大学物理实验牛顿环思考题答案

大学物理实验思考题答案大全

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

“大学物理实验”思考题 1. 什么是测量误差，从形成原因上分哪几类？A 类和B 类不确定度指什么？试举例（比如导线直径的测量）计算分析说明。

测量结果和实际值并不完全一致，既存在误差。 误差分为系统误差，随机误差，粗大误差。

A类不确定度：在同一条件下多次重复测量时，由一系列观察结果用统计分析评定的不确定度。

B类不确定度：用其他方法（非统计分析）评定的不确定度。

2. 就固体密度的测量实验来分析间接测量结果与不确定度。

3. 螺旋测微器、游标卡尺、读数显微镜都是测量长度的工具，试具体各举一个例子详细说明这些仪器是如何读数的？另外，在螺旋测微器实验中，为什么要关注零点的问题？如何来进行零点修正呢？

螺旋测微器:螺旋测微器的精密螺纹的螺距是0.5mm,可动刻度有50个等分刻度,可动刻度旋转一周,测微螺杆可前进或后退0.5mm,因此旋转每个小分度,相当于测微螺杆前进或推后0.5/50=0.01mm.

游标卡尺：以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数．看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线（不用管是第几条刻线）对齐，由游标上读出毫米以下的小

数．总的读数为毫米整数加上毫米小数. 读数显微镜与螺旋测微器类似

4. 图线法、逐差法、最小二乘法都是

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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

（1）牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？

中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。 当有半波损失时为暗纹，没有半波损失时为亮纹。

（2）实验中为什么用测量式 R?Dm?Dn224(m?n)?，而不用更简单的R?rk2K?函数关系式求出R值？

因为用后面个关系式时往往误差较大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触，接触压力会引起局部形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k环环直径Dk，由rk 2 =kλR可知Dk 2=4Rλk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm和Dn(m>n),求其平方差即为

Dm2-Dn2=4(m-n)Rλ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ

(3) 在本实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？

①牛顿环中心是亮斑而非暗斑。

②测各个Dm时，叉丝交点未通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正

（1）牛顿环的中心在什么情况下是暗的，在什么情况下是亮的？

中心处是暗斑，这是因为中心接触处的空气厚度，而光在平面玻璃面上反射时有半波损失，所以形成牛顿环中心处为暗斑(用反射光观察时)。当没有半波损失时则为亮斑。 当有半波损失时为暗纹，没有半波损失时为亮纹。

（2）实验中为什么用测量式 R?Dm?Dn224(m?n)?，而不用更简单的R?rk2K?函数关系式求出R值？

因为用后面个关系式时往往误差较大，原因在于凸面和平面不可能是理想的点接触，接触压力会引起局部形变，使接触点成为一个圆面，干涉环中心为一暗斑，所以无法确定环的几何中心。所以比较准确的方法是测量干涉环的直径。测出个对应k环环直径Dk，由rk 2 =kλR可知Dk 2=4Rλk,又由于灰尘等存在，是接触点的dk≠0，其级数也是未知的，则是任意暗环的级数和直径Dk难以确定，故取任意两个不相邻的暗环，记其直径分别为Dm和Dn(m>n),求其平方差即为

Dm2-Dn2=4(m-n)Rλ,则R=(Dm2-Dn2)/4(m-n) λ

(3) 在本实验中若遇到下列情况，对实验结果是否有影响？为什么？

①牛顿环中心是亮斑而非暗斑。

②测各个Dm时，叉丝交点未通过圆环的中心，因而测量的是弦长而非真正

大学物理实验教材课后思考题答案

一、 转动惯量：

1．由于采用了气垫装置，这使得气垫摆摆轮在摆动过程中受到的空气粘滞阻尼力矩降低至最小程度，可以忽略不计。但如果考虑这种阻尼的存在，试问它对气垫摆的摆动（如频率等）有无影响？在摆轮摆动中，阻尼力矩是否保持不变？

答：如果考虑空气粘滞阻尼力矩的存在，气垫摆摆动时频率减小，振幅会变小。（或者说对频率有影响，对振幅有

影响）

在摆轮摆动中，阻尼力矩会越变越小。

2．为什么圆环的内、外径只需单次测量？实验中对转动惯量的测量精度影响最大的是哪些因素？

答：圆环的内、外径相对圆柱的直径大很多，使用相同的测量工具测量时，相对误差较小，故只需单次测量即可。

（对测量结果影响大小）

实验中对转动惯量测量影响最大的因素是周期的测量。（或者阻尼力矩的影响、摆轮是否正常、平稳的摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的角度是否合适等）

3．试总结用气垫摆测量物体转动惯量的方法有什么基本特点？

答：原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量方便、最大限度的减小了阻尼力矩。

三、 混沌思考题 1.

有程序（各种语言皆可）、K值的取值范围、图 +5分 有程序没有K值范围和图 +2分 只有K值范围 +1分 有图和K值范

用霍耳法测螺线管的磁场

[思考题] 一、填空题

1、霍耳效应是由于在磁场是受到力的作用而产生的。霍耳电压的大小与和成正比，霍耳电场方向为的方向。

2、实验公式B＝式中各符号代表的物理意义是：B为；VH为；KH为；I为，又称为。

3、用霍耳效应测量螺线管的磁感应强度，为了减少或消除各种副效应带来的误差，通常采用的方法是改变和中的电流，保持和中的电流，用四次测量霍耳电压的之平均值，做为被测霍耳电压的平均值。

4、如果霍耳元件中的灵敏度KH已知，利用VH＝KH·I·B来测定未知磁场B，在确定的和条件下，实际测出的P、S两端的电压V，不仅包括还应包括。 5、在霍耳元件测磁场中，改变控制电流I的方向时要扳动；改变磁场方向时要扳动，测量霍耳电压，电位差计调RX总不能使检流计光标指零时要扳动，线路没有其它问题。 二、选择题

1、利用霍耳效应测量磁感强度，这种实验方法属于（） A、比较法；B、模拟法；C、转换测量法；D、放大法。

2、霍耳电压的计算公式VH＝KH·I·B要求霍耳元件平面必须与被测磁场垂直，否则测出的VH将（）

A、 变大；B、变小；C、不变；D、不定。

3、在测量霍耳电压中，假定已测过V1（＋I，＋B）后，测V2（－I，＋B）要改变霍耳元件中

金属线胀系数的测定

1.为什么要在温度和千分表稳定的时候读数？

测定固体的线性膨胀系数时，温度会逐渐上升，并超越你设定的温度值，再继续等待，温度会降低，直至温度稳定至千分表10秒钟不转动一格，再读数，能减小系统误差。

2.隔热棒的作用是什么？与被测物接触的一端为什么是尖的？

隔热和力的传递作用,做成尖的，接触面积最小民间小样品与千分表的热传递。隔热和力的传递作用。一端是尖的，是减少样品与测量设备(千分尺)的热传递,保证千分尺测试到的就是样品的受热伸长量.

3.为什么被测物体与千分表探头需保持在同一直线？

只有受力在同一直线，千分表才能测出样品的真实伸长量，否则只是伸长量的分量。

4.两根材料相同，粗细、长度不同的金属棒，在同样的温度变化范围内，他们的线膨胀系数是否相同？

线膨胀系数是材料的属性，只要是同一材料就一样。

落球法液体粘滞系数测量

1.斯托克斯公式的应用条件是什么?本实验是怎样去满足这些条件的?又如何进行修正的?

无限宽广的液体，无涡流，液体静止，小球刚性，表面光滑，恒温条件，无初速

度下落，匀速过程满足该公式；

本实验采用刚性小球，使小球的半径远小于液面，体积可忽略不计，放入小球时尽量轻来满足公式适用条件；

修正：d/2R。前乘修正系数2.4；d/2h前乘修

大学物理实验教材课后思考题答案

一、 转动惯量：

1．由于采用了气垫装置，这使得气垫摆摆轮在摆动过程中受到的空气粘滞阻尼力矩降低至最小程度，可以忽略不计。但如果考虑这种阻尼的存在，试问它对气垫摆的摆动（如频率等）有无影响？在摆轮摆动中，阻尼力矩是否保持不变？

答：如果考虑空气粘滞阻尼力矩的存在，气垫摆摆动时频率减小，振幅会变小。（或者说

对频率有影响，对振幅有影响）

在摆轮摆动中，阻尼力矩会越变越小。

2．为什么圆环的内、外径只需单次测量？实验中对转动惯量的测量精度影响最大的是哪些因素？

答：圆环的内、外径相对圆柱的直径大很多，使用相同的测量工具测量时，相对误差较小，

故只需单次测量即可。（对测量结果影响大小）

实验中对转动惯量测量影响最大的因素是周期的测量。（或者阻尼力矩的影响、摆轮是否正常、平稳的摆动、物体摆放位置是否合适、摆轮摆动的角度是否合适等） 3．试总结用气垫摆测量物体转动惯量的方法有什么基本特点？

答：原理清晰、结论简单、设计巧妙、测量方便、最大限度的减小了阻尼力矩。

三、 混沌思考题 1.

有程序（各种语言皆可）、K值的取值范围、图 +5分 有程序没有K值范围和图 +2分 只有K值范围 +1分 有图和K值范

大学物理实验报告答案报 答 大全（实验数据及思考题答案全包括）全 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

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 U/V 1

U

根据欧姆定律， R = ，如测得 U 和 I 则可计算出 R。值得注意的是