大学物理实验辅导资料

测量误差、不确定度和数据的处理

一、重点与难点

（一） 重点

1. 直接测量值的标准偏差的计算：直接测量值的A类、B类不确定度的计算。 2. 间接测量值的不确定度的计算。 3. 测量结果的完整表达。

4. 逐差法、最小二乘法的计算方法（在相应的实验中讲授）。 （二）难点

1. 标准偏差及不确定度概念的理解。

2. 不确定度的计算及测量结果的正确表述。 二、计算题 例题一：

用螺旋测微仪测量一钢珠直径6次，测量数据如下表，已知仪器误差△仪=0.004mm，求钢珠直径的测量结果，要求表示成不确定度的完整表达式（置信率取95%）。 测量次数 d (mm) 1 3.302 2 3.304 3 3.301 4 3.302 5 3.301 6 3.300 解：

（1） 钢珠直径的算术平均值

d??dii?166?3.302?3.304?3.301?3.302?3.301?3.300?3.302(mm)

6（2） 钢珠直径的A类不确定度：根据P=95%及测量次数查出，tp=2.57

?A?tp?d?tp?(d?d)ii?1n2n(n?1)?2.57?(3.302?3.302)2?(3.304?3.302)2?(3.301?3.302)2?(3.302?3.302)2?(3.301?3.302)2?(3.300?3.302)26?5 = 0.0015(mm)

（3） 钢珠直径的B类不确定度：

2?B??20.0042?0.0012?0.0042(mm)yi??gu?

（4）钢珠直径的总不确定度

222ud??2???0.0015?0.0042?0.005(mm)(p?95%) AB

例题2

?0测出一个铅圆柱体的直径d?(2.04?0.01)cm,高度h?(14.20.c0m1)，质量

m?(519.1?8解：

，各值的置信率皆为95%，求铅柱密度?的测量结果。 0.?05?3)kg10（一）铅柱密度算术平均值

??4m4?519.183??11.2(g/cm) 22?dh??2.04?14.2（二） 密度的不确定度 Ep?(?ln??ln??ln?um)2?(ud)2?(uh)2 ?m?d?h=(121um)2?(ud)2?(uh)2 mdh0.00522?0.0120.012)?()?()?0.0098(p?95%)

519.182.0414.20

=(u??E????0.0098?11.2?0.2(g/cm3)（三） 密度的完整表达式：

????u??(11.2?0.2)(g/cm2)?(11.2?0.02)?104(kg/m3)

例题3

一圆柱体，用50分度游标卡尺分别测量其直径和高度各5次，数据如下表，求其侧面积的测量结果。（窒息率95%） 测量次数 d(mm) h(mm) 1 20.42 41.20 2 20.34 41.22 3 20.40 41.32 4 20.46 41.28 5 20.44 41.12 (1) 计算直径的算术平均值

d??di?15i5?20.42?20.34?20.40?20.46?20.44?20.41(mm)

5（2）直径的A类不确定度：根据p=95%及测量次数查出tp?2.78

2(d?d)?ii?1n?A?tp?d?tp=

n(n?1) (20.42?20.41)2?(20.34?20.41)2?(20.40?20.41)2?(20.46?20.41)2?(20.44?20.41)2?0.058(mm)

5?4（3） 直径的B 类不确定度?B?（4） 直径的总不确定度

2?20.022?0.022?0.29(mm) yi??gu?2ud??20.0582?0.0292?0.065?0.07(mm) A??B?（5） 直径的测量结果d?d?ud?(20.41?0.07)mm(P?95%) （6） 计算高度的算术平均值

h?

?hi?15i5?41.20?41.22?41.32?41.28?41.12?41.23(mm)

5（7） 高度的A类不确定度：?A?tp?h?tp?(h?h)ii?1n2n(n?1)?2.78?

(41.20?41.23)2?(41.22?41.23)2?(41.32?41.23)2?(41.28?41.23)2?(41.12?41.23)2?0.096(mm)5?4（8）高度的B类不确定度：?B?（9）高度的总不确定度：uh?222?2???0.02?0.02?0.028(mm) yigu2?20.0962?0.0282?0.10(mm) A??B?（10）高度的测量结果h?h?uh?(41.23?0.05)mm(P?95%) （11）计算求侧面积达的算术平均值

s??dh?3.1415926?20.41?41.23?2643.67(mm2)

（12）计算侧面积的不确定度 Es?(?lns2?lns21111ud)?(uh)?(ud)2?(uh)2?(?0.04)2?(?0.05)2?0.0023?d?hdh20.41?41.23us?Es?s?2643.67?0.0023?6.1(mm2)

（13）侧面积的完整表达式

s?s?us?(2643.7?6.1)(mm2)( P=95%)

?(2.6437?0.0061)?10(mm)

或?(2.644?0.0061)?10(mm)

三、填空题

1．测量就是将（ ）物理量和（ ）物理量进行比较的过程。

2. 能直接从仪器上读出测量值的测量称为（ ）测量。 由直接测量值通过函数关系计算得出待测量称为（ ）测量。

3. 任何物理量所具有的客观真实数值称为该物理量的（ ）。 4. 任何测量的目的都是要测得该物理量的（ ）。 5. 误差是测量值与真值之间存在的（ ）。

336. 误差存在于一切（ ） 中，而且贯穿（ ）过程的始终。

7. 根据误差的（ ）和（ ）可以将误差分为（ ）误差和（ ）误差。

8. 等精度测量是指（ ）测量、（ ）测量、（ ）测量、（ ）测量均不发生改变的测量。

9. 同样条件下多次测量同一物理量时，（ ）和（ ）保持不变，或者按（ ）变化的误差称为系统误差。 10. 系统误差主要来自（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四个方面的误差。 11. 发现系统误差的主要方法有：（ ）、（ ）、（ ）三种方法。 12. 同样条件下多次测量同一物理量时，（ ）和（ ）不能确定的误差，称为随机误差。

13. 在等精度多次测量中，随即误差课通过（ ）而减小。 14. 随机误差的分布特点是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。

15. 表示测量数据相互接近的概念是（ ）度，它是定性评价（ ）误差大小的。 16. 测量数据的3?判据中，?被称为（ ）的标准偏差，其统计意义是落在区间【-3?，+3?】内的概率是（ ）。

17. 精确确度描述了测量数据间的（ ）程度，又表示了测量值与（ ）的接近程度。

18. 准确度描述了测量值与真值间的（ ）程度，反应了测量中（ ）的大小。 19. 测量结果完整表达式包括（ ）、（ ）、（ ）、( ).

20．不确定度可以保留（ ）位，其尾数结尾时采用（ ）的原则，平均值的最末位数应与不确定度（ ）对齐，其尾数取舍时按（ ）规则进行。 21. 测量值有效数字位数不能任意（ ），位数的多少又被测量的（ ）和测量仪器的（ ）共同决定。

22. 仪器误差主要是指仪器的（ ）与被测量值之间的（ ）的绝绝对值。 23. 由仪器的精度级别计算仪器误差的计算公式是（ ）。

24. 一级精度，量程0-125m.m，50分度的游标卡尺其仪器误差为（ ）。 25. 有限次测量的随机误差的t分布中的tp因子与（ ）和（ ）有关。 26. 估计读书的最小读数单位被称为（ ）误差。

27. 不确定度表示了被测物理量（ ）的区间和其在此区间的（ ）。 28. 不确定度的计算分为两类，及（ ）和（ ）。

29. A类不确定度的分量是指可以用（ ）计算的不确定度的分量。

30. 不确定度的均分原理就是将间接量的（ ）均匀分配到（ ）的不确定度中去。

31. 天平砝码不准确产生的误差为（ ）误差，可以用（ ）不确定度来评定。 32. 使用逐差法的条件是：自变量是严格（ ）变化的，因变量与自变量必须是（ ）的关系。

33. 最小二乘法处理数据可以得到物理量间的（ ），其原理是：拟合曲线与各测量值之（ ），在所有拟合曲线中应（ ）。 四、选择题

1 指出下列情况属于随机误差的是

A 读书时视角误差 B 千分尺零位对不齐 C 天平杠杆受气流影响的起伏 D 电表的指针未归零

E 电压波动引起的测量值变化 F 空气浮力对测量物体质量的影响 2 假设多次测量的随机误差服从高斯分布，真值处于x??x区间内的概率为

A 57.5% B 68.3% C 99.7% D 100%

3 用量程为15mA，准确度等级为0.5等级的电流表测量某电流的指示值为10.00mA,其测量结果的最大误差为：

A 0.75 mm B 0.08mA C 0.05mA D 0.008mA 4 下列测量结果正确的表达结果是

A L=(23.68?0.03)m(P?0.95) B I?4.091?0.100mA(P?95%) C T?12.563?0.01s(P?0.95) D Y?(1.67?0.15)?1011Pa(P?0.95) 5 测量一约为1.5伏的电压时要求其结果的误差不超过1.5%，则应选择下列那种规格的电压表最为合适

A 0.5级、量程为5伏特 B 1.0级、量程为2伏特 C 2.5级、量程为1.5伏特 D 0.5级、量程为3伏特 6 用50分度的游标卡尺测量物体的长度，符合有效数据是

A 40mm B 40.0mm C 40.00mm D 40.000mm

7 在计算数据时，当有效数字位数确定以后，应将多余的数字舍去。设计算结果的有效数字为4位，则下列不正确的取舍是

A 4.32749?4.328 B 4.32750?4.328 C 4.32751?4.328 D 4.32850?4.328 8 下面说法正确的是

A 有效数字的位数是由计算器显示的位数决定的 B 有效数字位数的多少由测量仪器的精度决定 C 有效数字的位数多少由其不确定度决定

D 有效数字的多少是由所用单位的大小决定的 9 下面说法正确的是

A 系统误差可以通过多次测量消除 B 偶然误差一定能完全消除 C 记错数是系统误差

D 系统误差是可以减少甚至消除的 10 请选出下列说法正确的是

A 一般来说，测量结果有效数字的多少与测量结果的准确度无关。

B 未知仪器误差时，可用仪器的最小分度值或最小分度值的一半近似作为该仪器的单次测量误差

C 直接测量一个直径约10mm的钢球，要求相对测量误差不超过5%，应该选用最小分度为1mm的米尺来测量

D 实验结果应尽可能保留多的运算位数，以表示测量结果 参考答案： 填空题：

1 待测，标准； 2 直接，间接； 3 真值 ；4 真值； 5差值；6 测量，测量；7 性质，来源，系统，随机；8 仪器，方法，人员，条件；9 绝对值，正负号，一定定律；10 理论或方法，仪器，环境，个人；11 对比，理论分析，数据分析；12 绝对值，正负号；13 多

次测量； 14 单峰性，有界性，对称性，有偿性；15 精密，随机；16 测量列，0.997 ；17 接近，系统误差；18 接近，真值；19 算术平均值，不确定度，单位，置信概率；20 1~2，只入不舍，最末位数，四舍六入五凑偶；21 增减，大小，精度；22 示值，最大误差；23 仪器误差=仪器量程*精度级别%；24 0.02mm；25 置信率水平，测量次数；26 估计 27 真值所在，概率；28 A , B ；29 统计方法；30 系统、B ；31 总不确定度，直接量；32 等间距、线性 ；33 函数关系式，偏差的平方和，最小。

选择题：

1 ACE; 2 B ; 3A; 4A; 5B; 6C; 7 A;8B; 9D; 10B;

实验12 固体杨氏弹性模量的测量

一 重点与难点 重点：

1 拉伸法测金属丝杨氏弹性模量的原理及光杠杆放大原理 2 望远镜光路系统的调节方法

3 逐差法处理数据及用不确定度表示实验结果的方法 二 难点：

1 望远镜光路系统的调节方法

2 不同测长仪器的仪器误差与估计误差的取值方法 3 不确定度的计算方法

二 填空题

1 杨氏弹性模量是描述（ ）材料（ ）能力的物理量，它与材料性质（ ）（有关或者无关），与材料形状（ ），与外应力大小（ ）。

2 在弹性限度内，金属丝的应变?L/L与应力F/A有关系式：称为杨氏模量。

3 在E?8mgsl/?dbx中，d为金属丝的（ ），m为对应于（ ）所增加的砝码质量，b为（ ），指光杠杆后足尖与前足尖连线的（ ）；s为（ ），可按公式（ ）计算，l为金属丝的原长，只金属丝（ ）的距离。

4 防止光杠杆时，其后足尖必须（ ）放在夹紧金属丝的圆柱（ ）上。 5 杨氏弹性模量仪的调整依据是（ ）原理，用光杠杆测量微小伸长量使用了（ ）。

6 试验中调节光路的主要步骤①调节望远镜的位置，沿镜筒准星观察到光杠杆中的象；②调节望远镜（ ）使其基准叉丝线清楚；③调节望远镜的（ ）看清标尺像；④为准确读数，要反复（ ），使叉丝与标尺像清晰且二者间无（ ）。

2?L1F?，其中（ ）LEA三 选择题

1 一下说法正确的是

A 杨氏弹性模量与待测金属丝的长度粗细有关 B 杨氏弹性模量与待测金属丝的长度粗细无关 C 杨氏弹性模量可以用拉伸法测量

D 在国际单位制中，杨氏弹性模量的单位是N/m

2 使用螺旋测微计时，以下说法错误的是 A 可以旋转套筒使测量杆与待测物接触 B 可以旋转棘轮使测量杆与待测物接触

C 对最小分度可以使用1/10估计读数，读出0.001mm位的读数 D 使用完毕可以随意放入盒中

3 试验中当砝码等值增减时，对应的标尺数据相差较大，可能的原因是

A 杨氏弹性模量仪支柱垂直，造成金属丝的下端夹头不能在平台圆孔内自由移动 B 起初砝码太轻，金属丝没有完全拉直 C 光杠杆后足位置安置不当，与金属丝相碰 D 实验过程中，有可能动了仪器

4 逐差法处理数据的基本条件及优点有 A 可变成等差级数的数据序列 B 等差级数的数据系列

C 充分利用所测数据，可减小系统误差 D 充分利用所测数据，可减小随机误差

5 杨氏弹性模量试验中，一下说法正确的是：

A 其它条件不变，光杠杆常数越大，其测量值灵敏度越高 B 其它条件不变，光杆杆常数越小，其测量值灵敏度越高

C 从望远镜视场中看到光杠杆镜面中的标尺像是放大的倒立的虚像 D 从望远镜视场中看到光杠杆镜面中的标尺像是放大的正立的虚像 四 计算题

用50分度游标卡尺测小球的直径，天平测其质量，所得数据及结果如下表。试计算铅球的密度和不确定度，并写出完整结果式： 测量次数K 1 直径 29.40 d(mm) 质量m 2 29.42 3 29.38 4 29.40 5 29.38 6 29.42 2m?149.52?0.05(g) 五 设计题

1 设计要求：设计测量固体材料随温度变化的变化量。用文字，示意图、公式表示设计方案，为准确测量铜管的最小伸长量0.01mm，镜尺组与光杠杆的距离至少为多少米。

2 可用器材：加热装置及温控装置：光杠杆：光杠杆的常数为50~80mm可调；镜尺组：量程0~30cm,最小值 1 mm ；钢卷尺；量程 0~5cm,最小量 1mm。 参考答案： 填空题：

3 固体，抵抗形变，有关，无关，无关；2 E; 3 直径，位移x，光杠杆常数，垂直距离，光

杠杆镜面到望远镜标尺间的距离 s?|xup?xdown|2?100 两紧固点间

4 垂直，平台；5 平面镜成像，放大法；6 标尺，目镜，焦距，调焦，视差

选择题

1 BCD 2 AD 3ABCD 4 ABD 5 BC 计算题： 解：

161 d的平均值 d??d mmi?29.406i?1?A?tp61(di?d)2 ?6(6?1)i?1=2.451(0.022?0.022?0.022?0.022) 30=0.013mm(P=0.95)

2?B??20.022?0.022?0.029mm2 yi??gu?2Ud??20.0132?0.0292?0.032mm(P?0.95) A??B?2 密度??6m6?149.52??11.24(g/cm3) 33?d3.1416?2.940UU0.0523?0.0322E??(m)2?(d)2?()?()?0.0033

md149.5229.40U????E??11.24?3.3?10?3?0.04(g/cm3)(P?0.95)

????U??(11.24?0.04)g/cm3(P?0.95)

另解：

U??(????618mUm)2?(Ud)2?(3Um)2?(4Ud)2 ?m?d?d?d?63?149.522230.05?(?0.0032)?0.04(g/cm) 33.1416?2.9402.940

实验 26 用直流电桥测量电阻温度系数

一 重点与难点

电桥是一种比较式测量仪器，它通常在平衡条件下将待测物理量与同种标准物理量进行比较确定其数值。它可以用来测量电阻，电容，电感，频率以及温度，湿度压力等许多物理量，此外在自动控制技术中也有着广泛的用途。电桥具有测试灵敏，准确度高和使用方便等特点。根据用途不同，分为直流电桥和交流电桥两大类，按测量范围，直流电桥又可以分为单臂电桥（惠斯登电桥）和双臂电桥（开尔文电桥），惠斯登电桥主要用于精确测量中的等大小（即10~10?范围）的电阻；开尔文电桥适用于精确测量低值（10内）的电阻。

1 惠斯登电桥的工作原理

惠斯登电桥的原理图如右图所示，它是又电阻R1R2R3和待测电阻Rx连成一个封闭的四边形ABCDA，四边形的每一个边称为电桥的一个臂，它的一对角A和C与电池E相连，另一对角B和D与检流计G相连。连入检流计的对角线称为桥，适当调节R1R2R3的阻值，可以使B,D两点的电位相等，此时检流计上无电流通过，指针不发生偏转，这个叫做电桥平衡。电桥平衡时有，

6?3~10?范围

VB?VD,IR?0,I1?Ix,I2?I3

?I1R1?I2R2由此可得?

IR?IR23?1x上两式相除得R1/Rx?R2/R3 （26-1） 式（26-1）即为电桥平衡条件。 由式（26-1）可得Rx?R1.R3?cR3 （26-2） R2R1的比值c和电阻R3就可以算R2式（26-2）就是惠斯登电桥测电阻的基本公式，若知道

出Rx的值。

测量时需要注意电桥的平衡状态（指检流计没有电流通过），测量时应使用使电流时通时断的方式（跃接式）判断，如果电桥真正平衡，那每次通断G0时指针都不会动。

二 选择题

1 单臂电桥测量电阻时，如果出现如下情况，仍能进行正常测量的有 A 检流计支路不通（断线） B 一个桥臂短路 C 有一个桥臂断路

D 电源的正副极性调换

2 如果一个未知电阻的阻值在180K?~200K?之间，当用单臂电桥进行测定时，比率臂应选择

A X10档 B X0.1档 C X100档 D X0.01档

3 在单臂电桥的原理电路中，如讲电源与检流计的位置互换，则电桥平衡条件 A 发生变化 B 不变 C 不一定 D 以上都不是

4 用惠斯登电桥测中等阻值的电阻，档电桥平衡时有Rx?(R1/R2)R3关系式成立，试从下列因素中选取影响Rx误差的原因

A 电源电压有微小的变化 B 检流计灵敏度太低 C 检流计刻度不均匀 D 检流计零点未校准

5设(t1,R1)和(t2,R2)为铜丝 R-t图上相距较远的亮点坐标，R0为t=0度时的电阻值，则直线的斜率K=（ ），铜丝的电阻温度系数 a = ( )

A (t2?t1)/(R2?R1),R0/K B (t2?t1)/(R2?R1),K/R0 C (R2?R1)/(t2?t1),R0/K D (R2?R1)/(t2?t1),K/R0

6 惠斯登电桥是根据（ ）原理制造而成的，

A 温度 B 对称 C 平衡 D 比例

7 惠斯登电桥平衡时的总电阻包括（ ），（ ），和（ ）三部分组成 A 待测电阻，引线电阻，电桥电阻 B待测电阻，引线电阻，接触电阻 C接触电阻，引线电阻，电桥电阻 8 惠斯登电桥是由（ ）（四个电阻），（ ）（检流计G）和工作（ ）（E）组成 A 桥，桥臂，电流 B 桥臂，桥，电源 C 桥，桥臂，电源 D 桥臂，桥，电流

9 单臂电桥测电阻，首先要根据待测电阻的大小选择（ ），原则是使测定臂的（ ）电阻盘尽量用上。

A 比率臂，最大 B 比率臂，最小 C 臂长，最大 D 臂长，最小

10 采用跃接发式判断检流计是否真正（ ）的好方法。 A 准确 B 偏转 C 指零 D 反转 11 惠斯登电桥测量铜丝温度系数时，始终都 不要断的搅拌直至温度不变，其目的是使量热器处于（ ）状态。

A 恒温 B 恒流 Ｃ 恒压 D 热平衡

12 使用直流单臂电桥测量电阻温度系数的实验中，为了使升温均匀以保证温度计测量值与待测电阻值温度尽可能一致，通常采用的办法是：

A 加快升温速度

B 待测电阻尽量靠近加热器 C 不断的搅拌液体

D 温度计的测温泡和待测电阻尽量远一些 参考答案：

1 D 2 C 3B 4B 5D 6D 7B 8B 9A 10C 11A 12C

实验30 电子示波器的使用

一．重点与难点

1. 重点：了解电子示波器的基本原理及主要部分。

2. 难点：熟悉示波器上各旋钮、开关、按钮的名称、功能以及他们的作用。

3. 正确使用示波器，并用示波器测量电压、频率、相位差、李莎如图等各种信号。 二．填空

1. 电子示波器是由（ ）和（ ）等组成。 2 示波器的核心是（ ），示波管是由（ ），（ ），（ ）等部分组成。

3 要使荧光屏上显示出一个完整的正弦波信号或正弦波，首先必须在水平偏转板上加一个（ ）（电压或信号），在Y偏转板上加一个（ ）（电压或者信号）。

4 当X轴上的扫面周期是Y轴上的扫描周期的（ ）倍时，屏幕上将出现N个波形的Uy函数波形。

5 当选择出发电路工作方式开关置于（ ）时，X轴扫描是连续进行的，称为连续扫描。

6 在测量脉冲信号时，则应采用触发式扫描方式，此时工作开关置于（ ）或（ ）位置。

7 测量信号的电压值时，电压（ ）旋钮必须放在校准位置上。

8 测量信号的周期时，时间转换开关微调旋钮必须放在（ ）位置上。 9 测量相位差与频率有密切关系。频率越高，相位差越（ ）；频率越低，相位差越（ ）。

10 测量李莎如图与振动频率之间的关系X方向的切线对图形切点数Nx/Y 方向的切线对图形的切点数Ny=fy/fx它们之间必须成（ ）关系。

11 测量标准信号电压值时，把Y偏转板上的灵敏度值增大，振幅变（ ）；如减小Y偏转板上的灵敏度值，振幅变（ ）。

12 为了保护荧光屏不被灼伤，使用示波器时，光点亮度不能（ ），而且也不能让（ ）长时间停在荧光屏的一点上。

13 在试验过程中，如果短时间不使用示波器，可将（ ）旋钮反时针方向旋至尽头，截止电子束的发射，使光点消失，不要经常（ ）示波器的电源，以免缩短示波器的使用寿命。

14 示波器的（ ）频率远大于或者远小于Y 轴的（ ）信号频率时，屏幕上的图形将是什么情形。（没打错 书上就这样的）

15 示波器可直接观察（ ）波形，并测定（ ）的大小，因此一切可以转化为（ ）电学量及其它们随（ ）的变化过程都可以用示波器来观测。

16 由于（ ）的惯性小，又能在（ ）上显示出可见图像，所以示波器特别适用于观察（ ）变化过程。因此示波器是一种最为常见的电子测量仪器。

17 电子枪是由（ ） （ ） （ ） （ ） （ ）和（ ）构成。

18 调节( ) 和（ ）之间的电位差就可以控制荧光屏上的光点亮度（也成为辉度的变化），这个称为辉度调节。

19 改变第一阳极电压可以改变电场分布，从而改变电子束的聚集程度，即改变荧光屏上（ ）的大小，这就成为聚集调节。

20 偏转板：为使电子束能够达到荧光屏的任何一点，在示波管内装有两对相互垂直的极板。第一对是（ ）板Y1Y2，第二对是（ ）板X1X2。

21 荧光屏：玻璃泡前端的内壁涂有（ ）物质，它在吸收打在其上的电子动能之后

辐射可见光，在电子轰击停止后，发光仍能持续一段时间，成为（ ）效应。

22 电压放大与衰减装置包括（ ）（ ）（ ）（ ）。

23 调节扫描信号的频率，使其与输入信号的频率成整数倍的调整过程称为（ ）或（ ），也称（ ）。

三 选择题

1 示波器的主要组成部分有：ABCD

A 电子示波管B扫描及整步装置C 放大与衰减装置D 电源 2 示波器显示图像的关键部件是（A ），它主要由（ BCE ）组成 A示波管 B 电子枪 C 偏转极D 光电管E荧光屏 3 关于示波器正确的说法是BC

A 示波器偏转板上加有电压，电子束的方向就不会发生偏转 B 电子束是在偏转电场的作用下发生偏转的

C 在一定范围内，荧光屏上亮点的位移与偏转板上的电压成这正比

4 如果单独把锯齿电压加在X偏转板上而Y偏转板上不加任何电压信号，那么，在荧光屏上看到的是CD

A 一个光点B 一条竖直的亮线C 扫描线D 时间基线

5 如果在Y偏转板上加一个随时间成周期性变化的正弦电压，则ABE A 荧光屏上的亮点在垂直方向上做垂直振动

B 由于发光物质的余辉现象和人眼视觉残留效应，在荧光屏上我们将看到一条垂直的竖直亮线段

C 在荧光屏上的亮点在垂直方向上获得扫描线 D 垂直亮线的长度与正弦波的峰值成反比 E 垂直亮线的长度与正弦波的峰值成反比

6 关于示波器显示波形的说法正确的有：ABCD A 在Y轴加一正弦变化电压 B 在X 偏转板上加有偏转电压

C 扫描电压和正弦电压周期完全一致

D 荧光屏上现实的呃波形是一个完整的正弦波 Ｅ荧光屏上显示的波形不可能是一个完整的正弦波

7 当荧光屏上显示N个正弦波形时，正确的说法是（AD A 的周期为 周期的N倍（整数）（书上就是这样写的，忽略这题） B 的频率为 频率的 倍

C 的周期为 的周期的N 倍（整数） D 的频率为 的频率 倍

8 调节扫描信号的频率使其与输入信号的频率成整数倍的调整过程称为BC A 共振 B 整步 C 同步

四 问答题

1 某同学将示波器工作模式x-y工作模式，然后在示波器的YA输入端和YB输入端分别输入下图所示信号，

1） 请画出示波器上可能出现的波形，并解释原因

2） 如果YA信号周期增加一倍，示波器上应当出现几个波形

2 已知RC 回路中电容放电规律是Uc?E(1?et/?),式中??RC是时间常数。某同学欲使用上述规律测量电容值大小，其测量方案如下

请问：

1） 示波器应如何连接？

2） 如果要观察由电阻R两端的新号波形，示波器又该如何连接？ 3） 给出测量步骤。

3 某同学用示波器测量相位差实验时，通过调节扫描速度旋钮，将两个周期的电流信号调节为在水平方向在屏幕上占10格，然后读得相位差的数据为0.5格去，请问信号信号相位差是多少？

参考答案： 填空题：

1 示波管 电子线路 2 示波管 电子枪 偏转板 荧光屏 3 锯齿波 正弦波 4 N 的整数倍 5 激发或自激 6 AC或DC 7 微调 8 校准 9 越小 越大 10整数倍 11 减小 增大 12 太强 亮点 13 辉度 通断 14 扫描 正弦波 15 电压 电压 电压 时间16电子射线 荧光屏 瞬时 17 灯丝 热阴极 控制栅极 加速极 第一阳极 第二阳极 18 栅极 阴极 19光点 20 垂直偏转 水平偏转 21 发光和余辉 22 X 轴放大器 Y轴放大器 X 轴衰减器 Y轴衰减器 23 “同步” “整步”“触发” 问答题：

1 1）示波器上应该出现一个完整周期的方波。如右图 原因:x-y工作模式下，YA输入端的新号在水平偏转板上，又由于其是锯齿形波电压信号，因此它起着扫描电压的作用。

YB 输入端的加在垂直偏转板上，又YA和YB的信号周期相同，因此示波器屏幕上应显示一个完整的波形

3 答：φ= 720/10*0.5?36

??实验31 磁化材料磁化曲线与磁滞回线的测绘

一 重点与难点 1 重点：

（1）磁化曲线及磁滞回线的基本知识

（2）示波器显示磁化曲线及磁滞回线的原理，转换测量法及积分电路 （3）饱和磁滞回线的判断及特点分析 2 难点：

（1）磁学量H ，B转换成电学量测量的理论与测量方法 （2）积分电路的参数要求

（3）饱和磁滞回线的判断及特点分析 二 填空题：

1 硬磁材料的磁滞回线（ ），矫顽磁力（ ）；软磁材料的磁滞回线（ ），矫顽磁力（ ）。 2 示波器显示磁滞回线的电路图如图1，元件（ ）上的电压与磁场强度成（ ）比例，元件（ ）上的电压与磁感应强度成（ ）比例。通过测量电压得到磁学量的方法称为（ ）测量法。（原题如此）

3 录音的磁带，电脑的磁盘采用的是（硬磁、软磁）材料，变压器，电动机的铁芯采用的是（ ）（硬磁、软磁）材料。

4 从饱和磁滞回线上测量剩磁Br时，磁场强度H为（ ）；测量矫顽磁力Hc时，磁感应强度B 为（ ）。

5 如图1 为如实显示磁滞回线，R2与C组成的积分电路中，要求R2的电阻值比电容C的阻抗大（ ）倍以上；同时要求在试验磁场的范围内，放大器的放大倍数必须（ ）。 此时YB4242型示波器按垂直振动图形合成方式连接，即将示波器面板上的Y2（X）开关（ ）。

三 选择题

1 一下说法正确的是BCD

A 铁磁材料的磁导率u?B/H是常数 B 磁化过程与铁磁材料的此话经历有关

C 磁滞回线中，磁感应强度的变化落后于磁场强度的变化 D 铁磁材料的B与H是非线性关系

2 若实验测得某材料的饱和磁滞回线高而窄，则材料的AD A 矫顽磁力小 B 矫顽磁力大 C 剩磁多 D 剩磁少 3 如图1 以下说法正确的是C

A 电阻R1上的电压与铁环中的磁感应强度成正比 B 电阻R1上的电压接入Y 通道 C 电阻R1上的电压接入X 通道

D 电阻C 上的电压与铁环中的磁场强度成正比 参考答案： 填空题：

1 宽 大 窄 小 ； 2 R1 正 C 正 转换；3 硬磁 软磁 ； 4 零 零 ；5 100，稳定，拉出

实验38 密立根油滴法测定基本电荷

一 重点与难点 油滴的选择：

要做好本实验，很重要的一点是选择好油滴。选择的油滴体积不能太大，太大的油滴虽然比较亮，但带的电量一般比较多，下降的速度也就比较快因而下降的时间不容易准确测量；油滴也不能选的太小，太小的油滴其布朗运动比较明显，下落的时间也不能准确测量。这些因素都会增大实验的误差。为了准确测定基本电荷，通常平衡电压的选择在100—350V左右，时间的选择应该在10—35秒左右，此范围内油滴的大小和带电量都比较合适。

二 填空题

1 密立根油滴实验中，质量太大的油滴下落速度快，（ ）测量误差大；质量太小的油滴（ ）运动比较明显，测量结果不准确。

2 密立根油滴实验中，如要得出准确的结果，我们通常选择的油滴平衡电压一般在（ ）伏左右，下落的时间一般选择在（ ）秒左右。

3 若静止的油滴在射线照射下失掉了一些电子，油滴将会向（ ）方向移动。每个油滴所带的电荷量是基本电荷的（ ）倍。

4 密立根油滴试验中带电油滴有两次受力平衡，分别是（ ）力和（ ）力相等及（ ）力与（ ）力相等。

5 密立根油滴实验证明了电荷的（ ），并精确的测定了（ ）的数值。 6 做密立根油滴实验时，仪器需要调（ ），所选油滴（ ）不能太大，盒内空气不能有（ ）。

7 在密立根油滴实验中如果选用蒸馏水代替钟表油，由于（ ）而不能得到准确的结果。 8 试验中如果选择的油滴质量很小，（ ）以不能看做是连续媒质，（ ）定律需要修正。 9 如所加的平衡电压没有使油滴完全静止，油滴上升说明电压（ ）；油滴下降说明电压( )。

10 如果油滴仪没有调节水平，则（ ）与（ ）不在同一直线上，导致下落的油滴不能（ ）。

11 电荷的量子特性及电荷的（ ），任何一个电荷都应是基本电荷的（ ）。 12 静态法所用的基本原理是油滴受的（ ）力和（ ）力相等。 13 试验中发现进入电场的油滴，有的油滴向上运动有的油滴向下运动，这是因为油滴（ ），（ ）；有的油滴运动较快，有的较慢，这是因为油滴（ ）不同和（ ）不同。 14 实验数据处理时，若已经求出油滴带电量q1q2...qn，要求基本电荷就是求这N个电荷的（ ）。若所测油滴太少，求最大公约数有困难，可以用（ ）法求基本电荷。

三 选择题

１ 做密立根油滴实验时，选择油滴一般要选择平衡电压稍高一点，且下落时间长一些的油滴，这是因为BC

A 下落时间长的油滴质量大

B 下落时间长的油滴质量小 C 带的电荷少 D 带的电荷多

2 做密立根油滴实验时，若下落的油滴像突然模糊了，对此我们应该BD A 调节平衡电压

B 调节显微镜聚集跟踪油滴 C 调节望远镜聚集跟踪油滴 D 将仪器调水平 3 基本电荷是指BD A 很小的电荷 B 一个电子的电荷

C 可能是几个电子带的电荷 D 最小的电荷单位

4 静态法推导油滴电荷计算公式中，下列哪些因素可以造成方法上的误差（系统误差）BCD A 极板中的电场可能不均匀 B 油滴所受到的空气浮力 C 下落的油滴被视为球体 D 仪器未调水平

5 试验中油滴电荷主要来自B A 极板上的电场提供

B 油滴在喷射过程中的摩擦所致 C 油滴本身固有电荷

D 油滴下落中与空气摩擦所致

6 试验中如果长时间对同一油滴进行测量，会发现其平衡电压发生了变化，这主要是因为C A 电压不稳 B 电场不稳

C 油滴上的电荷发生变化 D 油滴挥发质量减小

7 本实验中需要对空气粘滞系数进行修正，这是因为，BC A 油滴尺寸非常大 B 油滴尺寸非常小

C 空气不能视为连续媒质 D 空气可以视为连续媒质

8 试验中最基本的电荷可以采用AB A 静态法 B 动态法 C 逐差法

D 一元线性回归法

9 对实验结果造成影响的主要因素有ABC A 所选油滴质量（太大，太小） B 平衡极板不水平 C 人工计时不准确 D 油滴容易挥发

四 计算题

在密立根油滴试验中，测出某油滴所受重力1.8?10?14N，当电场强度为4.0?104N/C时，

油滴竖直向下作匀速直线运动

求（1）该油滴所带电荷量是多少？ （2）该油滴中含有多少个电子？

参考答案： 填空题

1 时间 布朗； 2 100-350,10-35； 3 下 整数 ； 4 重力 电场力 重力 空气凝滞力； 5 不连续性，基本电荷 ； 6 水平 质量或带电量 对流； 7 水滴容易蒸发； 8 空气 斯托克斯； 9 太高 太低 ； 10 重力 空气粘滞阻力 垂直下落； 11 不连续性 整数倍； 12 重力 电场力； 13 有的带正电 有的带负电 所带电荷量不同 油滴质量不同； 14 最大公约数 作图法

计算题

（1） 匀速下落 加速度为0 合外力为0 重力=电场力 G=Eq

q?G/E?1.8?10?4N/4.0?104N/C?4.5?10?19C

（2）一个电子的带电量e?1.602?10所以电子数个

?19C

实验 39 光点效应法测普朗克常量

一 重点与难点

1 爱因斯坦光量子理论 2 光电效应的一般规律 3 光电管的主要结构

4 利用光电效应测量普朗克常量的基本方法 5 用爱因斯坦方程正确解释光电效应的基本规律 6 准确测量各频率入射光对应的外加截止电压

二 填空题

1 一定（ ）的光照射到金属表面使电子逸出的现象称为光电效应。 2 光电效应实验采用（ ）测量普朗克常量。

3 在光电管中阴极材料的逸出电位比阳极材料的逸出电位要（ ）。 4 光电效应实验中，正式开始测量前，光源和仪器都必须（ ）。

5 在光电效应实验过程中，如果需要更换滤色片，则必须先完成的一项操作时（ ）。 6 在光电效应实验中，影响光电流使其偏离理论值的因素有（ ） （ ） 和（ ）。 7 在光电效应实验中，截止电压测量的主要方法有（ ） 和（ ）。

8 如果用孔径为2 ,4 和8的小孔光阑来限制通光量，则理论上其相应的饱和光电流大小之比是（ ）。

9 如果光电管与光源的距离分别为200,300和400，则理论上齐对应的饱和光电流之整数比（ ）。

10 光电效应验证了光的（ ）理论。 11 光的量子性是说，频率为（ ）的光，以（ ）光的能量单位（光量子）的形式（ ）地向外辐射，自由电子吸收一个（ ）的能量（ ）后，一部分用于（ ），剩下一部分就是电子逸出金属表面后具有的最大初动能（ ）。 12 在公式eUs?h??Ws中，对于不同频率的单色光照射同一光电管（h ,e 和 Ws一定），可得不同的（ ），并且（ ）与（ ）成（ ）关系，其直线斜率为（ ）。 13 在光电效应实验中Us- ?曲线与（ ）轴交点值称为（ ）频率?0，当入射光?（ ），故?0又称为（ ）频率或（ ）频率。 ?0时，无论光强多大，都不能释放出（ ）

14 在光电效应实验中Us- ?曲线与（ ）轴的交点值（如果不考虑接触电位差）称为（ ）电势U0，用公式eU0?h??Ws（此时?=0）可以求出该光电管（ ）极金属的（ ）。 15 在光电效应实验中，从实测的I-V特性曲线中可以看出：当入射光（ ）一定时，（ ）随两极（ ）的增加而增大；但当（ ）增加到一定值时，（ ）不再增加，即达到一（ ）值 I m,这表明饱和光电流与光强P成（ ）。

16 从 I – V 特性曲线中可以看出，当加速电压V减小到零并逐渐为负值时，光电流减小但（ ），只有当反向电压值等于（ ）时，光电流才等于零，此时电压U0称为（ ）。 17 光电效应具有（ ）效应；光电效应实验用的是（ ）。

18 利用光电效应的原理可以制成多种器件，如（ ）。这些器件可用于（ ）和（ ）光的强度，并能把（ ）讯号转变为（ ）讯号，在非电量电测和自动控制中有广泛的应用。

三 选择题

1 关于光电效应下面说法正确的是CD A hv?121mv?Ws方程中，hv为光子的总能量，mv2为光子的动能。 22B 入射光足够大就会有光电流产生，光强越强光电流越大

C 入射光的频率越高出射光电子的初动能就越大 D 试验中，截止电压与入射光频率成正比

2 光电效应实验中，对出射光电子数目有显著影响的是A A 光强 B 频率 C 反向电压 D 正向电压

3 在光电效应实验中，下列说法不正确的是：C

A 若用黄色滤光片不能产生光电效应，则用蓝色滤光片可能产生 B 只有当入射光的频率大于阈频率时，才能产生光电效应 C 逐渐增大光强，总可以产生光电效应

D 入射光波长越短，逸出电子的初动能就越大

4 下列光电效应的特性那些事经典物理所不能解释的ABCD A 光电效应的红限频率 B 光电流的饱和特性 C 光电效应的瞬时性

D 光电子的出射方向与光照方向无关性

参考答案： 填空题

1 频率；2减速场；3低；4 充分预热；5 遮盖光源孔；6 阳极光电流，暗电流和阴极材料氧化；7 交点法和拐点法；8 1：4：16；9 36:16:9 ； 10 量子化；11 hv 一份一份 光子

hv 逸出功 Ws

12mv； 12 截止电压值Us 截止电压值Us 入射光频率? 线性 h/e 213 横 阈 < 光电子 截止 极限 ；14 纵 逸出 阴 逸出功W0?eU0；15 频率? 光电流 电压 电压 光电流 饱和 正比；16 不为零 U0 零 截止电压；17 瞬时 减速场法；18 光电管，光电倍增管 电视摄像管 记录 测量 光 电；

实验 41 分光计的调整与玻璃三棱镜折射率的测量

一 重点与难点

1 分光计的结构各部分的功能

分光计由望远镜，平行光管，载物台读数装置（素数盘和游标盘）和底座组成。各自的作用是：平行光管发出平行光，望远镜接收平行光，载物台用来放置待测元件，读数装置则用来读取角位置。

2 分光计的调节和使用方法

1) 分光计的调整要求（两平行，两垂直） ①望远镜调焦到无穷远，即接收平行光 ②平行光管出射平行光

③平行光管和望远镜的光轴应与分光计中心轴垂直 ④三棱镜的主截面（载物台平面）与中心转轴垂直

2）望远镜的调整（怎样判断望远镜适合观察平行光?如何调整？）

对望远镜的目镜和物镜进行调焦，目镜调焦以看清分划板叉丝为准；而物镜调焦则用“自准直法”进行，即在望远镜镜筒前加上反射面，伸缩移动目镜套筒，当从望远镜中能同时清晰看到分划板十字准线和绿色反射像且无视差时，望远镜处于最佳状态。

3）怎样判定三棱镜的主截面（载物台平面）与中心转轴垂直以及望远镜光轴与分光计中心垂直？如何调整？

在载物台上放置三棱镜，观察从三棱镜两反射面分别反射回来的两反射像，调整载物台上的调平螺钉，在望远镜宁够接受平行光的基础上，用户“1/3逐次逼近”进行调整，使两反射像在望远镜中处于同一高度。此时载物台处于最佳状态。然后调节载物台的俯仰螺钉，使两十字像均处于分光板的调整用的准线的叉丝上。此时望远镜光轴与分光计中心轴垂直。 4）怎样判定平行光管出射平行光？如何调整？

从望远镜里可以清晰看到平行光管狭缝的像呈现在分划板上且无视差。 望远镜对准平行光管（注意：这一步及后面的操作决不能动望远镜的俯仰调节螺丝及物镜和目镜的焦距），从望远镜观察平行光管的像，调节平行光管透镜的焦距，使从望远镜清晰看到狭缝的像（一条明亮的细线）呈现在分划板上为止。这时望远镜上接收到的是平行光，也就是说，平行管射出的是平行光。

5）怎样判定平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直？如何调整？

从望远镜看到的狭缝像与分光板上竖直准线重合，狭缝像转90后又能与中心水平线重合。 在上一步的基础上，调节平行光管（或望远镜）的水平摆向调节螺丝，使狭缝细线像与十字竖线重合，然后转动狭缝90，调节平行光管的仰角螺丝，使狭缝细线像与中心水平线重合。这时平行光管光轴与望远镜光轴共线，也就是与分光计中心轴垂直。 3 棱镜顶角的测定方法

测量三棱镜顶角的方法有反射法和自准直法两种 1）反射法

测量原理如图所示，一束平行光由顶角方向射入，在两光学反射面上分成两束反射光。测出两反射光线的夹角?，则可得顶角A：A=?/2 2) 自准直法

在载物台调整好之后，将三棱镜放置在载物台上（放置方法见教材），固定望远镜及读数盘，旋转载物台，是三棱镜的两个工作面分别垂直于望远镜的主光轴，从三棱镜两工作面反射回

??

来的十字像，均与分光板的调整准线（分划板上方的十字叉线）重合。这两个角位置之差即为三棱镜两工作面的法线夹角?，那么顶角 A = 180-? 4 最小偏向角的判断与棱镜玻璃折射率测定

偏向角是入射光与出射光之间的夹角，随着入射角由小增大，偏向角先减小再增大，中间有一个极小值，此时入射角与出射角相等。在实验中，旋转载物台（三棱镜随之旋转，对应入射角的改变），观察折射光线的移动情况。当看到折射光线向偏向角减小的方向移动时，继续沿此方向转动载物台，就会看到当载物台转动至某一位置时，折射光线不再移动。此后，该折射光线向偏向角增大的方向移动。这一光线移动方向发生转折的位置就是最小偏向角所在的位置。 二 例题

1 下图所示的角位置为（ ）。

提示：分光计中的游标盘的读数和游标卡尺类似，只是普通游标卡尺反应的是线度，而这里是角度，量程是0~360。该分光计的主尺的最小刻度为0.5，或30’。读数原则：“零前看主尺，零后看对齐”。这里的“零”是指游标中的零刻度。“零前看主尺”是指整数部分的读数（以主尺最小分度为单位）是游标上零刻度对应主尺的读数。“零后看对齐”则是指小数部分由游标卡尺上某一刻度与主尺上某一刻度对齐来确定。图中游标上零刻度处于主尺上的233~23330'之间，因此主尺读数233，游标上13刻度与主尺上某一刻度对齐，因此读数为13’，总的读数为23313'。

2 在调整分光计的载物台时，三棱镜的两个表面反射回来的十字像都处于同一高度，但是不在望远镜叉丝的横线上，这时应当调节（ ） A 载物台 B 平行光管 C 目镜 D 望远镜的俯仰

提示：两十字架都处于同一高度，说明载物台已经调节好，且该光学过程与平行光管无关，目镜的调节只是为了看清分划板，正确的答案是D ，调节望远镜的俯仰可以使两十字像处在上叉丝上。

3 自准直望远镜调焦到无穷远时，分划板位于（ ）；要使平行光管出射的光是平行光，狭缝应在会聚透镜的（ ）处。 答案：物镜的后焦面 ，目镜的前焦面，前焦面

自准直望远镜调焦到无穷远时，只有分划板处于物镜后焦面上时，其上的绿十字成像与无穷远，经反射镜回来再经过物镜成像与分划板上，由目镜观察。平行光管的狭缝处于透镜的前焦面上，成像与无穷远，即产生平行光。

4 在测量三棱镜折射率实验中，已知顶角为60，最小偏向角的测量结果如下表

游标 I II 计算该三棱镜玻璃材料的折射率 ????????in 35?17' 215?19' ?out 73?58' 253?57' sinn??min?A2Asin2sin(19?20'?30?) ??sin30计算：最小偏向角???in??out 游标 I ?7359'?3517'?3842' 游标II =?25357'?21518'?3839'

取平均??(38?42'?38?39')/2?38?40'（四舍六入五凑偶）

玻璃的折射率?2sin4920'?1.517（对结果的有效位数应当以不确定度计算为准） 三 练习题 一 填空题

1 分光计的刻度盘上有720个分格，每一格为30’，角游标的30个分隔对应着个度盘上的29个分格，该游标的最小分度值为（ ）。 2 分光计设置两个角游标是为了消除（ ）。 3 分光计的量程是（ ）。

4 分光计调整的目标是（ ）能够接受平行光，使（ ）能够发射平行光，平行光管和望远镜的主光轴与（ ）垂直，三棱镜的（ ）与仪器的中心转轴垂直。 分光计的调节要求 使平行光管发出平行光，望远镜接收平行光。

5 棱镜的偏向角是指（ ）和（ ）之间的夹角。其大小随（ ）而变，当（ ）时，偏向角最小。

6 不同波长的光对同一棱镜有（ ）（相同或者不同）的最小偏向角。 7 分光计是一种精确测量（ ）的光学仪器。 8 分光计的读数盘如图所示，该角位置为（ ）。 9 分光计的读数盘如图所示，该角位置为（ ）。 10 转动望远镜时，初始位置为?1，转动过程中越过了刻度零点，某角位置为?2，望远镜转过的角度?=（ ）。

11 测棱镜顶角可以使用反射法和自准法，当入射光的平行度不好时，用（ ）方法测顶角误差较小。 二 选择题

1 在观察日光灯的光谱时发现不同颜色的谱线清晰，但是较宽，互相重叠，应调节（ A ） A 狭缝宽度 B 狭缝到汇聚透镜的距离 C 望远镜调焦 D 日光灯到狭缝距离 2 望远镜作自准直调节时，观察到返回的十字像来自（ B ） A 日光灯 B 分划板下方的十字刻线 C 叉丝 D 外界

3 在分光计试验中，对于三棱镜顶角和光学表面法线方向的测量分别属于（ B ） A 直接测量和间接测量 B 间接测量和直接测量 C 直接测量和直接测量 D 间接测量和间接测量

???????4 载物台上有夹角为120度的三条刻线，每条线对应一个调平螺钉，等边三角棱镜在载物台上的正确放置方法是（ A ）

A 三棱镜每一个面被对应刻线垂直平分 B 三棱镜每一个顶角处在应刻线上

C 三棱镜每一个面被对应刻线2/3比例分割 D 任意放置

5 在测量最小偏角时，进入三棱镜的光线的入射角的改变时通过（ A ）来实现的 A 旋转载物台 B 改变狭缝的方向 C 转动望远镜 D 平移三棱镜

6 在寻找最小偏向角对应位置时，旋转载物台方向的依据是（ AC ） A 折射光线向偏向角减小的方向移动 B折射光线向偏向角增大的方向移动

C 折射光线向偏向角先减小后增大的方向移动 D折射光线向偏向角先增大后减小的方向移动 7 测量最小偏向角时，工作顺序是（ B ）

A 先记录入射光的角位置，再寻找并记录折射光的角位置 B先记录出射光的角位置，再寻找并记录折射光的角位置 C 同时记录入射光，折射光的角位置 D 任意顺序

8 几个同学记录了最小偏向角的测量结果，那个肯定是错误的（ B ） A 游标 I II B 游标 I II C 游标 I II D 游标 ?in 35?17' 215?19' ?out 73?58' 253?57' ?in 15?17' 135?19' ?out 53?58' 173?57' ?in 15?17' 195?19' ?out 53?58' 233?57' ?in ?out I II 45?17' 83?58' 225?19' 263?57' 9 平行光管的狭缝与分光计的主轴的空间关系是（ B ） A 垂直 B 平行 C 成45度 D 任意

10 在寻找最小偏向角位置时，下面说法正确的是（ A ） A 望远镜与主尺锁定，游标盘与载物台一起转动 B 游标盘与载物台锁定，望远镜与主尺一起转动

C 游标盘与载物台一起转动，望远镜与主尺一起转动 D 望远镜与主尺锁定，游标盘与载物台锁定

11 在分光计试验中，当眼睛在目镜上下微微移动时，可能会发现反射十字像与分划板上的叉丝有相对运动，这种现象称为视差。为了消除视差，应该调节（A） A 目镜 B 物镜 C望远镜的俯仰 D 载物台 三 设计题

1 用所给实验仪器设计一个测量液体中超声波的传播速度的实验，并给出实验步骤和计算公式。

器材：分光计，水槽，超声换能器及电源，钠灯（波长已知） 参考答案：

1 1’；2 偏心差；3 0~360；4 望远镜 平行光管 仪器中心转轴 主截面；5 入射光 出射光 入射角 入射角等于出射角；6 不同；7 角度；8 14940'；9 14925'；10

???360??|?2??1|； 11 自准直

设计题

1 提示：分光计是测量角度的仪器。在声光衍射实验中，根据光栅衍射方程?ssin??k? 实验目的是测量?s，?s?k?只有?是未知量，用分光计可以测量衍射角?。光源是通过钠sin?灯与平行光管形成平行光束，衍射角的测量与三棱镜的偏向角测量类似。

实验 42 等厚干涉——劈尖和牛顿环

一 重点和难点

等厚干涉的形成，牛顿环的特点。测凸透镜的曲率半径。读数显微镜的使用。用最小二乘法（一元线性回归）作曲线拟合，劈尖侧厚度的方法。 二 填空题

1 牛顿环实验装置通常是一个将曲率半径很大的（ ）透镜的凸面放在一平面玻璃板上组成。当平行光垂直入射时，由同一光源发出的光束，经过牛顿环装置所形成的空气层的上下两个表面反射后，在（ ）相遇后产生干涉条纹。干涉条纹的特点是，中心为暗斑，越向外条纹越密的明暗相间的（ ）。

2 劈尖和牛顿环属于（ ）干涉图样，设e为空气隙的厚度，?为光源波长，K为干涉层次，侧当2e???(2K?1),K?0,1,2,3......时应为（ ）条纹；当22?2e??2?2K?2,K?0,1,2,3......时为（ ）条纹。

3 牛顿环的暗环对应的空气层厚度e?K?2。暗环半径满足r?KR?，其成立的条件是平

22凸透镜的半径R=（ ）。量相邻暗环间面积常数S??(r22?r故随r 的增大，1)??R?，

环（ ）。

4 在牛顿环实验中，仪器调整好的标志是：①（ ）;②( );③( );④( );⑤( )。仪器调整方法及步骤是①（ ）;②( );③( );④( );⑤( )。在测量中应特别注意：微调鼓轮转只能朝一个方向旋转，以避免反向旋转引入（ ）。若需反向旋转，则应多返回一些，然后再按旋转方向旋至测量初。

5 牛顿环是劈尖干涉的一种特例，它是由垂直照射的平行光束在（ ）反射回来的两束光在（ ）处相遇干涉形成的圆环，其特点在同一圆环初（ ）都相等，故称（ ）干涉。

6 在牛顿环干涉实验中，两反射光形成干涉的条件是（ ），根据此条件牛顿环中心理应是一个（ ），但实验观察到的是一个（ ），这是由于平凸镜与平板玻璃的接触处的弹性形变而形成的（ ）接触的缘故。

7 在光学试验中，通常使用干涉法，两束光在空间相遇产生干涉的条件是：①（ ）;②( );③( );④( )。

8 牛顿环是劈尖干涉的特例，它是用（ ）方法产生的两束相干光束在劈的上表面处相遇进行干涉的，属于（ ）干涉，干涉形成的图像时一个个里疏外密的、明暗相间的同心圆环，中心是一个暗斑，属于（ ）干涉图象。根据干涉形成的条件可知，中心环的级次（ ），由里向外的级次逐渐（ ）。 9 测量时用m?m0代替K，可消除因（ ）而产生的中间暗斑m0不易测量带来的影响，用直径D 代替半径r，可消除（ ）测不准带来的影响。

10 若球面和玻璃平面之间没有密切接触，产生附加光程差，圆环中心是（ ）斑，对测量Ｒ无影响，若十字叉丝中心未通过牛顿环中心，测出的不是直径D 而是弦长L，则有

D2?L2?(2h)2，其中h为牛顿环中心至弦的距离，为常数，数据处理时对测量R （ ）

影响；若将m环都读成m+c环，其中c为常数，数据处理时对测量R 将（ ）影响。 11 今测得劈尖暗条纹的变化20条条纹变化20条的距离为L20，则劈尖距离棱边为L处的厚度e=（ ）。当e不变而L减小时，L20将变（ ），即干涉条纹将变（ ）。 12 牛顿环装置的平面玻璃上表面是标准平面，而平凸透镜的凸表面加工后发现径向某处有擦伤（凹痕），用这一装置观察反射牛顿环时，对应擦伤干涉条纹应向（ ）弯曲。 13 在牛顿环实验的调节过程中，发现视场半明半暗，应调节（ ）、或调解（ ）方位、或移动（ ）。若发现视场非常明亮，但却调不出干涉环，其原因是（ ），若干涉环不够清晰应调节（ ）。

14 牛顿环试验中，在读书显微镜的视场中左右两半一明一暗，其原因是（ ），调节的办法是旋转（ ），使之（ ）或移动（ ）使之（ ）。 三 选择题

1 牛顿环试验中，若已知凸透镜的曲率半径R，选出下列说法正确的：AC A 可通过它测单色光的波长 B 可通过它测玻璃板的厚度

C 可通过它测量牛顿环间隙间液体的折射率 D 可用它来测牛顿环折射率 2 牛顿环是一种D A 不等间距的衍射条纹 B 等倾干涉条纹 C 等间距的干涉条纹 D 等厚干涉条纹

3 牛顿环干涉试验中，下列那一项是可以通过选择测量顺序消除的C A 视差

B 读数显微镜测微鼓轮的仪器误差 C 测微螺距间隙引起的回程误差 D A B C 都不是 参考答案： 填空题

1 平凸，上表面，同上圆环；2 等厚，明，暗；3 》e，愈来愈密。

4 ①叉丝清晰②视场均匀明亮③图像清晰④在转动微调鼓轮时某一环始终与横向叉丝相切（即环的移动方向与主尺平行）⑤无视差。

①目镜调焦②调整45反光镜角度或者移动钠光灯方位或挪动的移动方向与主尺平行）③物镜调焦④使横叉丝大致与主尺平行，转动微调鼓轮同时挪动牛顿环装置到不想切程度较小时，再稍调整横叉丝方位⑤目镜、物镜调焦。回程差 5 劈的上、下表面，劈的上表面，劈的厚度，等厚。 6 2e???2?(2K?1)?2，暗点，暗斑，面

7 ①频率相等②振动方向相同③光程差恒定，且满足一定条件④两束光应在想干长度内相遇 8 分振幅 定域 等厚 最低 增大 9 弹性形变 半径 10 亮 无 无

11

20L?，小，密 L20212 环心

13 45反射镜角度 读数显微镜 钠光灯 反光玻璃片只进入显微镜 照射不到牛顿环 物镜调焦（调显微镜升降手轮）

14 入射单色光方向不正，反射镜 正对光源 光源 正对反射镜

?实验43 迈克尔逊干涉仪

一 重点与难点

1 介绍迈克尔逊干涉仪的结构原理

迈克尔逊干涉仪光路图如图所示，电光源s发出的光射在分光镜G1，G1右表面镀有半透半反射膜，使入射光分为强度相等的两束。反射光和透射光分别垂直入射到全反射镜M1和M2，他们经反射后回到G1的半透半反射膜处，再分别经过透射和反射后，来观察区域E。如到达E处的两束光满足想干条件，可发生干涉现象。

G2为补偿板，和G1为相同材料，有相同的厚度，且平行安装，目的是要使参加干涉的两光束经过玻璃板的次数相等，波阵面不会发生横向平移。

M1为固定全反射镜，背后有三个粗调螺丝，侧面和下面有两个微调螺丝。M2为可动全反射镜，背部有三个粗调螺丝。 2 可动全反射镜移动及读数

可动全反射镜在导轨上可由粗动手轮微动手轮的转动而前后移动。可动全反射镜位置的读数为：

XX．□□△△△（mm） （1） XX在mm上读出。

（2） 粗动手轮：每转一圈可动全反射镜移动1mm，读数窗口内刻度盘转动一圈共100个

小格，没小格为0.01mm，□□由读数窗口内刻度盘读出。

（3） 微动手轮：每转一圈读数窗口内刻度盘转动一格，及可动全反射镜移动0.01mm，微

动手轮有100格，每格0.0001mm，还可估读下一位。△△△由微动手轮上刻度读出。

注意螺距差的影响：

3 讲述及演示干涉仪的调节方法，调出圆形干涉条纹。 4 讲述及演示激光波长测试原理及方法。

在调出圆形干涉条纹的情况下，转动微调手轮，移动M1，可以看到条纹由中心向外涌出（或向中心涌入），在条纹开始涌出（或涌入）时，记下M1的位置d1。再继续移动M1同时开始计数，当条纹涌出（或涌入）条纹数N为100个时，记下M1的位置d2。计算出

?d?|d2?d1|,由公式??2?d计算出半导体激光波长?。测量三次取平均，有效数字取N三位。

5 强调实验注意事项

1 迈克尔逊干涉仪是精密的光学仪器，必须小心爱护。G1，G2，，M1，M2的表面不能用手触摸，不能任意擦揩，表面不清洁时请指导老师处理。实验操作前，对各个螺丝的作用及调节方法，一定要弄清楚，然后才能动手操作。调节时动作一定要轻缓。 2 转动手轮时一定要缓慢、均匀。 3 为了防止引进回程差（螺距差），每项测量时必须沿同一方向转动手轮，途中不能倒退。 4 在用激光器测波长时，M1镜的位置应保持在30——60mm范围内。

5 做本实验时，要特别注意保持安静，不得大声喧哗，不得随意离开座位来回走动，以免引起振动影响本人及其它同学实验。 二 例题

1 总结迈克尔逊干涉仪的调整要点及规律

2 用等厚干涉的光程差公式说明，当d增大时，干涉条纹由直变弯。 三 练习题

1 迈克尔逊干涉仪的分光形式是：（1） （1）分振幅方式 （2）分波阵面方式

2 迈克尔逊干涉仪的读数误差是（2） （1） 0.0001mm （2）0.00001mm

3 迈克尔逊干涉仪的两臂的光程基本相等时，对应的干涉条纹是（2） （1） 圆形条纹 （2） 直条纹

4 迈克尔逊干涉中，条纹涌出，说明形成的干涉空气“薄膜”是（2） （1） 变薄 （2） 变厚

5 迈克尔逊等倾干涉圆环中心的干涉级次比外边的（1） （1）高 （2）低

6 迈克尔逊干涉中，若采用白光源，则干涉条纹是（1） （1）定域条纹 （2） 非定域条纹

7 采用激光的迈克尔逊干涉试验中，干涉条纹是（2） （1）定域条纹 （2） 非定域条纹

8 观察定域条纹的办法（1） （1）眼睛直接观察 （2）毛玻璃接收

9 在单色光干涉条件下，去掉补偿镜是否影响实验的正常进行？ 10 测He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，为什么？

11 如果去掉干涉仪中的补偿板，对那些测量有影响？那些测量无影响？ 12 白光干涉条纹的出现必须在两臂基本相等条件下，为什么？ 13 为什么想向“等光程”状态调节时，圆条纹变粗变疏？

14 迈克尔逊干涉仪中的圆状干涉条纹与牛顿环的性质是否相同？为什么？ 15 为什么在测量过程中，微调鼓轮的转动方向不能中途改变？ 16 怎样利用干涉条纹的涌出和陷入来测定光的波长？

17 调节迈克尔逊干涉仪时看到亮点为什么是两排而不是两个？ 18 请自行设计方案

（1）测钠黄光波及钠黄光双线波长差，观测条纹可见度的变化。

（2）测量钠光的相干长度，观察氦氖激光的相干情况（不必测出相干长度） （3）调节观察白光干涉条纹，测透明薄片的折射率或厚度。 19 在迈克尔逊干涉仪的一臂中，垂直插入折射率为1.45的透明薄膜，此时视场中观察到15个条纹移动，若所用照明光波长500nm，求该薄膜厚度。 参考答案： 例题

1 答：调整迈氏干涉仪的要点及规律如下

（1）迈氏干涉仪导轨水平（调迈氏仪底座脚螺丝）

（2）激光束水平并垂直于干涉仪导轨，且反射到M1，M2反射镜中部

（3）M1与M2’应平行，即M1与M2垂直。通过调节M2背面的螺丝，使两排光点中，最亮的亮点重合

（4） 加入短焦距透镜，观察到干涉条纹后，在调出圆形条纹的过程中，需根据条纹的形状来判断M1与M2的相对倾度，分别调节M2的两个微调拉簧。 2 答：根据??2dcos?

??2dcos??2d(1?sin2?2)可得d??k.?

2(n?n0)在M1与M2’交线处，d=0，????k?2(n?n0)d，对应的干涉条纹成中央明纹。在交线两

2侧附近，因d和?都很小，上式中的d?可以忽略，??2d，所以条纹近似直线。而离交

2线较远处，d?不能忽略，所以干涉条纹随d的增大而由直变弯。

练习题 9 不影响

10 n 越大，对应反射镜位移?d越大，由读数带来的相对误差越小。

11 去掉补偿板，对于单色光的干涉实验测量没有影响，对于复色光干涉测量有影响。 12 因为产生干涉条纹的必要条件之一是：光束之间的光程差要小于光源的波列长度，而白光的波列长度只有10微米左右，因此要求两臂基相等。

13 因为光程差??2dcos?，向“等光程”调节时，d由大变小，因此?要变化一个波长（对应一个条纹），对应的?变化范围应该增大，即条纹变粗变疏了。

14 不同。迈克尔逊干涉中的圆状干涉条纹是等倾干涉，牛顿环是等厚干涉。 15 避免引入回程差（螺旋差）

16 测出M1移动的距离?d，并读出“陷”进或“涌”出的干涉环的数目?m，便可由下式算出单色光源的波长

??2?d ?m17 是由分束镜、补偿镜都有一定厚度，它们的两个表面都会产生光的反射和折射引起的 18 略

19 提示：垂直插入折射率n=1.45的透明薄膜后，光程差改变：???2(n?n0)d，这个改变与移动的条纹以及波长的关系：???k?，????k?，所以d??k.?

2(n?n0)

实验47 全息摄影

一 重点与难点 1 重点

（1）激光全息术的原理——光的干涉与光的衍射现象 （2）记录全息图像的光路要求

（3）暗示处理全息记录材料的知识和方法 2 难点：

（1）全息摄影原理

（2）全息图记录的光路排布及满足的条件 二 填空题

1 全息图的记录利用了（ ）现象。全息图的再现利用了（ ）现象。

2 普通摄影中，底片只是记录物体上各点散射的光波的（ ）信息。全息摄影记录了光波的（ ）信息和（ ）信息，所以能再现物体的（ ）像。 3 全息摄影记录的是（ ）光和（ ）光相互叠加的干涉图样，它包含了被摄物体的（ ）信息和（ ）信息。

4 全息图的任意碎片可再现完整的被摄物像，是因为全息图具有（ ）特性。

5 在暗室中，将曝光后的全息干板放入（ ）液里，待干板有一定黑度后取出。清洗一下再放入（ ）液里，6分钟后取出洗干净，吹干即得一全息图。 6 全息图的记录介质，亦称为（ ）。实验中看到的再现像是（ ）（实、虚）像。 7 普通摄影只记录物体的（ ），因此丧失了物体的（ ）信息，图像也就没有了（ ），丧失了（ ）。

8 全息图记录的不是物体的（ ），而是记录（ ）光与（ ）光的干涉条纹。

9 全息实验最大忌讳是（ ）问题，因此除要求平台具有（ ）功能外，还要求我们在记录全息图的过程中杜绝一切产生（ ）的行为。 三 选择题

1 记录全息图，以下说法正确的是：AC A 空气的振动对全息图的记录有影响 B 空气的振动对全息图没影响 C 参光与物光的光程差要尽量小 D 参光与物光的光强比要尽量大

2 对全息图的特点，一下说法正确的是：BC

A 全息图具有折射成像的性能，能再现出物体的三维立体图像，具有显著的视差特性 B 全息图是记录物点对应物光波的分布，因而全息图具有可分割的特性 C 全息图的再现像亮度可调，再现时的入射光越强，再现像越亮 D 全息图的再现像大小不会因全息图与再现光的距离变化而变 3 关于全息摄影，说法正确的是：CD A 全息图的再现是利用光的干涉现象 B 全息图的记录是利用光的衍射现象

C 通过全息图对白光的色散现象，可以检查全息干板是否记录了信息 D 全息图被敲碎后，取任意碎片仍能再现完整的被摄物象 参考答案 填空题

1 光的干涉 光的衍射

2 振幅 振幅 相位 立体 3 物 参 振幅 相位 4 可分割 5 显影 定影 6 全息干板 虚

7 光强度 位相 视差 立体感 8 影像 物 参考 9 振动 隔震 振动

实验49 传感器系列实验

一重点与难点 目标：

1 知道什么是传感器，知道传感器是由敏感元件、电子线路与控制线路等组成的。 2 常见的传感器工作原理及简单应用。 3 应用传感器知识解决一些实际问题

重点：常见的一些传感器工作原理及简单应用 1 掌握传感器的工作原理

2 重点掌握传感器的应用类型分析

3 传感器的内容重点体现物理知识与日常生活实践的密切结合，涉及的知识面广，综合性强，以各类传感器为背景的考题综合了力学及电学的重点内容，光敏电阻、热敏电阻、电容式传感器可结合电路分析等热点问题，考察学生实验与探究能力，考题形式非常灵活，可通过选择，实验，计算等多种形式进行考察 难点：应用传感器知识解决一些实际问题 传感器应用的一般模式

传感器（名词）的静态特性指标：

（1） 稳定性：随时间的稳定性（时飘），随环境影响量的稳定性。

（2） 灵敏度：在温度状态下，输出量y变化与引起次变化的输入量x变化之比：

S?lim?ydy?

?x???0?xdx（3） 线性度：传感器的线性度又称非线性，表示传感器的实际输入——输入曲线（较确曲线）与拟合直线之间的吻合（或偏离）程度。

（4） 漂移：传感器的漂移是指在外界干扰下，传感器输入量与输出量无关的、不需要的

变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

（5） 分辨率：分辨率是指传感器在规定测量范围内所能检测出的被测输入量的最小变化

量。有时也用分辨率值相对满量程输入值的百分数表示，称为分辨率。

（6） 滞后：表示传感器在正、形成期间，其输入—输出曲线不重合程度。这里传感器的

正向行程输入量增大的行程，而传感器的反向行程是指输入量减小的行程。

（7） 重复性：重复性表示传感器在同一工作条件下，输入量按同一方向作全程量程连续

多次测量时，所得特性曲线间一致程度的指标。重复性越小，误差越小。

（8） 线性度：仪表的实测输入输出特性曲线对理想直线性输入输出的特性曲线的近似程

度。

（9） 精确度：分为精密度，准确度

精密度：描述测量仪表指标值不一致的程度

准确度：仪表指示值和实际值的偏差程度，反应了系统误差的大小

精确度：精密度与准确度的综合，表示仪表在测量性能上的综合优良程度

（10） 绝对误差：示值与真值之间的代数差??X?A

（11） 相对误差：实际相对误差，标称相对误差，引用相对误差

实际相对误差：?与被测量的真值之比。 标称相对误差：绝对误差与示值之比 引用相对误差：?与装置满刻度之比

（12） 随机误差：由大量的偶然误差因素造成的测量误差用系统方法测出其服从正态分布

规律。

（13） 系统误差：误差的数值固定或按一定的规律变化。

——恒值误差；差值误差

恒值——在整个测量过程中，其数值和符号都保持不变

变值——在整个测量过程中，其数值和符号的变化有一定的规律性 ——累进误差，周期性误差。 二 问答题

1 什么是传感器？

2 传感器的作用是什么？

3 传感器应用的一般模式是怎么样的？请画图表示

4 传感器有哪些组成部分？在检测过程中各起什么作用？ 5 金属电阻应变片与半导体应变片各有什么特点？ 6 电阻丝应变片的工作原理

7 应变片为什么要进行温度补偿？

8 为什么必须进行非线性补偿？电阻应变片传感器测量采取何措施？ 9 什么是热敏电阻传感器？测量温度的范围？ 三 填空题

1 灵敏度是指传感器的（ ）与（ ）的比值。 2 金属应变片的工作原理是基于（ ）效应。 3 半导体应变片的工作原理是基于（ ）效应。

4 若测量系统输入量为位移，输出量为电压，则其灵敏度为（ ），分辨率的单位为（ ）。

5 直流电桥中（ ）接法灵敏度最高。

6 一般家用电器用到传感器的有（ ） （ ） （ ）（ ）。 7 电子称常用的一种力传感器是由（ ）和（ ）组成，（ ）是一种 敏感元件，现在多用半导体材料组成，受压时其上表面拉伸，电阻变（ ），下表面压缩，电阻变（ ）.外力越大，这两个表面的电压差值就越（ ）。

8 为解决楼道的照明问题，在楼道内装一个传感器与控制电路的电灯连接。当楼道内有走动发出声响时，电灯亮，这种传感器为（ ）传感器，它输入的是（ ）信号，经传感器转换后，输出的是（ ）信号。

9 温度传感器能够把（ ）信号转变成（ ）信号。电熨斗就是靠双金属温度片传感器来控制温度的，这种传感器的作用是（ ）。

10 光点传感器利用（ ）将（ ）信号转换成了（ ）信号；热电传感器利用（ ）将（ ）信号转换成了（ ）信号，从而实现自动控制目的。 四 选择题

1 下列元件利用了光传感器的是（ABC ） A 火灾报警器 B 遥控器 C 测微仪 D 速度计

2 下列说法正确的是BDC

A 话筒时一种常用的传感器，其作用是将声信号变为电信号

B 电熨斗能够自动控制温度的原因是它装有双金属片温度传感器，这种传感器的作用是控制电路通断

C 电子称所用的测力装置时力传感器

D 半导体热敏电阻常用作温度传感器，因为温度越高，它的电阻值越大

3 如图所示，R1，R2，R3是固定电阻，R4是光敏电阻，当开头S闭合后在没有光照射时，a,b亮点等电势，当用光照射R4时（ B ） A R4的阻值变小，a点电势高于b点 B R4的阻值变小，a点电势低于b点 C R4的阻值变大，a点电势高于b点 D R4的阻值变大，a点电势低于b点

4 随着生活质量的提高，自动干手机已进入家庭。洗手后，将湿手靠近干手机，机内传感器便驱动加热器加热，有热空气从机内喷出，将湿手烘干。手靠近干手机能使传感器工作，是因为：D A 改变了适度 B 改变了温度 C 改变了磁场 D 改变了电容

5 关于电子称中应变式力传感器的说法正确的是：BC A 应变片是由多用半导体材料制成

B 应变片的表面拉伸时，其电阻变大；反之，变小 C 传感器输出的是应变片上的电压 D 外力越大，输出的电压差值也越大 6 下列说法正确的是：C

A 话筒时一种常用的声电传感器，其作用是将电信号转换成声信号

B 楼道里的灯只有天黑时出现声音才亮，说明它的控制电路中只有声电传感器 C 电子称所用的测力装置能将受到的压力大小转换正电信号 D 光敏电阻能够把光照强度这个光学量转换成电阻这个电学量 7 关于传感器，下列说法正确的是：C A 所有传感器都是半导体材料制成的 B 金属材料也可以制成传感器

C 干簧管是一种能感知电场的传感器

D 传感器一定时通过感知电压变化来传递信号的

8 家用电热灭蚊器中电热部分的主要部件是PTC元件，PTC元件是由酞酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度的关系如图所示，由于这种特性，PTC元件具有发热，控温两重功能，对此一下说法正确的是：AC A 通电后其功率先增大后减小 B 通电后其功率先减小后增大

C 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度在t1~t2某一值不变。 D 当其产生的热量与散发的热量相等时，温度在t1或t2不变

9 鼠标器使用的是：CD A 压力传感器 B 温度传感器 C 光传感器

D 红外线传感器

10 有一热敏电阻的电阻值随温度变化的R-t图像如右图所示。现将该热敏电阻接在

欧姆表的两表笔上，做成一个电子温度计，为了便于读数，再把欧姆表上的电阻值转化成温度值。现想使该温度计的温度变化反应较为灵敏，那么该温度计测量那段范围内的温度较为适宜（设在温度范围内，欧姆表的倍率不变）（B ） A t1~t2段 B t2~t3段 C t3~t4段 D t1~t4段

11 关于电子称中应变式力传感器的说法正确的是：ABD A 电子称中的应变片一般由四片组成

B 当应变片的表面拉伸时，其电阻变大反之变小 C 传感器输出的是应变片上的电压 D 外力越大，输出的电压差值也越大

12 声控灯自动控制中，传感器接收声音信号，经控制电路处理后驱动开关接通或关闭灯泡。该系统控制的对象时灯泡，空置量是B A 灯泡的发光 B 声音的大小

C 电源电压的高和低 D 开关的通于断

13 下列家用电器自动控制中没有用到温度传感器的是：D A 电冰箱 B 微波炉 C 消毒柜 D 电炒炉

14 利用相邻双臂电桥检测的应变式传感器，为使其灵敏度高、非线性误差小（C ） A 两个桥臂都应当用大电阻值工作应变片 B 两个桥臂都应当用两个工作应变片串联

C 两个桥臂应分别用应变量变化相反的工作应变片 D 两个桥臂应分别用应变量变化相同的工作应变片 五 设计题

1 请自己设计一个火灾报警系统。（画出原理图）

2 设计一个温度为100度的恒温箱温度测量控制系统。要求画出组成框图并简述工作原理。

3 电冰箱制冷系统工作如图所示，试简述系统工作原理 指出被控对象，被控量和给定量，画出系统方框图。

4 某学生为了测量一个物体的质量，找到一个电力转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为K），如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而在其受压面上放一物体，即可测得物体的质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码，电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。

请完成对该物体的质量测量

（1） 设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调。并且使调节范围尽

（2） （3） 参考答案 问答题：

1 传感器是将各种非电量 包括物理量 化学量 生物量 按一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量 一般为电量的装置

2 传感器的作用是代替人的感官功能并且在检测人的感官所不能感受的参数方面创造了十分有力的条件

4 传感器的组成由敏感元件，转换元件和测量电路三部分组成，有时还需要加辅助电源。

5 他们应变效应不一样：金属应变片基于敏感栅形变的电阻应变效应、半导体应变片基于压阻效应。 6 当外力（或重力）作用于传感器弹性元件时，弹性元件便产生?l/l（应变?）的相对变形量，电阻值的相对变化率

可能大，画出这一完整的电路（包括力电转换器在内）

简要说明测量步骤，求出比例系数K，并测出待测物体的质量m。 设想实验中可能会出现的问题

?R?l?R?K，所以，与外力P成正比RlR关系。

7 因为温度变化会造成应变电阻变化，对测量造成误差。

消除这种误差或对它进行修正以求出仅由应变引起的电桥输出的方法。 8 在仪表的基本组成环节中（尤其是灵敏元件）中有许多具有非线性的静特性，为了保证测量仪表的输入与输出之间具有线性关系，故，非线性电阻应变传感器采用桥路接法时，在半导体应变片中对测量值进行修正，或在电路上采取线性补偿措施。

9 使用热敏电阻制成温度传感器：温度范围一般是-55——315摄氏度（热敏电阻包括正温度系数TPC和负温度系数NTC热敏电阻以及临界温度热敏电阻。热敏电阻的主要是（1）灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10-100倍以上。能检测出10?6?C的温度变化；（2）工作范围宽，常温器件使用与-55——

315摄氏度，高温器件适用于温度高于315摄氏度，目前最高可达2000摄氏度，

低温器件适用于-273——55摄氏度；（3）体积小，能够测量其它温度计无法测量的空隙腔体及生物体内血管的温度；（4）使用方便，电阻值可在0.1——100K之间任意选择；（5）宜加工成复杂形状，可大批量生产；（6）稳定性好、过载能力强。 填空题

1 输入量 输出量 2 电阻应变 3 压阻

4 ?v/?mm ?v/?mm 5 全桥 6 A B C D

7 金属梁 应变片 应变片 大 小 大 8 声电 声 电 9 温度 电

10 光敏电阻 光 电 热敏电阻 温度 电

设计题

1 解：烟雾温度信号——烟雾温度探测器——报警控制器——电信号报警器——报警声。

火灾自动报警系统由火灾探测器，现场报警器件，报警控制器组成。火灾探测器包括感烟探测器温度探测器、现场报警器包括警铃、讯响器、报警灯等，报警控制器显示一般为数码显示。 2 解：

解：在恒温箱电加热系统中，输入量为预定的希望温度（给定值 ），设为T希望温度值；被控量（输出量）为恒温箱实际温度，设为T控制对象为恒温箱。当T=T希时，温控开关断开，电加热器不工作，此时恒温箱中温度保持在希望温度（100度）时。当使用一段时间，温度逐渐降低使恒温箱温度下降，测温元件感受T

Tr值相对应）是给定量。温度控制器中的双金属温度传感器（测量元件）感

受冰箱内的温度并把它转化为电压信号U，与控制器旋钮设定的电位器（给定元件）输出电压ur（对应希望温度Tr）相比较，利用偏差电压△u大到一定值时，续电器接通，压缩机启动，将蒸发器重的高温低压气态制冷液送经冷却器散热;降温后的低温低压制冷液被压缩成低温高压液态进入蒸发器，急速降低扩散成气体，吸收箱体内的热量，使箱体内的温度降低;而高温低压制冷剂又被吸入冷却器。如此循环流动，使冰箱达到制冷效果。继电压、压缩机、蒸发器和冷却器组成系统的执行机构，完成降温功能。 电冰箱制冷系统方框图如下图所示。 4 解：分析：（1）力电转化器虽然是一个全新的仪器，但它与其他所有测量仪器一样，有他们的共性，即需要有一个“调零”的步骤这个调零工作的要求就是当受压面上不放物体时通过对输入电器的输入电压的调节从而使输出电压为零，这就是锂电转换器的“调零”。 （2）为了使输入电路上的电压可调节范围尽可能大一些，可以用滑动电阻器组成分压电路。

（3）根据题给信息“被测物体质量与输出电压成正比”，先在受压面上放质量为m0的砝码，测出其输入电压U0,然后将待测物体放在受压面上，测出其输出电压U，根据两者的比例关系即可得出m。

解：（1）设计的电路图如右图所示。 （2）测量步骤与结果如下： ①将闭合开关S，调节变阻器的滑片P,使力电转换器的输出电压为零。

②将质量为m0的砝码放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压U0。

③取下砝码，将待测量物体放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压U。

由以上测量课求出比例系数k及待测物体的质量m

因为U0=km0g,所以有k=

UO mogUOm0 Uo又由于U=kmg,所以待测物体的质量为：k?（3）试验中可能出现的问题有：

①因电源电压太小而输出电压调不到零

②待测物体的质量超过此力电转换器的量程。 （提出其他问题，只要合理也对）

实验50 声光衍射与液体中声速的测定

一 重点与难点 （1）重点

1 超声波在液体中形成超声位相光栅的机理。

2 超声相位光栅对入射光的衍射作用，公式?ssin?m??m?的意义。 3 声光衍射的条件及衍射光路的安排。 4 最佳衍射图样的获取。 （2）难点：

1 正确认识超声波在液体中形成超声位相光栅的机理。 2 超声位相光栅对入射光的衍射作用。 3 声光衍射图样的获得。

4 光路和仪器的调节要点，获得最佳衍射图样的方法。 二 例题

利用如图所示的光路，用游标卡尺测得超声光栅的?1级频谱点的间距为X1?8.84mm，

?2级频谱间的间距X2?17.86mm，?3级频谱点的间距为X3?26.60mm，又用米尺测

得l=945.0mm,已知激光波长为6.328?10mm，用公式?ssin?m??m?，求超声波的波长。

?4Xm1X1X2X318.8417.8626.60?(??)?(??) m31233123解：因?m很小，sin?m?Xm/2Xm? l2l42l?2?945.?06.?32?810?1??1.3?510mm( ) ?s?Xm8.88()m三 填空题

1 声波的传播必须通过（ ）才能实现，而（ ）波传播则不需要。 2 声波在气体、液体中传播时，只能以（ ）形式传播，在固体中传播时还可以以（ ）、（ ）等形式传播。

3 声波在液体介质中传播时，沿声波（ ）的方向，液体密度会呈现（ ）相间的周期性变化，其波长与超声波波长（ ）。

4 当广波垂直通过存在声波的液体时，相当于通过一个（ ），并产生光的（ ）现象，这种现象称为（ ）。

5 存在着超声波场的介质具有光栅衍射的特性，可以称为（ ）。

6 液体介质中的超声光栅可以是（ ）的形式，也可以是（ ）的形式。 7 行波形式的超声光栅，其栅面的空间位置是随（ ）移动的。 8 驻波形式的超声光栅，其栅面在空间可以认为是（ ）。 9 超声光栅形成各级衍射的条件是（ ）。

10 有多级衍射的声光衍射现象称为（ ）衍射，只有当超声波频率（ ），入射角

（ ）时才能产生这种衍射。

11 只有零级及?1级衍射的声光衍射称为（ ）衍射，这种衍射只发生在超声波频率（ ），且光束（ ）入射时才能发生。 12 当测出超声波的波长为?s，超声波频率为fs时，则超声波在该液体中的传播速度（ ）。

13 实验中采用电压材料的（ ）效应产生超声波，并在液槽中产生超声（ ）场，形成超声光栅。

14 压电材料在交变电场的作用下产生超声振动，当（ ）的频率达到换能器的（ ）时，此时超声振幅达到极大值。

15 声光衍射实验中，调节光路时，激光束应与液槽入射面尽量（ ）。 16 液槽内形成良好的驻波超声波光栅时，压电陶瓷的反射面应（ ）。 四 选择题

1 当声波的频率超过（ D ）Hz时，就称为超声波。 A 20 B 200 C 2000 D 20000

2 声波的传播速度与（ AC ）有关。 A 介质 B 频率 C 温度

3 声波在气体、液体介质中传播时存在形式是（ C ）。 A 横波 B 纵波和横波 C 纵波 4 超声驻波的特性有：ACE A 各点振幅不同，周期性变化 B 各点振幅相同，不呈周期性变化 C 波长为原生波长，不随时间变化

D 波长有时为原生波长，它随时间变化 E 位相随时间变化，不随空间变化。 5 驻波超声光栅的光栅常数是（ B ） A 超声波的半波长 B 超声波的波长 C 超声波的2倍波长

6 实验需要调节（ ABDE ），方能使衍射图样左右对称、光斑最多、亮度最大。 A 液槽的方位 B 液槽的俯仰 C 液体的温度 D 声光衍射仪的频率 E 换能器的位置 参考答案：

1 介质 电磁（光波）；2 纵波 横波 表面波；3 传播（前进），疏密，相同；4 光栅 衍射 声 光衍射；5 超声光栅；6 行波 驻波；7 时间；8 固定；9?ssin?m??m?（m=?1, ?2…）; 10 拉曼-赖斯 较低 较小； 11 布喇格 较高以一定的角度； 12 Vs??s?fs；13 逆电压 驻波 ；14 交变电压 固有频率； 15 垂直；16 平行；

实验 51 夫兰克—赫兹实验

一重点与难点 实验重点：

1 夫兰克—赫兹管的基本结构 2 原子激发电位的测量思路。用实验的方法测定氩原子的第一激发电位，证明原子能级的存在。

实验难点：

实验的Ip-VG2 曲线周期性变化的解释。 二 例题

1 夫兰克—赫兹用（ ）与（ ）碰撞的方法，观察、研究碰撞前后电子速度的变化情况且用实验的方法测定了（ ）的第一激发电位，证明了原子内部（ ）的存在。 慢电子：稀薄气体的原子：汞原子：量子化能级；

2 在夫兰克-赫兹试验中，随着极板与栅极间的电压VG2 的逐渐增大，电子和汞原子交替做（ ）和（ ），使得极板电流Ip和VG2 曲线呈（ ）变化，测得曲线中（ ），即可得到汞原子的第一激发电位。

弹性碰撞；非弹性碰撞；峰谷周期性；相邻两波峰间的电压差值； 三 填空题

1 夫兰克-赫兹实验装置原理如图1所示。图中有四个电场，其中VF的作用是（ ），在极板与栅极间加有VG2A。只要电子的能量足够（ ）而达到极板A，则形成电子流Ip，由微电流计显示。

2 Ip-VG2 曲线成峰谷周期性变化时因为随着电子能量变大，电子和汞原子交替做（ ）和（ ），波峰代表（ ）。电子损失能量小，电流就大。 3 Ip-VG2 如图二所示，从图中可以知道汞原子的第一激发电位为（ ），汞原子激发后在光谱仪中可以看到汞原子的波长为（ ）的谱线。

4 本学期做的夫兰克-赫兹试验中，所测得的是（ ）元素的第一激发电位。

5 夫兰克-赫兹实验验证（ ）的存在，要使原子受激到激发态，原子必须接收一定值的能量，而这些能量是（ ）的。

6 夫兰克-赫兹实验由于热运动受激，电子在最低激发态上的占据数等于或大于基态的电子数，所以Ip-VG2曲线中的第一峰值对应的电压（ ）氩原子第一激发电平。 7 夫兰克-赫兹试验中一般来说，温度越高，热阴极发射电子的（ ），与被激发原子碰撞几率（ ），到达极板的电子（ ），形成的极板电流（ ）。 8 以极板电流I 为纵坐标，夫兰克-赫兹的栅极电压为横坐标作图得I-U曲线，则温度升高，曲线整体（ ），但所测的第一激发电势值（ ）。

9 夫兰克-赫兹试验中，温度影响电子与汞原子碰撞（ ）的变化；温度的大小决定汞原子低能级或高能级的激发，温度较高，（ ）短，激发汞原子较低能级的（ ），反之，电子有可能去激发汞原子（ ）。

11 在夫兰克-赫兹试验中，除了电子和气态原子的（ ）和（ ）外，还有气体原子间由于热运动的相互碰撞而引起的能量交换。 12 Ip-VG2 曲线相邻波峰间的电位差即是汞原子的（ ），则汞原子获得从电子传递来的临界能量值为（ ）。

13 处于正常状态的原子，其电子在第一轨道运动，原子的能量最低，即处于最低能级，次状态叫做（ ）。

14 原子从基态跃迁到较高能量的能级，次能级状态叫（ ）。 15 原子从基态跃迁到第一激发态时所需的能量称作（ ）。 16 夫兰克-赫兹实验给（ ）提供了直接的实验证据，对原子理论的发展起到了重大作用。 17 在夫兰克-赫兹试验中应该看到汞原子从第一激发态跃迁回基态时所发出的辐射，若辐射能量为eU0，辐射出来的波长为。

四 选择题

1 对于夫兰克-赫兹实验，一下叙述那些正确：BC

A 原子的状态是通过原子本身吸收或放出电子辐射而发生改变 B 原子的状态时通过原子与其它粒子发生碰撞而交换能量 C 实验测定氩原子的第一激发电位，证明原子能级的电位 D 氩原子吸收的能量随电子加速电压的连续增大而增大

2 夫兰克-赫兹实验中所测得的Ip-VG2 曲线，一下叙述正确的是：AD A 相邻两峰值间的电位差即是氩原子的第一激发电位 B 相邻两谷间的电位差即是氩原子的第一激发电位

C 曲线中第一峰值所对应的电压即是氩原子第一激发电平 D 实验曲线所测的第一激发电位不受温度影响 3 对于夫兰克-赫兹实验，以下叙述正确的是：BCD

A 此实验给卢瑟福提出的原子模型理论提供了直接的实验验证 B 采用慢电子与稀薄气体的原子碰撞的方法进行实验 C 夫兰克和赫兹采用汞作为被激发物质

D 实验将难于直接观测的电子与原子碰撞及能量交换的微观过程，用宏观量变化反应。 参考答案： 填空题

1 发射出热电子；克服据斥电压VG2 的作用；2 弹性碰撞；非弹性碰撞；弹性碰撞；3 4.9V；

2.54?102nm；4 氩；5 原子能级；不连续（离散的）；6 不等于；7 平均动能越大；越大；

越小；越小；8 下移；不影响；9 平均自由程；平均自由程；几率大；较高能级；10 临界能量；非弹性碰撞；11 非弹性碰撞；弹性碰撞；12 第一激发电位；电子电量乘以第一激发电位；13 基态；14 激发态；15 临界能量；16 玻尔理论；17

??hc/eU0

实验 62 三用电表的设计制作与校正

一 重点与难点 1 重点：

（1）设计三用电表的原理，特别是对多量程直流电表及电压表的设计，能准确获得各电阻值。

（2） 制作三用电表。

（3）利用标准电流表校正改装电流表的原理 （4）利用标准电压表校正改装电压表的原理 2 难点

（1）正确理解三用电表的原理

（2）三用表的组装 （3）校正电路的连接 二 填空题

1 使用电表时必须连接电表的规格。直流电表的主要规格指（ ）、（ ）及（ ）。 2 使用直流电表时要注意电表极性，电压表的（ ）端接在高电位处，（ ）端接在低电位处

电流表的（ ）端为电流输出，电流表的（ ）端为电流输入；线路中，电流表应（ ）联，电压表应（ ）联。

3 做电表的较正图时，两个校准点之间用（ ）连接，整个图形是（ ）线状。 4 电流表校正电路中，滑动变阻器的作用是控制（ ）的大小，应（ ）联在线路中；（ ）电压表校正电路中，滑动变阻器的作用是调节（ ）的变化，应连接为（ ）电路的形式。

5 量程为0~200?A，内阻为2K?的微安表，可直接测量的最大电压是（ ）；若将其扩程为15V的直流电压表，需（ ）联一个（ ）欧姆的（ ）电阻。 三选择题

1 如图1 试验中，对15mA进行校正时，正确的说法是：AD A 若改装电流表测得的比值比标准表测得的值大，则应增大R3。 B 若改装电流表测得值比标准表测得值大，则应增大R1或者R2 C 若改装电流表测得的值比标准表测得的值大，则应减小R3的值 D 若改装电流表测得的值比标准表测得的值大，则应减小R!或者R2 2 关于三用电表的实验，正确的说法是：BC A 扩大电压表的量程越大，需并联的电阻越大 B 扩大电流表的量程越大，需并联的电阻越小 C 设计中，分压电阻与分流电阻的计算有关联 D 设计中，分压电阻与分流电阻的计算无关联 3 关于三用电表实验，正确的说法是：ABD A 标准表上读取数据的可疑位总是偶数

B 增大分压电阻，则改装表测得的电压范围也越大 C 增大分流电阻，则改装表测量的电流范围也增大 D 100微安表头的内阻不可以用普通万用表测量 参考答案： 填空题

1 量程 内阻 准确度等级；2 正 负 负 正 串 并；3 直线 折线；4 电流 串 电压 分压；5 0.4V 串 73000 并 27；

实验63 显微镜和望远镜的设计与组装

一 重点与难点

1 显微镜，望远镜的基本结构，物象关系

2 显微镜，望远镜的成像原理，孔径光阑，出瞳及目镜的透镜焦距参数。 二 填空题

1 显微镜是由（ ）和（ ）两组凸透镜组成。来自物体的光经过物镜成（ ）、（ ）的像，目镜使“物体”成（ ）、（ ）的像。 2 显微镜的镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用相当一个（ ），靠近眼睛的是（ ），

靠近被观察物体的是（ ），物体经过（ ）成一个放大的像，这个像再经过（ ）放大，就可以看到肉眼看不到的小物体了。

3 望远镜是由（ ）和（ ）两组透镜组成。来自物体的光经过物镜成（ ）、（ ）的像，目镜使物体成（ ）、（ ）的像。

4 望远镜的作用是使远初的物体在（ ）附近成实像，目镜相当于一个（ ），用来把这个像（ ）。天文望远镜的物镜口径做的较大，是为了。

5 我们不能看清一个物体，与物体对我们的眼睛所成的视角大小有关，物体离我们越远，视角越（ ），看物体越清楚。

6 观察细胞等微小的物体要用（ ），观察远初的物体和天体的运动要用（ ）。

7 显微镜和望远镜在构造上的共同特征是它们大都是由（ ）和（ ）组成，并且大都相当一个（ ）镜。

8 为了得到更加清晰地天文照片，可把天文望远镜安置在（ ）外，以避免（ ）的干扰。 9 显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用相当一个（ ），（ ）叫做目镜，（ ）叫做物镜。物镜所成的像是（ ）、（ ）的实像，它离目镜的距离在（ ）。 10 望远镜中被观察物体到物镜的距离远大于（ ），成的像到目镜的距离。

11 做透镜实验时，烛焰的像在屏幕的下边缘处，如果不改变烛焰及屏幕的位置，而打算移动透镜使像移到屏幕的中央，应将透镜向（ ）移。 三 选择题（这个题答案有问题 自己小心）

1 下列关于显微镜和望远镜的说法，正确的是：B A 通过望远镜看到的是物体被两次放大后的实像

B 使用显微镜观察物体看到的是被两次放大后的虚像 C 所有望远镜的物镜都相当于凸透镜 D 以上说法都不对

2 同一个物体离眼睛越近，其视角：B A 越小 B 越大 C 不变 D 无法确定

3 显微镜能对微小的物体进行高倍放大，它使用两个焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜，则物镜和目镜对被观察物所称的像是：AD A 物镜成倒立放大的实像 B 物镜和目镜都成实像 C 物镜和目镜都成虚像

D 目镜成正立、放大的虚像

4 关于天文望远镜的说法正确的是：C A 让更多的光射入物镜中 B 力求把物镜的口径加大

C 采用焦距很大的凸透镜作为物镜 D 增大观察的视角

5 关于显微镜些列说法正确的是：C A 物镜有发散作用，目镜有汇聚作用 B 物镜有汇聚作用，目镜有发散作用

C 物镜得到放大的像，目镜在此得到放大的像 D 物镜得不到像，目镜得到物体放大的像 6 关于望远镜的说法正确的是：C

A 所有望远镜都是由两个凸透镜组成的 B 望远镜都是由一个凸透镜和凹凸镜构成的

C 除了凸透镜外，天文望远镜也常用凹面镜做物镜 D 只有透镜才能做望远镜 参考答案： 填空题

1 物镜 目镜 倒立放大 正立 虚 2 凸透镜 目镜 物镜 物镜 目镜 3 物镜 目镜 倒立 缩小 放大 虚 4 目镜焦距内 放大镜 放大 5 大

6 显微镜 望远镜 7 2 透镜 凸透镜 8 大气层 大气层

9 凸透镜 靠近眼睛的凸透镜 靠近被测物体的凸透镜 倒立 放大 目镜焦距以内 10 二倍焦距 小于焦距 11 上

大学物理实验试卷

一 填空

1 大学物理试验中，A类不确定度可以用（ ）的方法计算。

2 等精度条件下对物理量进行足够多次测量，其随机误差的概率密度分布为（ ），而实际测量次数有限，其随机误差的概率分布为（ ）。

3 光电效应实验采用的方法是（ ）法，截止电压与入射光的（ ）成线性关系。 4 全息摄影实验中，全息图记录了（ ）和（ ）相互叠加的所形成的（ ）。 5 在油滴试验中，测量的时间是油滴（ ）下落距离为（ ）的时间。

6 迈克尔逊干涉仪是用（ ）法获得的双光束干涉仪，如图1，当M1改变位置，看见观察屏中心涌出6级干涉环，可判定M1（ ）（向上或向下）移动的距离为入射光波长的（ ）倍。

7 示波器是显示和观察（ ）与（ ）关系曲线的仪器。如图2是用示波器测量i~u相位差的电路，元件（ ）上的电路即为电流波形。 8 半导体应变片是常用的测力传感器之一，其工作原理是利用它的电阻随压力而变，主要取决于（ ）的变化，再通过电桥电路即可得到正比于力变化的（ ）。 9 杨氏弹性模量试验中，放置光杠杆时，其后足尖必须（ ）放在夹紧金属丝的圆柱（ ）上。

10 夫兰克-赫兹试验中，极板电流成起伏变化，当峰值下降时，说明在单位时间内，达到板极的电子数（ ）(增加或减小)了，处于激发态的氩原子数（ ）（增加或减少）了。 二选择题

1 欲制作放大倍数为5倍的望远镜，以下最佳的物镜 目镜焦距组合是：C A f物=20mm f目=4mm B f物=250mm f目=50mm C f物=75mm f目=15mm D f物=500mm f目=100mm

2 声光衍射试验中，为了使衍射实验左右对称、光斑最多、亮度最大，需要调节的是：ACD A 换能器的位置

B 液体的温度

C 声光衍射仪的温度 D 液槽的方位

3 关于磁滞回线实验，正确的说法：BC A 铁磁材料的磁导率??B/H是常数

B 磁化过程与铁磁材料过去的磁化经历有关

C 实验原理如图3 电阻R1上的电压与铁环中的磁场强度成正比 D 电阻R2上的电压与铁环中的磁感应强度成正比。

4 一个未知电阻的阻值为180K?~200K?之间，当用惠斯登电桥进行测定时，比率臂应该选择：C

A X10档 B X0.1档 C X100档 D X0.01档

5 分光计测量最小偏向角时，改变进入三棱镜的光线的入射角正确的调节方法是：A A 转动载物台 B 改变狭缝方向 C 转动望远镜 D 转动三棱镜 6 关于等厚干涉实验，正确的说法是：AD

A 等厚干涉的特点是同一级干涉条纹处，两反射面间的厚度相等 B 牛顿环中心级次最高，从中心向外环越来越密 C 实验中如果视场不够明亮，只能调整光源

D 在相同实验条件下，用劈尖测量细丝的直径，直径越大干涉条纹越密集 三 计算题

铅球的密度和不确定度，并写出其完整结果式： 测量次数K 直径d(mm) 质量 1 29.40 2 29.42 3 29.38 4 29.40 5 29.38 6 29.42 m?149.52?0.05(g) 注：（1）游标卡尺的估读误差及仪器误差均与其最小值相同。 （2）取??3.1416

（3）所有不确定度结果均保留一位有效数字 四 设计题 1 设计要求：

设计测量固体材料铜管随温度变化的微小伸长量。只需用示意图和公式表示设计方案，为准确测量铜管的最小伸长量0.01mm，镜尺组与光杠杆的最短距离为多少米？ 2 可用器材：

加热装置及温控装置 光杠杆 光杠杆常数为50~80mm可调 镜尺组 量程0~30cm 最小值 1mm 钢卷尺 量程0~5m 最小量 1mm 设计如下： 参考答案：

1 统计 2 正态分布 t分布（或学生分布） 3 减速场 频率 4 物光 参考光（或参考光 物光） 干涉图样 5 匀速 2mm 6 分振幅 向上 3 7 电压 时间 R 电压 8 电阻率 电压 9 垂直 平台 10 减少 增加 设计题：

1 画出光杠杆原理图

得分点：光杠杆的放置 加热装置的考虑 待测铜管的考虑 镜尺组的放置 光路的方向 标注符号

2 写出公式 ：?l??x.b 2s3 为准确测量的设计：取b=50mm, ?x?1.0mm 4 s的最小值计算：

s??x.b1.0?50??2.5m 2?l2?0.01计算题：

注：要求所有不确定度结果均保留一位有效数字。取??3.1416

16解：1 d的平均值d??di?29.40mm

6i?1?A?tP61(di?d)2 ?6(6?1)i?1?2.451(0.022?0.022?0.022?0.022)(p?0.95) 30=2.45X0.0073=0.02mm

2?B??20.022?0.022?0.03mm gu??yi?2Ud??20.022?0.032?0.04mm A??B?2 密度??6m6?149.523??11.24(g/cm) 33?d3.1416?2.940?63?149.522230.05?(?0.004)?0.05(g/cm) 33.1416?2.9402.940U????E??11.24X4.1X10?3?0.05(g/cm3)

或U????E??11.24X5X10?3?0.06(g/cm3)

????U??(11.24?0.05)g/cm3(p?0.95)

或????U??(11.24?0.06)g/cm(p?0.95) 另解：U??(3????618mUm)2?(Ud)2?(3Um)2?(4)2 ?m?d?d?d?63?149.522230.05?(?0.004)?0.05(g/cm) 33.1416?2.9402.940

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/kkso.html