大学物理实验绪论课后题答案

习题答案

1. 测读实验数据。

（1） 指出下列各量为几位有效数字，再将各量改取为三位有效数字，并写成标准式。

① 1.0850㎝ ５位 1.08㎝ ② 2575.0g ５位 2.58?103g ③ 3.1415926s ８位 3.14s ④ 0.86429m ５位 0.864m ⑤ 0.0301㎏ ３位 0.0301kg

⑥ 979.436cm?s?2

６位 979cm?s?2

(2) 按照不确定度理论和有效数字运算规则，改正以下错误：

① 0.30m等于30cm等于300mm 。

改正: 0.30m等于30cm等于3.0?10mm.

② 有人说0.1230是五位有效数字，有人说是三位有效数字，请改正并说明原因。 改正: 0.1230是四位有效数字

原因: 以第一个不为零的数字为起点,从左往右数,有几个数字就是几位有效数字.

③ 某组测量结果表示为：

d1=(10.800?0.02)cm

杨氏模量

为什么用公式逐差,而不是相邻两项逐差?

用公式逐差可以充分利用实验数据,避免了数据处理上引入的误差;而用相邻两项逐差(N7-N6)+(N6-N5)+…+(N5-N4),会将相邻的N6,N5,N4…消去,最后仅剩下n7-n1.

声速的测定

声速的测量实验前为什么要调整测试系统的谐振频率?怎样调整谐振频率?

因为在谐振频率下可形成驻波,根据驻波的情况可测量声波的波长,再用波长乘以谐振频率就可以获得声速的大小.保持其他条件不变,仅仅改变信号发生器的输出频率,观察接收到得超声波信号幅度,出现极大值时对应的频率就是谐振频率.

声速的测量实验中用逐差法处理数据的优点是什么?还有没有别的合适的方法可处理数据并且计算λ值?

逐差法处理数据的优点是充分利用已获得的实验数据,如数据偏差较大,可及时发现. 物理中一般应用逐差法处理数据,还没有见过什么特殊的方法.

交流电桥

实验中发现检流计总往一边偏,无法调到平衡,有哪些原因? 1.可能因为选择的倍率不对,损坏了检流计

2.可能是电位差计右盘选择的量程不对,没有和被校正表两边的电压相符 3.可能是接线柱的正负电极接错了 分光计

如何判断物与像在同一平面?如果发现十字像在叉丝前方,该怎样调节

北京理工大学物理实验绪论答案

1. 下面哪种说法正确？D
A. 间接测量结果有效数字位数的多少由测量仪器的精度决定。
B. 间接测量结果有效数字位数的多少由计算器数码显示位数的多少决定。
C. 间接测量结果有效数字位数的多少由所用的单位决定。
D. 间接测量结果有效数字位数的多少由其不确定度决定。
2. 某物理量的测量结果为n=1.6532（0.0007），下面对该结果的解释哪种是正确的？C
A. 表明该物理量的数值有两种可能，即n=1.6525 或n=1.6539 。
B. 表明该物理量的数值是（1.6525，1.6539）区间内的任何值。
C. 表明该物理量的真值有较大的概率位于（1.6525，1.6539）区间内。
D. 表明该物理量的真值不在（1.6525，1.6539）区间内。
3. 在相同的测量条件下，对同一物理量进行多次重复测量，并以各次测量值的算数平均值作为该物理
量的测量结果，以下哪种说法是正确的？B
A. 这样做可以减小系统误差。
B. 这样做可以减小随机误差。
C. 这样做可以得到该物理量的真值。
D. 这只是处理测量数据的一种方法，不能减小误差，与真值也没关系。
4. 以下关于系统误差的说法哪个是正确的？D
A. 系统误差是没有规律的误差。
B. 系统误差

大学物理实验课绪论

大学物理实验

大学物理实验课绪论

大学物理实验课的作用大学物理实验课是高等工科 院校的一门必修基础课程， 院校的一门必修基础课程，是对 学生进行科学实验基本训练， 学生进行科学实验基本训练，提 高学生分析问题和解决问题能力 的重要课程。 的重要课程。物理实验课和物理 理论课具有同等重要的地位。 理论课具有同等重要的地位。大学物理实验2

大学物理实验课绪论

大学物理实验课的任务通过大学物理实验课的学习，学 通过大学物理实验课的学习， 生应在习惯、知识、 生应在习惯、知识、能力三方面达到 如下要求。 如下要求。 (一)培养良好的科学实验素养。 培养良好的科学实验素养。 (二)掌握物理实验理论基础知识, 掌握物理实验理论基础知识, 加深对物理学原理的理解。 加深对物理学原理的理解。 (三)具有相应的实验能力。 具有相应的实验能力。大学物理实验3

大学物理实验课绪论

物理实验基本程序和要求1.实验课前预习 1.实验课前预习(1)预习讲义中与本实验相关的全部内容。 (1)预习讲义中与本实验相关的全部内容。 预习讲义中与本实验相关的全部内容 (2)写出预习报告 实验题目、目的、原理、 写出预习报告( (2)写出预习报告(实验题目、目的、原理、 主要

第一章 质点运动学

1.1 一质点沿直线运动，运动方程为x(t) = 6t2 - 2t3．试求：

（1）第2s内的位移和平均速度；

（2）1s末及2s末的瞬时速度，第2s内的路程； （3）1s末的瞬时加速度和第2s内的平均加速度． [解答]（1）质点在第1s末的位移大小为

x(1) = 6×12 - 2×13 = 4(m)．

在第2s末的位移大小为

x(2) = 6×22 - 2×23 = 8(m)．

在第2s内的位移大小为

Δx = x(2) – x(1) = 4(m)，

经过的时间为Δt = 1s，所以平均速度大小为

v=Δx/Δt = 4(m·s-1)．

（2）质点的瞬时速度大小为 v(t) = dx/dt = 12t - 6t2，

因此v(1) = 12×1 - 6×12 = 6(m·s-1)，

v(2) = 12×2 - 6×22 = 0，

质点在第2s内的路程等于其位移的大小，即Δs = Δx = 4m．

（3）质点的瞬时加速度大小为

a(t) = dv/dt = 12 - 12t，

因此1s末的瞬时加速度为

a(1) = 12 - 12×1 = 0， 第2s内的平均加速度为

a= [v(2) - v(1)]/Δt = [0 –

习 题 四

4-1 质量为m=0.002kg的弹丸，其出口速率为300ms，设弹丸在枪筒中前进所受到的合力F?400?800x9。开抢时，子弹在x=0处，试求枪筒的长度。

[解] 设枪筒长度为L，由动能定理知

1212mv?mv0 22LL8000x 其中A??Fdx??(400?)dx

0094000L2?400L?

9 A? 而v0?0， 所以有：

4000L2400L??0.5?0.002?3002

9400L2?360L?81?0 化简可得：

L?0.45m 即枪筒长度为0.45m。

4-2 在光滑的水平桌面上平放有如图所示的固定的半圆形屏障。质量为m的滑块以初

速度v0沿切线方向进入屏障内，滑块与屏障间的摩擦系数为?，试证明：当滑块从屏障的另一端滑出时，摩擦力所作的功为W?12?2??mv0e?1 2??[证明] 物体受力：屏障对它的压力N，方向指向圆心，摩擦力f方向与运动方向相反，大小为 f??N (1)

另外，在竖直方向上受重力和水平桌面的支撑力，二者互相平衡与运动无关。 由牛顿运动定律 切向 ?f?m

习 题 十 三

13-1 求各图中点P处磁感应强度的大小和方向。

[解] (a) 因为长直导线对空间任一点产生的磁感应强度为：

?0I?cos?1?cos?2? 4?a?I?对于导线1：?1?0，?2?，因此B1?0

4?a2B?对于导线2：?1??2??，因此B2?0

Bp?B1?B2??0I 4?a方向垂直纸面向外。

(b) 因为长直导线对空间任一点产生的磁感应强度为：

?0I?cos?1?cos?2? 4?a?I?I?对于导线1：?1?0，?2?，因此B1?0?0，方向垂直纸面向内。

24?a4?r?I?I?对于导线2：?1?，?2??，因此B2?0?0，方向垂直纸面向内。

24?a4?rB?半圆形导线在P点产生的磁场方向也是垂直纸面向内，大小为半径相同、电流相同的

圆形导线在圆心处产生的磁感应强度的一半，即

1?0I?0I，方向垂直纸面向内。 ?22r4r?I?I?I?I?I所以，Bp?B1?B2?B3?0?0?0?0?0

4?r4?r4r2?r4rB3?(c) P点到三角形每条边的距离都是

d?3a 6?1?30o，?2?150o

每条边上的电流在P点产生的磁感应强度的方向都是垂直纸面向内，大小都是

B0??0I?cos300?co

习 题 十 二 恒定电流

12-1 北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道。求当环中电子电流强度为8mA时，在整个环中有多少电子在运行。已知电子的速率接近光速。

[解] 设储存环周长为l，电子在储存环中运行一周所需时间

t?则

在这段时间里，通过储存环任一截面的电量即等于整个环中电子的总电量，以Q表示，

ll?vc

Q?It?I故电子总数为

lc

QIl8?10?3?240N????4?1010?198eec1.6?10?3?10

12-2 表皮损坏后的人体，其最低电阻约为800?。若有0.05A的电流通过人体，人就有生命危险。求最低的危险电压(国家规定照明用电的安全电压为36V)。 [解] U?IR?0.05?800?40V

12-3 一用电阻率为?的物质制成的空心半球壳，其内半径为R1、外

半径为R2。试计算其两表面之间的电阻。

R21[解]

12-4 一铜棒的横截面积为 20mm?80mm，长为2m，两端的电势差

R??dR???R??1dr1?????2?4??R1R2?4?r?

7为50mV。已知铜的电导率为??5.7?10Sm，铜内自由电子的电荷密度为

1.36?1010Cm3。求：

习 题 十 六

16-1 圆形的平行板电容器，如图所示，极板半径为R，沿极板轴线的长直导线内通有交变电流，设电荷在极板上均匀分布，且???0sin?t，忽略边缘效应，求： (1)极板间的位移电流密度；

(2)电容器内外距轴线均为 r的点b和点a处的磁感应强度的大小(r

[解] (1)由位移电流密度公式jd??D得 ?tjd??D?E ??0?t?t1??????0sin?t???0?cos?t

?0?t?t??0(2)由H?dl??L??D??j?dS得 ?????t??Sa点处，在极板外侧

?D?0，??j?dS?i ?tSi?dqd??R2????R2??0?cos?t dtdt??所以 B?2?r??0i??0??R2??0?cos?t

?0?cos?t 2rb点处，在极板之间j?0

因此 B??0R2?B?dl??0??LS?D?dS??0??0?cos?t?dS??0?0?cos?t??r2 ?t所以 B?

1r?0?0?cos?t??r2??0?0?cos?t 2?r2dE?5.0?1012 dt16-2 上题中，设R＝10cm，充电时极板间电场强度的变化率为

V?m?s?，求：(1)两极板间的位移电流； (2

习 题 十

10-1 卢瑟福实验证明：两个原子核之间的距离小到10?15m时，它们之间的斥力仍遵守库仑定律。已知金原子核中有79个质子，?粒子中有2个质子，每个质子的带电量为

1.6?10?19?27kg。当?粒子与金原子核相距6.9?10?12m时，试C，?粒子的质量为6.68?10求：(1) ?粒子所受的力；(2) ?粒子的加速度。

[解] (1) ?粒子电量2e，金核电量为79e。?粒子所受的库仑力为

F?14??0q1q2r2?14??02e?79e?6.9?10??122?7.64?10?4N

(2) ?粒子的加速度

a?Fm?7.64?106.68?10?4?27?1.14?1023ms

2

10-2 如图所示，真空中一长为L的均匀带电细直杆，总电量为q，试求在直杆延长线上到杆的一端距离为d的点P的电场强度。

[解] 建立如图所示坐标系ox，在带电直导线上距O点为x处取电荷元dq?14??0qLdx，它在P点产生的电场强度为

Ldq?x?2dPxdE??L?d?14??0qL?L?d?x?2dx

0dx则整个带电直导线在P点产生的电场强度为

E??0L14??0qL?L?dq?x?2dx?14??0qd?L?d?

故E?4?