大学物理实验报告答案解析大全(实验数据).pdf
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1、范文 范例 指导参考 word 版 整理 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, 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,05mA 电流表 1 只, 05V 电压表 1 只, 050mA 电流表 1 只, 010V 电压表一 只,滑线变阻器 1 只, DF
2、1730SB3A 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 (1) 由? U U max 1. 5%,得到? U 1 0. 15V ,? U 2 0 . 075V ; (2) 由 ? I
3、I max 1 . 5%,得到? I1 0 . 075mA ,? I 2 0 . 75mA; (3) 再由 uR R ( 3 V ) ( 3 I ) ,求得 uR1 9 101? , uR 2 1 ?; (4) 结果表示 R1 (2.92 0.09)10 3? , R2 (44 1) ? 光栅衍射 实验目的 范文 范例 指导参考 word 版 整理 测量次数1 2 3 U1 /V 5.4 6.9 8.5 I1 /mA 2.00 2.60 3.20 R1 /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
4、 /54.7 52.9 53.2 U2 I2 (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 实验方法原理 范文 范例 指导参考 word 版 整理 若以单色平行光垂直照射在光栅面上,按照光栅衍射理论,衍射光谱中明条纹的位置由下式决定:(a + b) sin k =dsin k=k 如果人射光不是单色,则由上式可以看出,光的波长不同,其衍射角也各不相同,于是复色光将被分解,而在中央 k =0 、 =0 处,各色光仍重叠在一起,形成中央明条纹。在中央明条纹两侧对称地分布着 k=1 ,2,3,级光谱,各级光谱 线都按波长大小的
5、顺序依次排列成一组彩色谱线,这样就把复色光分解为单色光。如果已知光栅常数,用分光计测出 k 级光谱中某一明条纹的衍射角,即可算出该明条纹所对应的单色光的波长。 实验步骤 (1) 调整分光计的工作状态,使其满足测量条件。 (2) 利用光栅衍射测量汞灯在可见光范围内几条谱线的波长。 由于衍射光谱在中央明条纹两侧对称地分布,为了提高测量的准确度,测量第k级光谱时,应测出+k级和 -k 级光谱线的位置,两位置的差值之半即为实验时k取1 。 为了减少分光计刻度盘的偏心误差,测量每条光谱线时,刻度盘上的两个游标都要读数,然后取其平均值( 角 游标的读数方法与游标卡尺的读数方法基本一致) 。 为了使十字丝对
6、准光谱线,可以使用望远镜微调螺钉12来对准。 测量时,可将望远镜置最右端,从-l 级到 +1 级依次测量,以免漏测数据。 数据处理 (1) 与 公 认 值 比 较 计算出各条谱线的相对误 0为公认值。 (2) 计算出紫色谱线波长的不确定度 差 - x 0 其中 u() = ? (a b) sin ? ? ? 2 ? u( ? ) ? ( a b ) | cos? | u (? ) ? = 1 600 cos15.092 ? 60 180 =0.467nm ; U =2 u() =0.9nm 最后结果为 : =(433.9 0.9) nm 1. 当用钠光 (波长=589.0nm)垂直入射到 1m
7、m 内有 500 条刻痕的平面透射光栅上时,试问最多能看到第几级光谱?并 请说明理由。 答:由(a+b)sin =k 最大为 90o -6 -9 -6 得 k=(a+b)/ sin 所以sin =1 -9 最多只能看到三级光谱。 2. 当狭缝太宽、太窄时将会出现什么现象?为什么 ? 答:狭缝太宽,则分辨本领将下降,如两条黄色光谱线分不开。 范文 范例 指导参考 word 版 整理 谱线游标 左1级 (k=-1) 右1级 (k=+1) nm 0 nm E 黄l(明) 左102456213 20.258 577.1 579.0 0.33 右2824824218 黄2(明) 左102406220 2
8、0.158 574.4 577.9 0.45 右2824224224 绿(明) 左101316329 19.025 543.3 546.1 0.51 右2813424330 紫(明) 左97356723 15.092 433.9 435.8 0.44 右2773724728 又a+b=1/500mm=2*10m,=589.0nm=589.0*10m k=2*10/589.0*10=3.4 狭缝太窄,透光太 少,光线太弱, 视 场太暗不利于测 量。 3. 为什么采用左 右两个游标读数 ? 左右游标在安装 位置上有何要求 ? 答:采用左右游 标读数是为了 消除偏心差,安 装时左右应差 180o 。
9、 范文 范例 指导参考 word 版 整理 光电效应 实验目的 (1) 观察光电效现象 , 测定光电管的伏安特性曲线和光照度与光电流关系曲线; 测定截止电压 , 并通过现象了解其物 理意义。 (2) 练习电路的连接方法及仪器的使用; 学习用图像总结物理律。 实验方法原理 (1) 光子打到阴极上,若电子获得的能量大于逸出功时则会逸出,在电场力的作用下向阳极运动而形成正向 电流。在没达到饱和前,光电流与电压成线性关系,接近饱和时呈非线性关系, 饱和后电流不再增加。 2 2 2 2 -2 (3) 若给光电管接反向电压 u 反,在 eU反 E X,测试过程中 Rc调好后不再变动, R X是个准确度很高
10、的电阻箱。 R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为 KX断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长 度。试证明电池EX的内阻 r L1- L2 L2 X 1. 按图 3-10-4 联好电路做实验时,有时不管如何调动 a 头和 b 头,检流计 G 的指针总指零,或总不指零,两种情况的 可能原因各有哪些?答:总指零的原因:测量回路断路。总不指零的原因: E 和 Ex极性不对顶;工作回路断路; RAB上的全部电压降小于 ES,Ex二者中小的一个。 图 3-10-6 思考题 2 附图 范文 范例 指导参考 word 版 整理 2. 用电位差计可以测定电池的内阻,其电路如图 3-10-6 所示,假定工
11、作电池 EEx,测试过程中 Rc 调好后不再变动, Rx 是个准确度很高的电阻箱。R 是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为 Kx 断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的 长度。试证明电池 Ex 的内阻 r=(L 1-L2)/L2Rx(Rx为已知 ) 。 证 明 : 设 A 为 R 上 单 位 长 度 的 电 位 差 , Vx为 K2的 端 电 压 , 则 有 : Ex=AL 1 (1) Vx=AL2 (2) 而 代入( 2)式得 : Rx / ( r + Rx )Ex =AL 2 (3) (1) 式除 (3) 式,整理后得: r =(L1 - L2) / L2 Rx 4. 如图 3-10-
12、4 所示的电位差计,由 A 到 B 是 11m 长的电阻丝,若设 a=0.1V/m ,11m 长的电压降是 1.1V ,用它测仅几 毫伏的温差电动势,误差太大。为了减少误差,采用图 3-10-8 所示电路。图 3-10-8 是将 11m 长的电阻丝 AB 上串接了 两个较大的电阻 R1和 R2。若 AB 的总电阻已知为 r, 且 R1、R2、r 上的总电压为 1.1V ,并设计 AB(11m) 电阻丝上的 a=0.1mV/m, 试问 R1+R2的电阻值应取多少? 若标准电池 E0的电动势为 1.0186V ,则 R1可取的最大值和最小值分别为多少( 用线电阻 r 表示 )?答:由于电位差计单位
13、长度电阻线的电位差为 a ,则电阻线 AB 上的电位差 VAB=11a1.1mV,而回路电流应为 I =V AB/r 。另一方面,由于 I(R1+R2+r)=1.1V , 所以 (V AB/r)(R1+R2+r)= 1.1V, 即 V AB (R1+R2)/r +1= 1.1V 。所以 R1+R 2=(1.1/VAB)-1r=(1.1/0.0011-1)r 999r 。 当 R2I = E 0时,R1为最小,即 R1= R1min,此时有 R1I + E0+ Ir = 1.1。由于 I =VAB/r =0.0011/r,所以 R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r。 当 R2I+Ir
14、=E 0则 R1为最大,即 R1= R1max,此时有 R1I + E0 = 1.1。所以 R1max =(1.1-E0)/I=74r 电热法测热功当量 实验目的 (1) 学习用电热法测热功当量,即Q 与W 的比值。 (2) 了解热学实验的特殊条件和基本方法。 (3) 学会用修正中温的方法作散热修正。 实验方法原理 将一电阻放入一定量的水中,电阻通电 t 秒,则电功为 A VIt,由电流的热效应,这些功将转化为参与热 交换的工作物质的温升,则 Q (c0 m0 c 1m1 c 2 m2 ? 0.46V )? (T f- T0 ) , 如没有热量散失到环境中去,必有热功当量 J 为 J A Q
15、终温修正是将散失到环境中的热量的温度的形式补偿回来,依据牛顿冷却公式。即 dT dt k (T-), 而 k 1 t T f - T0- ,采用逆推的方法可以求到温度亏损T dT1 dT2 ? dT15 ( 计算机中有现成计算程序 引 资利用 ) 实验步骤 (1) 先将温度传感器探头悬在空气中,直接读室温下的电阻值。 (2) 用天平分别称量量热器内筒及内筒盛水后的质量。 (3) 按图接好电路。 (4) 再接通电源,立即开始搅拌,当温度高于室温后,听到报时器响声,即记录起始电阻值R0,然后每隔 1分钟记 一次电阻值,共记16次,然后断开电源。 (5) 切断电源后,待温度不再升高后,开始记录降温的
16、初始阻值 R0,之后每隔一分钟记录一次电阻值,共记 16 范文 范例 指导参考 word 版 整理 V=1.30 水吕内筒搅拌器铜电阻丝 降温初 阻值 1.1 261K 电压4.90V 比热容1.000 0.210 2.10 0.093 0.105 降温终 阻值 1.1 228K 电流1.00A 质量 /g 142.45 23.85 3.00 23.00 0.300 降温时 间 15min 室 温阻值 1.0905 K 次。 数据处理 范文 范例 指导参考 word 版 整理 1. 该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系统误差的来源可能有哪些? 答:实验条件是系统与外界没有较大
17、的热交换,并且系统(即水)应尽可能处于准静态变化过程。实验方法是电热法。 系统误差的最主要来源是系统的热量散失,而终温修正往往不能完全弥补热量散失对测量的影响。其他来源可能有水 的温度不均匀,用局部温度代替整体温度。水的温度与环境温度差异较大,从而给终温的修正带来误差。温度,质 量及电功率等物理量的测量误差。 2. 试定性说明实验中发生以下情况时,实验结果是偏大还是偏小? (1) 搅拌时水被溅出;答:实验结果将会偏小。水被溅出,即水的质量减少,在计算热功当量时,还以称横水的质量 计算,即认为水的质量不变,但是由于水的质量减少,对水加热时,以同样的电功加热,系统上升的温度要比水没有上 升时的温度
18、要高,即水没溅出在同样电功加热时,应上升 T 度,而水溅出后上升的温度应是T+T 度。用 J = A / Q , 有 Q = (cimiT), J = A / (T+T)/ mc ,分母变大 J 变小。 (2) 搅拌不均匀; 答: J 偏大、偏小由温度计插入的位置与电阻丝之间的距离而定。离电阻丝较远时,系统温度示数 比,匀均系统温度低,设 T 为均匀系统温度,温度计示值应为 T- T,用J=A/计算,分母变小,则 J 变大;离电阻丝 较近时,温度计示值应为T+T,分母变大,因而 J 变小。 (3) 室温测得偏高或偏低。答:设0为室温,若测得值偏高时,测量得到的温度值为0+;偏低时,测 量温度值
19、为 0-,在计算温度亏损时, dTi=k(Ti- ), k 是与是室温无关的量(k 与室温有关 ) ,只与降温初温和降温 终温以及降温时间有关,测得室温偏高时,dTi=kT i- (0+) ,每秒内的温度亏损 dT i小于实际值, t 秒末的温度亏 损Ti=kTi- (0+) 。此值小于实际值,由于散热造成的温度亏损Ti=Tf+ Tf,修正后的温度 Tf为: Tf= Tf -T i,Ti为负值,当测量值低于实际室温时,Ti的绝对值变小: Tf=Tf+Ti,即 Tf变小, T 变小(其中 TTf- T f 初,Tf 初:升温初始值), J Q A c i mi ? T , J 变大,反之 J 变
20、小。 电表的改装和校正 实验目的 (1) 掌握将微安表改装成较大量程的电流表和电压表的原理和方法。 (2) 了解欧姆表的测量原理和刻度方法。 (3) 学会绘制校准曲线的方法并对改装表进行校对。 范文 范例 指导参考 word 版 整理 升 温 阻 阻 / K R0 R1R2 R3 R4R5 R6 R7 R8 1.1031 1.1049 1.1064 1.1080 1.1095 1.1111 1.1126 1.1142 1.1157 R9 R10R11 R12 R13R14 R15 1.1172 1.1187 1.1202 1.1217 1.1232 1.1247 1.1262 降 温 阻 值
21、/ K 计 算 值 R0R1R2R3R4R5R6R7R8 1.1261 1.1258 1.1256 1.1253 1.1251 1.1249 1.1247 1.1245 1.1243 R9R10 R11R12R13 R14R15 1.1240 K 1.1238 1.1236 0.0061 /min W/J Q/cal 1.1234 T J 1.1232 1.1230 -1.2039 C J E 1.1228 修正前 4410.0 895.83 0 5 4.9228 17 0.7358 .5734% 修正后 4410.0 1077.4 0 5 4.0930 2.2450 0.0940 % 实验方
22、法原理 设微安表头满量程是 I g, 内阻为 Rg. (1) 将表头并联一个分流阻值 Rs改成量成为 I 的电流表,如图(a)示,则有( I-I g)Rs=IgRg,即 Rs=Rg/(n-1) 范文 范例 指导参考 word 版 整理 (n = I/I g) (2) 将微安表头串联一个分压电阻 RH改成量程为 Ud电压表,如图( b) 示,则有 Ig(Rg+RH)=U 即 RH=U/IgR 实验步骤 (1) 改装量程为 5 A电流表 计算分流阻值 Rs的理论值,负载电阻R L取1000左右。 按图 3-7-8 连接电路,各部件摆放原则是方便于观擦与调节。 自查电路(线路的连接、标准表量程的选取
23、、滑线变阻器初值的设定、各阻值的取值)。 校准电表:首先进行满量程校正,然后进行逐点校正(完成数据表格) (2) 改装电压表(程序与上面相同,电路图按3-7-10 进行) 数据处理 1. 校正电流表时,如果发现改装的毫安表读数总是高于标准表的读数,分流电阻应调大还是调小?为什么 ? 答: 应调小。让电路中标准表读数不变,即保持回路电流不变,分流电阻值减小后将会分得更多的电流,从而使流过被改装 表表头的电流减小,改装表的读数也减小。 2. 校正电压表时,如果发现改装的电压表读数总是低于标准表的读数,分压电阻应调大还是调小?为什么 ? 答:应调小。 让电路中标准表读数不变,即加在改装电表上电压值不
24、变。调小电阻,改装表的总电阻降低,流过改装毫安表的电流增 大,从而读数也增加。 3. 试证明用欧姆表测电阻时,如果表头指针正好指在表盘标度尺的中心,则这时的欧姆表指示值为什么正好等于该欧 姆表的内阻值。答:设表头指针满刻度电流为 I g、表头指针指表盘中心时电路中电流为 I ,根据题意 I 1 2 ,当表 内阻为 Rg、待测电阻为 Rx时, I V Rg Rx 1 2 ;根据欧姆表工作原理,当待测电阻 Rx0 时, I g V Rg 。即 V Rg Rx 1 V 2 Rg ,因而可得 RxR g。所以,欧姆表显示测Rx 读数即为该欧姆表的内阻。 思考题 (1) 应调小。因为表头过载,所以需要再
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