表、钳表等。

9．（1）力学、热学实验操作过程中应注意什么？（2）力学实验的基本功有哪些？

（1）略（教材P13）。（2）仪器的零位校准，水平和铅直调整等调节是力学实验的基本功，务必熟练掌握。

10．（1）电磁学实验操作过程中应注意什么？（2）电磁学实验的基本功是什么？

（1）略（教材P13）。（2）回路法接线是电磁学实验的基本功，务必熟练掌握。11．（1）光学实验操作过程中应注意什么？（2）光学实验的基本功有哪些？

（1）略（教材P14）。（2）“等高共轴”的调节、成像清晰位置的判断、消视差的调节是光学实验的基本功，务必熟练掌握。

12．常用的物理实验测量方法有哪几种？（教材P14-17）

常用的物理实验测量方法有比较法、转换法、放大法、模拟法、补偿法、干涉法和衍射法等。

13．物理实验中应掌握哪些基本调节技术？（教材P18-20）

物理实验中应掌握的基本调节技术有：仪器初态与安全位置的调节、回路接线法、跃接法、零位（零点）调整、水平、铅直调整、等高共轴调整、调焦、消视差调整、逐次逼近调整、空程误差消除的调节、先定性后定量原则等。

14．计算机和计算器在物理实验中有哪些基本应用？（教材P20-21）

计算器的基本应用：测量数据的统计处理；图形的简单处理等。

计算机的基本应用：实验数据处理、模拟与仿真实验、实时测量、利用物理实验课程网站进行物理实验的辅助教学和教学管理等。

15. 指出几种利用机械放大作用来提高测量仪器分辨率的测量工具。

(教材P15)游标卡尺、螺旋测微器、迈克尔逊干涉仪等。

16. 指出一种能进行微小变化量的放大的方法；指出两种能进行视角放大的仪器。

(教材P15)光杠杆放大法（测金属丝的微波伸长量）；放大镜、显微镜、望远镜等。17. 为什么说采用视角放大法不会增加误差？

(教材P15)在视角放大中，被观察的物理量只是在观察场中放大视角，实际尺寸并没有发生变化，所以不会增加误差。

18. 补偿法（或称均衡法）的优点是什么？举出几种补偿法（或称均衡法）应用的实际例子。

(教材P16)优点：可以免去一些附加的系统误差，当系统具有高精度的标准量具和平衡指示器时，可获得较高的分辨率、灵敏度及测量的精确度。例子：等臂天平称重、惠更斯电桥测电阻、电位差计测电压以及各种平衡电桥的测量等。

19. 举出物理模拟法与数学模拟法的实际例子。

(教材P17)物理模拟法例子：用光测弹性法模拟工件内部应力分布情况；用“风洞”中的飞机模型模拟实际飞机在大气中的飞行等。数学模拟法例子：用稳恒电流场来模拟静电场的实验。

20. 如何理解仪器初态与安全位置？

(教材P18)仪器初态是指仪器设备在进入正式调整、测量前的状态。正确的仪器初态可保证仪器设备安全，是保证实验工作顺利进行的基础。安全位置则是保证仪器处于正确的仪器初态的位置，如未合上电源前应使电源的输出调节旋钮处于使电压输出为最小的位置；仪器上的一些方位调节螺钉在正式调整前应处于松紧适中的状态等。

21. 在示零法测量中，常采用跃接法。跃接法的主要作用在哪？

(教材P18)主要作用：在远离平衡状态时保护仪表（如标准电池和检流计等），使其免受长时间的大电流冲击；在接近平衡时，通过电路的瞬间通断比较，提高检测灵敏度。

22. 零位校准有哪两种情况？应分别如何对待这两种情况？试分别举例说明。

(教材P18)一种是测量仪器本身有零位校准器，可对其进行零位调整，如对电表的机械调零，使仪器在测量前处于零位；另一种是仪器虽然零位不准，却无法进行调整和校对，如磨损了的米尺、千分尺等，针对这种情况，在测量前需记录最初读数，以备在测量结果中进行零位修正。

23. 使用哪些仪器时需要进行调焦操作？

（教材P19)在使用显微镜、测微目镜和望远镜等光学仪器时，需要对仪器进行调焦操作。

24. 什么叫视差现象？如何消除视差？

（教材P19)读数标线（指针、叉丝）和标尺平面不重合时，眼睛从不同方向观察时会出现读数有差异或物与标尺线有分离的现象，称为视差现象。消除视差的方法有两种：一是使视线垂直于标尺平面读数；二是使标尺平面与被测物密合于同一平面内。

25. 使用带有叉丝的测微目镜、读数显微镜等仪器时，需要进行消视差调节。为什么？

（教材P19)用带有叉丝的测微目镜、读数显微镜和望远镜进行的测量属于非接触式测量，使用时必须进行消视差调节，即需要仔细调节目镜（连同叉丝）与物镜之间的距离，使被观测物经物镜后成像在作为标尺的叉丝分划板所在平面内，一般是边调节边稍稍移动眼睛，看两者是否有相对运动，直调至基本无相对运动为止。

26. 试列举几个采用逐次逼近调节的例子。

（教材P19)在分光计实验中，调节望远镜和平台水平时，用的“减半逼近”法就是逐次逼近法的例子。另外，对水平、铅直及天平平衡等的调节，采用逐次逼近法也十分有效。

27. 什么叫空程误差？如何消除空程误差？

（教材P20)由丝杆、螺母构成的转动与读数机构，调节时常出现与丝杆联结在一起的鼓轮已有读数改变，而由螺母带动的机构尚未产生位移，从而造成了虚假读数，这就是空程误差。为了消除空程误差，使用此类仪器（如测微目镜、读数显微镜、迈克尔逊干涉仪）时，必须单方向旋转鼓轮，待丝杆与螺母啮合后才能开始测量，并且在整个测量过程中需保持沿同一方向前进，切勿忽正忽反旋转鼓轮。如在做分光计实验和迈克尔逊干涉实验中就要特别注意空程误差的消除。

28. 如何理解先定性后定量的调节原则？

（教材P20) 我们常采用“先定性后定量”的原则进行实验。“先定性后定量”的原则可以这样理解：仪器调整好后，在进行定量测量前，先定性地观察实验变化的全过程，了解变化规律，观察一个量随其它量变化的大致情况，得到函数曲线的大致图形后，再进行定量测量。在定量测量时，可根据曲线变化趋势来分配测量间隔，曲线变化平缓处，测量间隔取大些；曲线变化急剧处，测量间隔就应取小些。这样采用不同测量间隔测得的数据作图就比较合理。

第二章复习提要

1．系统误差来源于哪些因素？

（教材P26）系统误差主要来源于以下几个方面：理论误差、仪器误差、环境误差、人员误差等。

2．实验测量分哪几类？为什么测量结果都带有误差？

（教材P25)按测量方式分，实验测量可分为直接测量和间接测量；按测量条件分，测量又可分为等精度测量和不等精度测量。

（教材P26）对各种物理量的测量，一般均力图得到真值。但是由于受到测量仪器灵敏度和分辨率的影响，实验原理的近似性，环境的不稳定性以及测量者自身因素的局限，测量总是得不到真值。所以测量结果都带有误差。误差存在于一切测量中，并且贯穿测量过程的始终。误差的大小反映了人们的认识接近于客观真实的程度。

3．系统误差如何分类？

（教材P26）按系统误差对结果的影响可分为恒定的系统误差、周期变化的系统误差和累积误差。按掌握的程度可分为可定系统误差和未定系统误差。

4．随机误差具有哪些性质？

（教材P27）随机误差具有单峰性、对称性、有界性和抵偿性。

5．绝对误差和相对误差两者中，哪一个更能全面地评价测量的优劣？

（教材P26）绝对误差是一个有量纲的代数值，它反映测量值偏离真值的程度；相对误差是一个无量纲的量，它反映了绝对误差对测量结果影响的严重程度，它能更全面地评价测量的优劣。

6．采用多次测量的方法能减小的误差属于随机误差。（教材P27）

7．当测量次数足够大时，随机误差显示出明显的统计分布规律，并可通过增加测量次数来减小这种误差。（教材P27）

8．一般情况下，系统误差不能通过多次测量来发现（或减少）。（教材P27）

9．如何理解测量的精密度、准确度和精确度？

测量的精密度、准确度和精确度都是评价测量结果优劣的。测量的精密度反映测量时随机误差大小的程度，是描述测量重复性高低的。即精密度越高，反映仪器越精密，数据越集中；测量的准确度则反映测量时系统误差大小的程度，是描述测量值接近真值的程度的；测量的精确度反映测量时系统误差和随机误差合成大小的程度，它是指测量结果的重复性高低及接近真值的程度。（教材P28）

10. 如何修正由于仪器零点不准引起的误差？

(教材P18)分两种情况：一种是测量仪器本身有零位校准器，可对其进行零位调整，如对电表的机械调零，使仪器在测量前处于零位；另一种是仪器虽然零位不准，却无法进行调整和校对，如磨损了的米尺、千分尺等，针对这种情况，在测量前需记录最初读数，以备在测量结果中进行零位修正。

11. 仪器的最大误差与标准误差的关系如何？当仪器误差的概率分布服从均匀分布时，已知

仪器的最大误差仪?，则仪器的标准误差仪σ=？当仪器误差的概率分布服从正态分布时，情况又如何？

(教材P29)仪器的最大误差仪?与标准误差仪σ的关系为：C /仪仪?=σ，其中C 称为置信系数，它由仪器误差的概率分布决定。

(教材P30)当仪器误差的概率分布服从均匀分布时，已知仪器的最大误差仪?，则仪器的标准误差仪仪?=683.0σ；当仪器误差的概率分布服从正态分布时，3/仪仪?=σ。

12. 消除或减少系统误差常见有哪些方法？结合具体实验举例说明。

13. 直接测量的有效数字的位数由什么因素决定？间接测量的有效数字的位数由什么因素

决定？y x W 2

=中的两个直接测量量x 与y ，哪一个对W 的误差影响更大？为什么？ (教材P35)直接测量量的有效数字的位数由被测量及测量仪器的精度共同决定；间接测

得量的有效数字位数取决于直接测得量的大小、测量误差和函数运算性质。x 对W 的误差影响更大，因为它的次方数更高。

14. “四舍六入、逢五配偶”原则与“进位法”有何区别？它们各应用于哪种情况？

(教材P33) “四舍六入、逢五配偶”原则：对保留数字末位以后的部分：小于5则舍，大于5则入，等于5则把末位凑为偶数，即末位是奇数则加入（五入），末位是偶数则不变（五舍），这称为“四舍六入，逢五配偶”规则。它适用于平均值的计算。

(教材P39)所谓“进位法”，即只要舍去1~9的，均要进一位。它适用于不确定度和相对不确定度的计算。 15. 在52.6233.522

2???

? ??=??? ??=ππh d V 中，π应取几位有效数字？ (教材P35) π应取4位有效数字，因为除π以外的计算结果为3位有效数字，π应多取1位。

16. 有效数字的运算中，正确数如何处理？

(教材P35)正确数不是由测量得来的，不存在存疑的问题（即它的有效数字位数可以是无限多位）。它不适用于有效数字的运算规则，运算中只须由其它测量值的有效数字的多少

来决定运算结果中的有效数字即可。

17．根据有效数字的加减法运算法则、乘除法运算法则分别得到一条仪器选择原则。这两条

原则的具体内容各是什么？

(教材P34)根据有效数字的加减法运算法则可知：若干个直接测量量进行加法或减法运算时，选用精度相同的仪器最为合理。这是仪器选择原则之一。

(教材P34)根据有效数字的乘除法运算法则可知：测量的若干个量，若是进行乘除法运算，应按有效数字位数相同的原则来选择不同精度的仪器。这是仪器选择原则之二。

18．什么叫不确定度？什么叫置信区间？什么叫置信概率？

(教材P35)由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度称之为不确定度，它是表征被测量值的真值所处的量值范围的评定，是测量质量的表征。

(教材P35)表示测量值x 的误差范围或叫置信区间。

(教材P35)测量值落在给定误差范围内的概率称为测量数据的置信度或置信概率。

19. 表达测量结果的三要素是什么？

(教材P36)实验结果（X ）、单位及不确定度（包括U 、U r 和P ）是表达测量结果的三要素。

20．用不确定度对测量结果进行评定的三个主要原则是什么？(教材P36)

1) 测量结果的不确定度主要分成A 、B 两类。A 类不确定度分量是用对观测列进行统计分析的方法来评定标准不确定度；B 类不确定度分量是根据经验或其他信息进行估计，用非统计方法来评定标准不确定度。

2) 测量结果的合成标准不确定度是各分量平方和的正平方根。

3) 根据需要可将合成标准不确定度乘以一个系数因子t ，作为展伸不确定度，使测量结果能以高置信度包含被测真值。

21. 哪些情况下常对物理量进行单次测量？

(教材P38)遇到以下情况进行单次测量：一是由于条件的限制，不可能进行多次测量；二是由于仪器精度较低，随机误差很小，多次测量读数相同，不必进行多次测量；三是被测对象不稳定，多次测量的结果并不能反映随机性，此时多次测量已失去意义；四是对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。

22．用不确定度表示测量结果的书写规范是怎样的？

1）单次直接测量结果的规范表示：(教材P38)

X U X X ±=测

的形式，式中测X 为测量值，X U 常用仪器的最大误差仪?表示。

2）多次直接测量结果的规范表示：(教材P38)

????=±=%10068.068.0X U U U X X r P=68% 3）间接测量结果的规范表示： (教材P40)

????==±= 100% 68%)(P w U U U w w w r w 4）有参考值或理论值时测量结果的规范表示：(教材P36)

????-== 100% 理理测测W W W U W W r 23．测量结果中，有效数字的位数是如何确定的？(教材P39)

（a ）不确定度中间运算过程的结果B A U U 和保留两位有效数字，且用“进位法”截尾，以保证其置信概率水平不降低。所谓“进位法”，即只要舍去1~9的，均要进一位。

（b ）在结果中，总不确定度U 一般只取一位有效数字，当U 的首位有效数字小于4时，也可取两位有效数字，若仪器示值误差为两位有效数字时也可取两位有效数字，按“进位法”截尾。r U 一律取两位有效数字的百分数表示，并按“进位法”截尾。

（c ）结果表示中的平均值X ，其最后一位数字要与不确定度U 的最后一位对齐，按“四舍六入，逢五配偶”的规则进行取舍。

24．常用的实验数据处理方法有哪几种？各有什么特点？采用列表法应注意哪些问题？

物理实验中常用于处理数据的方法有：列表法，图示图解法，逐差法及最小二乘法等。 (教材P44)列表法特点：实验数据（记录和处理）列成表格有助于我们更好地了解物理量之间的规律性，有利于求解经验公式。此外，数据列成表格还可以提高数据处理的效率，减少或避免差错，省去不必要的重复计算，结果简明扼要。

(教材P45)图示图解法最明显的优点：形象、直观。缺点带有主观随意性，不够准确。最小二乘法较准确，逐差法的准确度介于图示图解法和最小二乘法之间。

25．应用逐差法处理实验数据的优点是什么？应用条件是什么？(教材P49)

逐差法具有充分利用测量数据，减小误差的优点。另外，利用逐差法还可以绕过一些具有定值的未知量，而求出所需的实验结果。

应用逐差法的条件是：自变量等间距变化，且与因变量之间的函数关系为线性关系。

26．应用图示图解法处理实验数据优点是什么？(教材P45)

图示图解法优点：①把数据间函数关系形象直观化，能清楚地看出变量的极大值、极小值、转折点、周期性和某些奇异性；②有利于发现个别不服从规律的数据，可剔除之；③通过描点作图具有取平均的效果；④从曲线图很容易得出某些实验结果（如直线的斜率和截距值等），读出没有进行观测的对应点（内插法），或在一定条件下从图线的延伸部分读测量范围以外的对应点（外推法）。此外还可以把某些复杂的函数关系通过一定的变换用直线图表示出来。

27．应用最小二乘法处理实验数据的优点是什么？

应用最小二乘法处理实验数据的优点是：结果比较准确、可靠。

28．设某一测量列的随机误差服从正态分布，问测量值的随机误差落在σ±、σ2±、σ3±

内的概率各是多少？(教材P27-28)

随机误差服从正态分布时，测量值的随机误差落在σ±、σ2±、σ3± 内的概率分别是：68.3%，95.4%，99.7%。

29. 为什么称σ3为极限误差？(教材P28)

在区间[]σσ3 x ,3+-x 内，测量值出现的机会将达到99.7%，这意味着，从统计的角度来看，只要满足等精度测量，哪怕重复测量一千次，最多也只有三次超出误差范围[]σσ3 ,3-。在物理实验中，测几次或几十次，这样超出的情况是几乎不会出现的，所以将σ3称为极限

误差。

30. 相关系数γ的值与最小二乘法线性回归合理性的关系如何？(教材P52)

γ的值在-1到+1之间，如果γ接近1，说明实验点能聚集在一条直线附近，用最小二乘法作线性回归比较合理；相反，如果γ远小于1而接近于0，则说明x 与y 完全不相关，用线性函数回归不妥，必须用其他函数重新试探。

第二章习题

1．指出下列各量各是几位有效数字，测量时可能选用的仪器及其可能的精度是多少？

⑴ 1.5062m （5位，米尺，1mm ）； ⑵ 2.997mm (4位，千分尺，0.01mm)； ⑶ 26.40mm (4位，游标卡尺，0.02mm)； ⑷ 5.36410-?kv(3位，电压表，0.01V) ； ⑸ 0.0606A (3位，电流表，1mA)； ⑹ 1.39o C (3位，温度计，0.1 o C)； ⑺ 24.37S （4位，秒表，0.01S ）； ⑻ 170.022g (6位，天平，0.02g).

2．试用有效数字运算法则计算出下列结果：

⑴ 100.50－2.5= 98.0 ⑵ =?1.50123 6.16310?

⑶ 100kg ＋100g =100kg ⑷ ='?1253sin 0.8023

⑸ 5.1234= 35.135 ⑹ =+-9.20032

.5036.50425.83102? ⑺ =+?--?)

001.000.1()0.1101()2.1320.15(00.400.80 ⑻ 2202=4.84410? ⑼ h d V 24

1π=

，已知h=0.005m ，d=13.984310-?(m)，试计算V 的值。 37232108005.0)10984.13(1.34141m h d V --?=????==π 3．根据不确定度书写规范，改正下列实验结果表达式的错误：（教材P39）

⑴%)68(%8.1)2.08000.10(=???=±=p U cm N r

；改正为：%)68(%

9.1)2.08.10(=???=±=p U cm N r ⑵ %)68(178

.010)28765.061248.1(19=???=?±=-P U C q r ；

改正为：%)68(%

1810)29.061.1(19=???=?±=-P U C q r

或者：%)68(%

1910)3.06.1(19=???=?±=-P U C q r

⑶ %)68(%

36.0)1079.610932.1(2

811=???=?±?=P U m N E r ；改正为：%)68(%37.0)10007.010932.1(2

1111=???=?±?=P U m N E r

⑷ 已知本地区重力加速度g=9.79m s -2 ，实验测量值g 测=9.63m s -2，结果表达为： %)68(%64.179.9=???==P U g r

改正为：??

???=-=?=-%7.179.979.963.963.92

r U s m g %)68(=P 4．把下列各数按“四舍六入，逢五配双”的舍入规则取为四位有效数字：（教材P33）

⑴ 21.495 (21.50） ⑵ 34.465 (34.46) ⑶ 6.1305510?(6.130510?)

⑷ 8.0130(8.013) ⑸ 1.798501(1.798) ⑹ 0.0028760(0.002876)

⑺ 8.1694410?( 8.1694

10?) ⑻ 1.000001(1.000) ⑼ 6.1315(6.132)

5. 按“四舍六入，逢五配双”的舍入规则把各有效数字取为4位，请判断下面各选项的正误。（教材P33）

A ．3.4751=3.475, 11.465=11.47, 3.1305×105=3.131×105 (正确

×) B ．5.0030=5.003, 1.796501=1.796, 0.00208760=0.00209 (正确

×) C ．52.0130=52.01, 1.698501=1.698, 0.0021760=2.176×10-3 (正确□

√，错误) D ．2.4951=2.495, 4.4656=4.465, 7.2105×105=7.211×105 (

正确×) 6．单位换算：（教材P33）

⑴ 将L=4.25±0.05(cm)单位换算成μm ，mm ，m ，km 。

L=4.25±0.05(cm)=( 4.25±0.05) )(10)05.025.4()(104

mm m ?±=?μ )(10)05.025.4()(10)05.025.4(52km m --?±=?±=

⑵ 将m=1.750±0.001(kg)的单位换算成g ，mg 。

m=1.750±0.001(kg) )(10)001.0750.1()(10)001.0750.1(6

3mg g ?±=?±=

⑶m cm 21001.101.1-?=。

7. 下列测量工具中读数时不需要估读的是:（A ）(教材P33)

A．游标卡尺； B.电流表； C.螺旋测微器； D.钢卷尺。

8.某一毫伏表满刻度值为10mV，共有100小格。用该毫伏表测量某一电路的电压，以下读数中有可能正确的是:（D）(教材P33)

A．5mV； B. 5.0mV； C. 5.000mV； D. 5.00mV。

9．下列测量工具（仪器）中读数前需要消视差的是：（C）(教材P19) A．游标卡尺； B．千分尺； C．分光计； D．千分表。

10．使用量程为150mm、精度为0.02mm的游标卡尺测量某一物体的长度，可能的读数是：（C）(教材P33)

A．180.02mm； B．23.01mm； C．50.04mm； D．40.076mm。

11. 下列测量工具中能测物体的内、外径和深度的是：（A）(教材P61)

A．游标卡尺； B.千分尺； C.望远镜； D.千分表。

12.某一毫安表满刻度值为25mA，共有50小格。用该毫安表测量某一电路的电流，以下读数中有可能正确的是：（D）(教材P33)

A．20mA； B。20.0mA； C。20.01mA； D。20.05mA。

13. 下列说法中能消除或减小系统误差的是（ D ）(教材P32)

A.衍射法；

B.列表法；

C.干涉法；

D.替代消除法。

14.用量程为150mm、精度为0.5mm的游标卡尺测量某一长度，下列读数有可能正确的是:（A）(教材P33)

A．3.0mm； B。3.1mm； C。3.00mm； D。3.3mm。

15. 下列方法中不能消除或减小系统误差的方法是（ A ）(教材P32)

A. 衍射法；

B. 修正法；

C.异号测量法

D.抵消法。

16. 下列测量工具中读数时不需要估读的是（ A ）(教材P33)

A．游标卡尺； B。电流表； C。螺旋测微器； D。钢卷尺。

17. 某同学在物理实验室分别采用螺旋测微器、钢卷尺和游标卡尺测量了一本书的厚度，得到以下三个测量结果，请分别写出各次测量结果所采用的测量仪器名称。(教材P33)（1）9.2mm 钢卷尺；（2）9.22mm 游标卡尺；(3)9.221mm 螺旋测微器；18. 以下实验操作中符合要求的是：（A）（3分）(教材P13-14)

（A）电学实验完成后先切断电源再拆除导线；（B）使用天平时用手拿取砝码；

（C）光学器件表面有灰尘，用布擦拭干净；（D）电学实验接线时电阻箱电阻先调到零。

19. 以下属于随机误差的是：（B）。(教材P27)

（A）电表零点不对引起的误差；（B）实验桌振动引起的误差；

（C）系统摩擦力引起的误差；（D）理论上的近似引起的误差。

20．用精度为0.02mm的游标卡尺对某一长度进行了单次直接测量，测量数据为15.04mm，

其测量结果应表示为：L= (15.04±0.02)mm 。(教材P38)

21.用最小分度为1mm 的钢卷尺对某金属丝的长度进行了单次测量，测量数据为78.03cm ，则其测量结果可表示为：L= (780.3 ± 0.8 )mm 。(假设钢卷尺量程为1m,请参考教材P29的表2-1及P38中单次直接测量结果表示的相关说明) (教材P38)

22. 已知本地重力加速度的公认值为g=9.79m/s 2，某同学实验测量出的重力加速度结果为

g=9.63m/s 2，请写出本次实验测量结果表达式为：%7.1%10079.963.979.9/63.92

=???

???-==r U s m g 。

(教材P36)

23．根据函数不确定度的传递和合成公式，计算下列各函数的不确定度U 与相对不确定度r U ：⑴ z y x N 531-+=，（2）22t

s g =，（3）θλsin k d =（其中k=常数）。 ⑴ z y x N 531-+=，（2）22t

s g =，（3）θλsin k d =（其中k=常数）。解：(教材P40-41) (1) z y x N U U U U 53

1++= %10053

1531%100?-+++=?=z y x U U U N U U z y x r (2) 2

22??

? ??+??? ??=t U s U U t s r 22222??? ??+??? ???=?=t U s U t s U g U t s r g (3) 22???? ????+??? ????=φλφλU d U d U d 2

22sin cos sin 1???

? ??-+???? ??=φλφφλφU U %100s i n s i n s i n 1%100222????? ??-+???? ??=?=φ

φφλφφλk U c o n U d

U U d r 24. 一个铅圆柱体，测得其直径d=(2.04±0.01)cm ，高h=(4.12±0.01)cm ，质量m=(194.18±0.05)g （已知各量的不确定度置信概率均为68%）。

⑴ 计算铅的密度。

⑵ 计算密度的不确定度，并写出测量结果的表达式。

解：(教材P42)（1）)/(9.1412.404.2142.318.19444322cm g h

d m

=???==πρ （2）2222212.401.004.201.0218.19405.02??? ??+??? ??+??? ??=???? ??+???? ?

?+??? ??==h U d U m U U U h d m r ρρ

%1.1= ()3 2.0%1.19.14cm

g U U r =?=?=ρρ

结果表达： ()()

?????=±=±=%1.1 2.09.143r U cm g U ρρρ 25．用仪器误差为为0.004mm 的千分尺（测得一球直径为：15,561mm ，15.562mm ，15.560mm ，15.563mm ，15.564mm ，15.563mm ，千分尺零点读数为0.011mm ，求该球的体积，并写出结果表达式V U V V ±=。

解： (1)先求出直径的测量结果(教材P38)

()mm D D n D i i 15.5510.011- 562.15106

==-=∑= ()()()

mm D n n D D t U i i n i i A 0034.056551.15)011.0(11.11)011.0(6121268.0=?--=---=∑∑==

()mm U B 0014.03

004.03/==?=仪（千分尺仪器误差服从正态分布） ()mm U U A D 004.00014.00034.0222

2=+=?+=仪 mm U D D D )004.0551.15(±=±= p=68% （2）计算球体的体积测量结果(教材P42)

()[]

3331.1969551.151416.36161mm D V =?==π %026.0551.15004.03332

=?==???? ??=D U D U U D D r )(6.0%026.01.19693mm U V U r V =?=?=

球体的体积测量结果为：

()?????==±=±=

%026.0 68%p 6.01.19693r V U m m U V V 26．用伏安法测电阻数据如下表

分别用逐差法和作图法处理数据，求出待测电阻R ，并进行比较。

解：（1）用逐差法处理：(教材P49)

由测量数据看出，电流I 对于均匀变化的U 也有较均匀的变化，且测量是等间距进行，符合用逐差法处理数据的条件。

由逐差法得电流增大12.00mA 时对应的电压变化量为：

()()()()()()6172839410511612U U U U U U U U U U U U U -+-+-+-+-+-=

()()()()()()

00.099.500.198.601.200.805.300.900.499.901.500.11-+-+-+-+-+-=V ）(98.5=

)(49810

00.1298.53Ω=?=??=-I U R (2)用作图法处理：(教材P48)

由测量数据看出，电流I 对于均匀变化的U 也有较均匀的变化，所以U —I 曲线为直线，如图所示，在直线上取两A(1.97，0.99)，B （13.08，6.54），代入斜率求解公式1

212x x y y b --=得， )(50010)97.108.13(99.054.63

Ω=?--=--=-A B A B I I U U R 所以，被测电阻的阻值为)(500Ω=R

被测电阻的伏安曲线图

对比两种处理方法的结果，可以看出两种处理方法中的电阻值在存疑位上有差异，用图解法处理实验数据简明、直观，但由于绘制图线时往往带有一定的主观随意性，即使是同一组实验数据，也会因人而异地得出不同的实验方程。用逐差法处理较准确，但不如图解法直观，数据中如果存在个别异常值也不容易发现，以致带来很大偏差。所以，实际工作中应根据实际情况选择合适的数据处理方法。

27．下表是用拉伸法测定金属丝的杨氏弹性模量的实验数据，请用逐差法计算出平均每增加

解：先计算出增荷和减荷时读数的平均值（见上表最后一列）

用逐差法计算得每次增重1M 的金属丝伸长的平均值为：

()()()()4437261504?-+-+-+-=

?n n n n n n n n x ()()()())(03.14422.182.511.271.602.362.790.453.8cm =?-+-+-+-=

解：（1）用作图法处理：

由测量数据看出，电流I 对于均匀变化的U 也有较均匀的变化，所以U —I 曲线为直线，如图所示，在直线上取两A(4.26，2.84)，B （21.90，14.13），代入斜率求解公式1

212x x y y b --=得， )(64010

)26.490.21(84.213.143Ω=?--=--=-A B A B I I U U R 所以，被测电阻的阻值为)(640Ω=R

被测电阻的伏安曲线图

（2）用最小二乘法处理：(教材P52)

由于该实验中电压表的读数取整数值，故我们认为电压的测量精度比电流的高，即电压U 为自变量，相应的一元线性回归方程应为bU a I +=，直线斜率b 的倒数即为被测电阻值R 。把测量数据通过公式()22x x y x xy b -?-=

计算或将实验数据输入具有二维统计功能的计算

器，可得b=？，于是得 Ω====？？

b I U R 11 对比本题两种方法的处理结果，可以看出用作图法与用最小二乘法处理中的电阻值在存疑位上有差异，用图解法处理实验数据简明、直观，但由于绘制图线时往往带有一定的主观随意性，即使是同一组实验数据，也会因人而异地得出不同的实验方程。用最小二乘法处理较准确，但不如图解法直观，数据中如果存在个别异常值也不容易发现，以致带来很大偏差。所以，实际工作中应根据实际情况选择合适的数据处理方法。

近代物理实验-电子顺磁共振

近代物理实验——电子顺磁共振一、引言电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance ，EPR ）是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。对自由基而言，轨道磁矩几乎不起作用，总磁矩的绝大部分（99%以上）的贡献来自电子自旋，所以电子顺磁共振亦称“电子自旋共振”（ESR ）。二、实验目的 1.测定DPPH 中电子的g 因数； 2.测定共振线宽； 3.掌握电子自旋试验仪的原理及使用三、实验原理电子除了具有质量、电荷，以及在原子中作轨道运动而具有轨道角动量、轨道磁矩以外，还存在自旋s 和自旋磁矩S μ ，在量子力学中，电子的自旋角动量为 s P = ，式中1/2s = 为电子自旋量子数，因为电子带电，所以它具有平行于自旋轴的磁矩，其大小为 s s s P μγγ==，其中s γ 称为电子自旋运动的旋磁比。如果电子处于磁场B 中，由于它有自旋磁矩，它就会绕外磁场方向进动。在外磁场中，自旋磁矩只能有某些确定的取向，即S μ在外磁场方向上的投影是确定的： sz s s m μγ= ， s m 是电子的自旋磁量子数，它有21s + 个值。因1/2s =，故s m 只能取两个值：1 2 ± 。所以自旋磁矩在外磁场中只能有两个取向。一般情况下，原子中电子的磁矩是自旋磁矩与轨道磁矩的矢量和，为了统一描述，通常引入无量纲的朗德因子g 因子，这样电子总磁矩余总角动量之间的关系可写为

2j j j j e e g P P m μγ=-=- 其中j 是电子的总角动量量子数，j l s =+ ，1l s +- ，…，l s - ()()() () 111121j j l l s s g j j +-+++=+ + 2j e e g m γ= 在外磁场方向，电子磁矩的分量为 2jz s s j e e m m g m μγ==，,1,...,1,mj j j j j =--+- 若电子的磁矩用玻尔磁子2B e e m μ= 为单位来量度，于是有 jz j B m g μμ= 对于电子的轨道运动0s = ，j l = 则1g = ，于是2l e e m γ= ；对于电子的自旋运动，j s = ，0l = ，则2g = 于是，s e e m γ= 。当电子磁矩处于外磁场0B 中，会获得附加势能 00j B E B gm B μμ=-=- 可见，在外磁场中不成对电子的能级会分裂成21j + 个子能级，而且相邻两个子能级之间的能量差为 0B E g B μ= 如果另外再向这个系统加一个弱的交变磁场，并使它的磁场分量l B 的方向与 0B 和s μ 组成的平面始终垂直，即绕0B 方向以s μ 的进动频率转动 0B g B B μωγ= = 此时交变电磁场的能量ω 正好等于电子的两个相邻磁能级之间的能量差，因而系统将吸收电磁场的能量，从低能态跃迁到高能态，这种共振跃迁现象通常只发

大学物理实验绪论课习题及其参考答案

大学物理实验绪论课习题及其参考答案 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

习题 1、下列各量是几位有效数字？（1）地球平均半径km R 22.6371= 6位（2）s T 0010.2= 5位（3）真空中的光速s m c /299792458= 9位（4）cm l 00058.0= 2位（5）地球到太阳的平均距离km s 810496.1?= 4位（6）J 23109.2? 2位 2、按有效数字运算法则计算下列各式（1）06546.06.547.255++ （2）218.311.855.90-- （3）0.145.12.91÷? ×102 （4）100)23.10025.100(÷- 2×10-3 （5）0.2001.22??π （6）) 001.000.1)(0.3103()3.1630.18(00.50+--? 3、按照误差理论和有效数字运算法则改正错误（1）mm h 5.026.25±= mm h 5.03.25±=→ （2）015330'±'= θ 2.06.30±=→θ （3）nm 46.06.579±=λ nm 5.06.579±=→λ （4）2911/)1032.41067.1(m N Y ?±?=211/10)04.067.1(m N Y ?±=→ （5）m cm 5500= m cm 00.5500=→

（6）25.25.12= 2.25.12=→ （7）mA A I 10010000.0== mA A I 000.10010000.0==→ （8）06330.0是三位有效数字位有效数字4→ 4、用一级千分尺测量一小球的直径，测得数据如下： 000.10:)(mm d i ，998.9，003.10，002.10，997.9，001.10，998.9，999.9，004.10，997.9。计算直径的算术平均值、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。解：) (000.10)997.9004.10999.9998.9001.10997.9002.10003.10998.9000.10(10 110110 1 mm d d i i =+++++++++?=?=∑= 结果表示：)(004.0000.10mm d d d ±=±=σ 5、计算下列数据的算术平均值、绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。 356.2:)(m R i ，345.2，348.2，355.2，354.2，353.2。解： )(352.2)353.2354.2355.2348.2345.2356.2(6 16161m R R i i =+++++?=?=∑= 结果表示：)(004.0352.2m R R R ±=?±= 6、一个圆柱体，测得其直径为mm d 006.0987.10±=，高度为 cm h 005.0526.4±=，质量为g m 006.0106.149±=，计算该圆柱体的密度、标准误差、相对误差以及正确表达测量结果。解：)/(748.34432cm g h d m =??=πρ 7、计算下列各式的绝对误差、相对误差以及正确表达测量结果。

(完整版)大学物理实验报告答案大全

大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括）伏安法测电阻实验目的(1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。实验方法原理根据欧姆定律， I R = U ，如测得U 和I 则可计算出R。值得注意的是，本实验待测电阻有两只，一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。实验装置待测电阻两只，0～5mA 电流表1 只，0－5V 电压表1 只，0～50mA 电流表1 只，0～10V 电压表一只，滑线变阻器1 只，DF1730SB3A 稳压源1 台。实验步骤本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学生参照第2 章中的第2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录U 值和I 值。对每一个电阻测量3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。数据处理测量次数1 2 3 U1 /V 5.4 6.9 8.5 I1 /mA 2.00 2.60 3.20 R1 / Ω 2700 2654 2656

测量次数1 2 3 U2 /V 2.08 2.22 2.50 I2 /mA 38.0 42.0 47.0 R2 / Ω 54.7 52.9 53.2 (1) 由. % max ΔU =U ×1 5 ，得到U 0.15V , 1 Δ = U 0 075V Δ 2 = . ； (2) 由. % max ΔI = I ×1 5 ，得到I 0.075mA, 1 Δ = I 0 75mA Δ 2 = . ； (3) 再由2 2 3 3 ( ) ( ) I I V u R U R Δ Δ = + ，求得9 10 Ω 1Ω 2 1 1 = × = R R u , u ； (4) 结果表示= (2.92 ± 0.09)×10 Ω, = (44 ±1)Ω 2 3 1 R R 光栅衍射实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长

大学物理实验课后答案

实验一霍尔效应及其应用【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。实验二声速的测量【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交

近代物理实验_思考题答案

一、夫兰克—赫兹实验 1解释曲线I p －V G2形成的原因答；充汞的夫兰克-赫兹管，其阴极K 被灯丝H 加热，发射电子。电子在K 和栅极G 之间被加速电压KG U 加速而获得能量，并与汞原子碰撞，栅极与板极A 之间加反向拒斥电压GA U ，只有穿过栅极后仍有较大动能的电子，才能克服拒斥电场作用，到达板极形成板流A I 。 2实验中，取不同的减速电压V p 时，曲线I p －V G2应有何变化？为什么？答；减速电压增大时，在相同的条件下到达极板的电子所需的动能就越大，一些在较小的拒斥电压下能到达极板的电子在拒斥电压升高后就不能到达极板了。总的来说到达极板的电子数减小，因此极板电流减小。 3实验中，取不同的灯丝电压V f 时，曲线I p －V G2应有何变化？为什么？答；灯丝电压变大导致灯丝实际功率变大，灯丝的温度升高，从而在其他参数不变得情况下，单位时间到达极板的电子数增加，从而极板电流增大。灯丝电压不能过高或过低。因为灯丝电压的高低，确定了阴极的工作温度，按照热电子发射的规律，影响阴极热电子的发射能力。灯丝电位低，阴极的发射电子的能力减小，使得在碰撞区与汞原子相碰撞的电子减少，从而使板极A 所检测到的电流减小，给检测带来困难，从而致使A GK I U -曲线的分辨率下降；灯丝电压高，按照上面的分析，灯丝电压的提高能提高电流的分辨率。但灯丝电压高, 致使阴极的热电子发射能力增加，同时电子的初速增大，引起逃逸电子增多，相邻峰、谷值的差值却减小了。二、塞曼效应 1、什么叫塞曼效应，磁场为何可使谱线分裂？答；若光源放在足够强的磁场中时，原来的一条光谱线分裂成几条光谱线，分裂的谱线成分是偏振的，分裂的条数随能级的类别而不同。后人称此现象为塞曼效应。原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进从而可以使谱线分离 2、叙述各光学器件在实验中各起什么作用? 答；略 3、如何判断F-P 标准具已调好？答；实验时当眼睛上下左右移动时候，圆环无吞吐现象时说明F-P 标准具的两反射面平行了。 4、实验中如何观察和鉴别塞曼分裂谱线中的π成分和σ成分？如何观察和分辨σ成分中的左旋和右旋偏振光？答；沿着磁场方向观测时，M ?=+1为右旋圆偏振光，M ?=-1时为左旋偏振光。在实验中，+σ成分经四分之一玻片后，当偏振片透振方向在一、三象限时才可观察到，因此为相位差为π2的线偏振光，所以+σ成分为右旋偏振光。同理可得-σ成分为左旋偏振光。三、核磁共振 1、什么叫核磁共振？

近代物理实验习题答案

《近代物理实验》练习题参考答案一、填空 1、核物理实验探测的主要对象是核衰变时所辐射的射线、射线和中子。因为这些粒子的尺度非常小，用最先进的电子显微镜也不能观察到，只能根据射线与物质相互作用产生的各种效应实现探测。 2、探测器的能量分辨率是指探测器对于能量很接近的辐射粒子加以区分的能力。用百分比表示的能量分辨率定义为：％峰位置的脉冲幅度宽度最大计数值一半处的全 1000V V R 。能量分辨率值越小，分辨能力越强。 3、射线与物质相互作用时，其损失能量方式有两种，分别是电离和激发。其中激发的方式有三种，它们是光电效应、康普顿效应和电子对效应。 4、对于不同的原子，原子核的质量不同而使得里德伯常量值发生变化。 5、汞的谱线的塞曼分裂是反常塞曼效应。6、由于氢与氘的能级有相同的规律性，故氢和氘的巴耳末公式的形式相同。 7、在塞曼效应实验中，观察纵向效应时放置 1/4波片的目的是将圆偏振光变为线偏振光。8、射线探测器主要分“径迹型”和“信号型”两大类。径迹型探测器能给出粒子运动的轨迹，如核乳胶、固体径迹探测器、威尔逊云室、气

泡室、火花室等。这些探测器大多用于高能核物理实验。信号型探测器则当一个辐射粒子到达时给出一个信号。根据工作原理的不同又可以分成气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器三种，这是我们在低能核物理实验中最常用的探测器。 9、测定氢、氘谱线波长时，是把氢、氘光谱与铁光谱拍摄到同一光谱底片上，利用线性插值法来进行测量。 10、在强磁场中，光谱的分裂是由于能级的分裂引起的。 11、原子光谱是线状光谱。 12、原子的不同能级的总角动量量子数J不同，分裂的子能级的数量也不同。 13、盖革－弥勒计数管按其所充猝灭气体的性质，可以分为①有机管和 ②卤素管两大类。坪特性是评价盖革－弥勒计数管的重要特性指标。包括起始电压、坪长、坪斜等。一只好的计数管，其坪长不能过短，对于 ③有机管，其坪长不能低于150伏，对于④卤素管，其坪长不能低于50伏。坪斜应在⑤每伏___以下。计数管工作时工作点应选在坪区的⑥左 1/3-1/2__处。 14、由于光栅摄谱仪的色散接近线性，所以可以使用线性插值法测量光谱线波长。 15、必须把光源放在足够强磁场中，才能产生塞曼分裂。二、简答题 1.如何区分盖革－弥勒计数管的正负极？

(完整版)大学物理实验理论考试题及答案汇总

一、选择题（每题4分，打“ * ”者为必做，再另选做4题，并标出选做记号“ * ”，多做不给分，共40分） 1* 某间接测量量的测量公式为4 3 23y x N -=，直接测量量x 和y 的标准误差为x ?和y ?,则间接测量量N 的标准误差为？B N ?=； 4322 (2)3339N x x y x x x ??-==?=??， 3334(3)2248y N y y y y x ??==-?=-??- ()()[]21 23 2 289y x N y x ?+?=? 2* 。用螺旋测微计测量长度时，测量值=末读数—初读数（零读数），初读数是为了消除 ( A ) （A ）系统误差（B ）偶然误差（C ）过失误差（D ）其他误差 3* 在计算铜块的密度ρ和不确定度ρ?时，计算器上分别显示为“8.35256”和“ 0.06532” 则结果表示为：（ C ） (A) ρ=（8.35256 ± 0.0653）（gcm – 3 ）， (B) ρ=（8.352 ± 0.065）（gcm – 3 ）， (C) ρ=（8.35 ± 0.07）（gcm – 3 ）， (D) ρ=（8.35256 ± 0.06532）（gcm – 3 ） (E) ρ=（2 0.083510? ± 0.07）（gcm – 3 ）， (F) ρ=（8.35 ± 0.06）（gcm – 3 ）， 4* 以下哪一点不符合随机误差统计规律分布特点（ C ）（A ）单峰性（B ）对称性（C ）无界性有界性（D ）抵偿性 5* 某螺旋测微计的示值误差为mm 004.0±，选出下列测量结果中正确的答案：（ B ） A ．用它进行多次测量，其偶然误差为mm 004.0； B ．用它作单次测量，可用mm 004.0±估算其误差； B =?==? C. 用它测量时的相对误差为mm 004.0±。 100%E X δ = ?相对误差：无单位；=x X δ-绝对误差：有单位。

核磁共振实验报告

应物0903班核磁共振实验报告王文广U8 苏海瑞 U8

核磁共振实验报告一、实验目的 1．了解核样共振的基本原理 2．学习利用核磁共振测量磁场强度和原子核的g 因子的方法二、实验内容 1．在加不同大小扫场情况下仔细观察水样品的核磁共振现象，记录每种情况下的共振峰形和对应的频率 2．仔细观察和判断扫场变化对共振峰形的影响，从中确定真正能应永久磁铁磁场0B 的共振频率，并以此频率和质子的公认旋磁比值 ()267.52MHz /T γ=计算样品所在位置的磁场0B 3．根据记录的数据计算扫场的幅度 4．研究射频磁场的强弱对共振信号强度的影响 5．观察聚四氟乙烯样品的核磁共振现象，并计算氟核的g 因子三、实验原理 1．核磁共振现象与共振条件原子的总磁矩j μ和总角动量j P 存在如下关系 22B j j j j e e B e g P g P P m h e e m πμμγμγ=-==为朗德因子，、是电子电荷和质量，称为玻尔磁子，为原子的旋磁比

对于自旋不为零的原子核，核磁矩j μ和自旋角动量j P 也存在如下关系 22N I N I N I I p e g P g P P m h πμμγ=-== 按照量子理论，存在核自旋和核磁矩的量子力学体系，在外磁场 0B 中能级将发生赛曼分裂，相邻能级间具有能量差E ?，当有外界条件提供与E ?相同的磁能时，将引起相邻赛曼能级之间的磁偶极跃迁，比如赛曼能级的能量差为02B h E γπ ?= 的氢核发射能量为h ν的光子，当0= 2B h h γνπ 时，氢核将吸收这个光子由低塞曼能级跃迁到高塞曼能级，这种共振吸收跃迁现象称为“核磁共振” 由上可知，核磁共振发生和条件是电磁波的圆频率为 00B ωγ= 2．用扫场法产生核磁共振在实验中要使0= 2B h h γνπ 得到满足不是容易的，因为磁场不是容易控制，因此我们在一个永磁铁0B 上叠加一个低频交谈磁场 sin m B B t ω=，使氢质子能级能量差 ()0sin 2m h B B t γωπ +有一个变化的区域，调节射频场的频率ν，使射频场的能量h ν能进入这个区域，这样在某一瞬间等式 ()0sin 2m h B B t γωπ +总能成立。如图，

江苏大学物理实验考试题库和答案完整版

大学物理实验A(II)考试复习题 1．有一个角游标尺，主尺的分度值是°，主尺上29个分度与游标上30个分度等弧长，则这个角游标尺的最小分度值是多少？ 30和29格差1格，所以相当于把这1格分成30份。这1格为°=30′，分成30份，每份1′。 2．电表量程为：0～75mA 的电流表，0～15V 的电压表，它们皆为级，面板刻度均为150小格，每格代表多少？测量时记录有效数字位数应到小数点后第几位(分别以mA 、V 为记录单位)？为什么？电流表一格小数点后一位因为误差, 电压表一格小数点后两位,因为误差，估读一位 ***3．用示波器来测量一正弦信号的电压和频率，当“Y轴衰减旋钮”放在“2V/div”档，“时基扫描旋钮”放在“div”档时，测得波形在垂直方向“峰－峰”值之间的间隔为格，横向一个周期的间隔为格，试求该正弦信号的有效电压和频率的值。 f=1/T=1÷×= U 有效=÷根号2= ***4.一只电流表的量程为10mA ，准确度等级为级；另一只电流表量程为15mA ，准确度等级为级。现要测量9mA 左右的电流，请分析选用哪只电流表较好。量程为10mA ，准确度等级为级的电流表最大误差,量程为15mA ，准确度等级为级,最大误差,所以选用量程为15mA ，准确度等级为级 5. 测定不规则固体密度时，，其中为0℃时水的密度，为被测物在空气中的称量质量，为被测物完全浸没于水中的称量质量，若被测物完全浸没于水中时表面附有气泡，试分析实验结果将偏大还是偏小？写出分析过程。若被测物浸没在水中时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结果将偏小，即m 比标准值稍小，可知0ρρm M M -=将偏小 6．放大法是一种基本的实验测量方法。试写出常用的四种放大法，并任意选择其中的两种方法，结合你所做过的大学物理实验，各举一例加以说明。累计放大法劈尖干涉测金属丝直径的实验中，为了测出相邻干涉条纹的间距 l ，不是仅对某一条纹测量，而是测量若干个条纹的总间距 Lnl ，这样可减少实验的误差。机械放大法螺旋测微器，迈克尔孙干涉仪读数系统

水力学实验报告思考题答案(想你所要)

水力学实验报告实验一流体静力学实验实验二不可压缩流体恒定流能量方程（伯诺利方程）实验实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验实验四毕托管测速实验实验五雷诺实验实验六文丘里流量计实验实验七沿程水头损失实验实验八局部阻力实验实验一流体静力学实验实验原理在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程或(1.1) 式中：z被测点在基准面的相对位置高度； p被测点的静水压强，用相对压强表示，以下同； p0水箱中液面的表面压强； γ液体容重； h被测点的液体深度。另对装有水油（图1.2及图1.3）U型测管，应用等压面可得油的比重S0有下列关系： (1.2)

据此可用仪器（不用另外尺）直接测得S0。实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线？测压管水头指，即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知，同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P <0时，试根据记录数据，确定水箱内的真空区域。 B ，相应容器的真空区域包括以下三部分： (1)过测压管2液面作一水平面，由等压面原理知，相对测压管2及水箱内的水体而言，该水平面为等压面，均为大气压强，故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域，均为真空区域。 (2)同理，过箱顶小水杯的液面作一水平面，测压管4中，该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中，自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等，亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。。 3.若再备一根直尺，试采用另外最简便的方法测定γ 最简单的方法，是用直尺分别测量水箱内通大气情况下，管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0，由式，从而求得γ0。 4.如测压管太细，对测压管液面的读数将有何影响？设被测液体为水，测压管太细，测压管液面因毛细现象而升高，造成测量误差，毛细高度由下式计算式中，为表面张力系数；为液体的容量；d为测压管的内径；h为毛细升高。常温(t=20℃)的水，=7.28dyn/mm，=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小，可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 一般来说，当玻璃测压管的内径大于10mm时，毛细影响可略而不计。另外，当水质不洁时，减小，毛细高度亦较净水小；当采用有机玻璃作测压管时，浸润角较大，其h较普通玻璃管小。如果用同一根测压管测量液体相对压差值，则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象，但在计算压差时，互相抵消了。 5.过C点作一水平面，相对管1、2、5及水箱中液体而言，这个水平面是不是等压面？哪一部分液体是同一等压面？不全是等压面，它仅相对管1、2及水箱中的液体而言，这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面：（1）重力液体；（2）静止；（3）连通；（4）连通介质为同一均质液体；（5）同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件（4），因此，相对管5和水箱中的液体而言，该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗？关闭各通气阀门，开启底阀，放水片刻，可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知，测压管1的液面始终与c点同高，表明作用于底阀上的总水头不变，故为恒定流动。这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例，医学上称之为马利奥特容器的变液位下恒定流。

大学物理实验答案完整版

大学物理实验答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

实验一物体密度的测定【预习题】 1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项：游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。设主尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为 mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)，所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才可读数。②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。（2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项：螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长度的长度测量仪器。螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。

如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。②应作零点校正。 2．为什么胶片长度可只测量一次？答：单次测量时大体有三种情况：（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。本实验由对胶片长度的测量属于情况（1），所以只测量1次。

核磁共振成像实验报告

中国石油大学近代物理实验实验报告成绩：班级：姓名同组者：教师：核磁共振实验【实验目的】 1、理解核磁共振的基本原理； 2、理解磁体的中心频率和拉莫尔频率的关系，并掌握拉莫尔频率的测量方法； 3、掌握梯度回波序列成像原理及其成像过程； 4、掌握弛豫时间的计算方法，并反演 T1和T2谱。【实验原理】一．核磁共振现象原子核具有磁矩，氢原子核在绕着自身轴旋转的同时，又沿主磁场方向B 0作圆周运动,将质子磁矩的这种运动称之为进动，如图1所示。图1 质子磁矩的进动在主磁场中，宏观磁矩像单个质子磁矩那样作旋进运动，磁矩进动的频率符合拉莫尔（Larmor ）方程：. 0/2f B γπ= 二、施加射频脉冲后(氢)质子状态当生物组织被置于一个大的静磁场中后，其生物组织内的氢质子顺主磁场方向的处于低能态而逆主磁场方向者为高能态。在低能态与高能态之间根据静磁场场强大小与当时的温度，势必要达到动态平衡，称为“热平衡”状态。这种热平衡状态中的氢质子，被施以频率与质子群的旋进频率一致的射频脉冲时，将破坏原来的热平衡状态。施加的射频脉冲越强，

持续时间越长，在射频脉冲停止时，M离开其平衡状态B0越远。如用以Ｂ０为Ｚ轴方向的直角座标系表示Ｍ，则宏观磁化矢量Ｍ平行于ＸＹ平面，而纵向磁化矢量Ｍｚ＝０，横向磁化矢量Mxy最大，如图2所示。这时质子群几乎以同样的相位旋进。施加180°脉冲后，Ｍ与Ｂ０平行，但方向相反，横向磁化矢量Ｍｘｙ为零，如图3所示。图2 90°脉冲后横向磁化矢量达到最大图3 180°脉冲后的横向磁化分量为0 三、射频脉冲停止后（氢）质子状态脉冲停止后，宏观磁化矢量又自发地回复到平衡状态，这个过程称之为“核磁弛豫”。当90°脉冲停止后，Ｍ仍围绕Ｂ０轴旋转，Ｍ末端螺旋上升逐渐靠向Ｂ０，如图4所示。图4 90度脉冲停止后宏观磁化矢量的变化 1. 纵向弛豫时间（T1） 90°脉冲停止后，纵向磁化矢量要逐渐恢复到平衡状态，测量时间距射频脉冲终止的时

大学物理实验习题参考答案

习题(参考答案) 2．指出下列测量值为几位有效数字，哪些数字是可疑数字，并计算相对不确定度。 (1) g ＝(9.794±0.003)m ·s 2 - 答：四位有效数字，最后一位“4”是可疑数字，%031.0%100794 .9003 .0≈?= gr U ； (2) e ＝(1.61210±0.00007)?10 19 - C 答：六位有效数字，最后一位“0”是可疑数字，%0043.0%10061210 .100007 .0≈?= er U ； (3) m ＝(9.10091±0.00004) ?10 31 -kg 答：六位有效数字，最后一位“1”是可疑数字，%00044.0%10010091 .900004 .0≈?= mr U ； (4) C ＝(2.9979245±0.0000003)8 10?m/s 答：八位有效数字，最后一位“5”是可疑数字 1．仪器误差为0.005mm 的螺旋测微计测量一根直径为D 的钢丝，直径的10次测量值如下表：试计算直径的平均值、不确定度(用D 表示)和相对不确定度(用Dr 表示)，并用标准形式表示测量结果。解：平均值 mm D D i i 054.210110 1 ==∑=

标准偏差： mm D D i i D 0029.01 10)(10 1 2 ≈--= ∑=σ 算术平均误差： m m D D i i D 0024.010 10 1 ≈-= ∑=δ 不确定度A 类分量mm U D A 0029.0==σ，不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00029.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为：%29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D 或不确定度A 类分量mm U D A 0024.0==δ ，不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00024.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为： %29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D ，%00001.0%1009979245 .20000003 .0≈?= Cr U 。 3．正确写出下列表达式（1）km km L 310)1.01.3()1003073(?±=±= （2）kg kg M 4 10)01.064.5()13056430(?±=±= （3）kg kg M 4 10)03.032.6()0000030.00006320.0(-?±=±= （4）s m s m V /)008.0874.9(/)00834 .0873657.9(±=±= 4．试求下列间接测量值的不确定度和相对不确定度，并把答案写成标准形式。

大学物理实验及答案

大学物理实验试题（一）一、单项选择题（每小题3分，共10小题）（1）.在光栅测量波长的实验中，所用的实验方法是[ ] （A）模拟法（B）干涉法（C）稳态法（D）补偿法（2）.用箱式惠斯登电桥测电阻时，若被测电阻值约为4700欧姆，则倍率选[ ]（A）（B）（C）10 （D）1 $ （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）1次（B）6次（C）15次（D）30次（4）.用惠斯登电桥测电阻时，如果出现下列情况，试选择出仍能正常测量的情况[ ] （A）有一个桥臂电阻恒为零（B）有一个桥臂电阻恒为无穷大（C）检流计支路不通（断线）（D）电源与检流计位置互换（5）.研究二极管伏安特性曲线时，正确的接线方法是[ ] （A）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（B）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（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（6）.在测量钢丝的杨氏模量实验中，预加1Kg砝码的目的是[ ] （A）消除摩擦力（B）使系统稳定（C）拉直钢丝（D）增大钢丝伸长量（7）.调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该[ ] （A）只调节单脚螺钉（B）先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉（C）只调节双脚螺钉（D）先调节双脚螺钉再调节单脚螺钉（8）.示波管的主要组成部分包括[ ]

（A）磁聚集系统、偏转系统、显示屏（B）电子枪、偏转系统、显示屏（C）电聚集系统、偏转系统、显示屏（D）控制极、偏转系统、显示屏 @ （9）.分光计设计了两个角游标是为了消除[ ] （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）增大（B）减小（C）不变（D）无法判定是否变化二、判断题（每小题3分，共10小题）（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 =（±）mm。（）（7）、在测量钢丝的杨氏弹性模量实验中，预加1Kg砝码的目的是增大钢丝伸长量。（）（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、填空题（每空3分，共10空）（1）．凡可用仪器或量具直接测出某物理量值的测量，称 1 测量；凡需测量后通过数学运算后方能得到某物理量的测量，称 2 测量。（2）．有效数字的位数越多，说明测量的精度越 3 ；换算单位时，有效数字的 4 保持不变。（3）．由 5 决定测量结果的有效数字是处理一切有效数字问题的总的根据和原则。（4）．迈克尔逊干涉仪实验中，在测量过程中，读数轮只能朝一个方向旋转，不能

9.1-近代物理实验核磁共振

实验9.1 核磁共振物理学院焦方宝 131120060 引言：在基本实验的基础上，得到三种不同样品的核磁共振谱，并具体计算他们的化学位移与自旋耦合效应。其次，对自旋耦合效应的相互作用与等间距特点进行了一定的调研，可以从理论上直接证明这些特点。关键词：核磁共振；化学位移；自旋耦合； §1.引言 1946 年，美国斯坦福大学的Bloch 等人和哈佛大学的Purcell 等人独立地采用原子核感应法，即同时将一个恒定磁场和沿垂直于恒定磁场方向上的一个交变磁场同时作用于原子核系统上，然后测定由原子核磁矩进动所感应的电动势，发现了核磁共振现象。后来.Bloch 和Purcell 因为这一发现而获得了1952 年度的诺贝尔物理学奖。今天，核磁共振已成为研究物质结构和原子核的磁性、进行各种化合物的分析租鉴定、精密测定各种原子核磁矩以及作为核磁共振成像仪的重要原理和组成部分在医学上进行诊断的有力工具。 §2.实验原理 §2.1 .原子核的基本特性原子由原子核和核外运动的电子所组成。原子核的电荷、质量、成分、大小、角动量和磁矩构成了它的基本性质。众所周知，原子核带正电，所带电量和核外电子的总电量相等，数值上等于最小电量单位e的整倍数，称为电荷数。原子核的质量一般用质量数表示，接近于原子质量单位u的整数倍。原子核由质子和中子所组成。质子和中子的质量大致相等，但每个质子带正电量e，而中子则不带电。因此，元素周期表中的原子序数z 在数值上等于相应原子核外的电子数、核内质子数和核的电荷数。原子核的半径为10^-15m的数量级。原子核具有本征角动量，通常称为原子核的自旋，等于核内所有轨道和自旋运动的角动量的总和。核自旋可用自旋量子数I来表征。核内的中子和质子都是1/2的粒子。实验证明，如将原子核按其自旋特性来分类，则可分为三类: (1) 电荷数(即原子序数)与质量数都为偶数的核，如C18，O12等，它们的自旋量子数为零; (2) 质量数为单数的核，如H1，C13，N15等，它们的自旋量子数为半整数( 1/2，3/2，5/2…) ; (3) 质量数为双数，但电荷数(原子序数)为单数的核，如N2，N14等，它们的自旋量子数为整数(1，2，3，…)。依量子力学，自旋量子数的孤立原子核具有本征自旋角动量和本征自旋磁矩：现在，设想一原子核位于沿z方向施加的恒定磁场Ho中，由于空间量子化，沿z方向的分量的只能取一系列不连续的值：