大物实验

大物实验思考题顺序气垫（碰撞、速度加速度）霍尔磁阻pn结声速杨氏弦音落体单摆进位：四舍六入，五凑偶不确定度：测量结果平均值为2.1445cm，其标准不确定度计算结果为0.0124cm，最后写成（2.144±0.013）cm1.不确定度有效数字的第一位是1或2的话，有效数字保留2位，第一位是其他的话保留一位，所以这里0.0124应该写成0.013（只进不舍）；2.平均值和不确定度的小数点后的位数要一样，因为不确定度是0.013，小数点后3位，所以平均值应该写成2.144（四舍六入五凑偶）误差：百分误差1-2位误差分类在数值计算中，为解决求方程近似值的问题，通常对实际问题中遇到的误差进行下列几类的区分：模型误差在建立数学模型过程中，要将复杂的现象抽象归结为数学模型，往往要忽略一些次要因素的影响，对问题作一些简化。因此数学模型和实际问题有一定的误差，这种误差称为模型误差。测量误差在建模和具体运算过程中所用的数据往往是通过观察和测量得到的，由于精度的限制，这些数据一般是近似的，即有误差，这种误差称为测量误差。截断误差由于实际运算只能完成有限项或有限步运算，因此要将有些需用极限或无穷过程进行的运算有限化，对无穷过程进行截断，这样产生的误差成为截断误差。舍入误差在数值计算过程中，由于计算工具的限制，我们往往对一些数进行四舍五入，只保留前几位数作为该数的近似值，这种由舍入产生的误差成为舍入误差。抽样误差抽样误差：是指样本指标和总体指标之间数量上的差别，例如抽样平均数与总体平均数之差、抽样成数与总体成数之差（p-P）等。抽样调查中的误差有两个来源，分别为：（1）登记性误差，即在调查过程中，由于主客观原因而引起的误差。（2）代表性误差，即样本各单位的结构情况不足以代表总体特征而引起的误差。气垫实验1请标出下图中挡光片的挡光距离。在气垫导轨实验中，在滑块上安装U型挡光片时应注意什么？（4分）应注意每块挡光片前端始终对齐滑块前端2.如何检查气垫导轨是否水平？（4分）有两种方法，静态调平法动态调平法静态调平法：接通气源，调整支脚螺钉，直到滑块在导轨任意位置上基本保持静止不动，或不总是向同一个方向滑动。要在导轨上选取多个位置做调整。动态调平法：接通电源，毫秒计功能选在“S2”档，两个光电门安装间距不小于30cm，滑块装上挡光片，气垫导轨通气后，让滑块以一定的速度匀速向一个方向滑动，先后通过光电门G1和G2，计时器分别记下滑块通过光电门时间⊿t1和⊿t2应基本相等。3.气垫导轨在使用中气压过小会产生什么影响？气压过大会产生什么影响？（4分）气压过小，可能不能完全支撑物体，则物体压在导轨上而增大摩擦；气压过大，可能把物体吹离导轨，不能正常工作。4.速度测量实验中，采用外推作图法测量瞬时速度，请问这种测量法适用于何种运动？请推导说明。（13分）匀变速直线运动思考题检查气垫导轨是否水平有几种方法?（题目2）气垫导轨上做力学实验的特点？极大地减少在力学实验中由于摩擦力而出现的较大误差。试验中使用挡光板的宽度不能很窄，例如0.5mm,为什么？如果挡光板过窄，测得的△t数值小误差大，测得的数据可能十分相近，甚至完全相同。题库51．下列说法正确的有：()A：气垫导轨的静态调平要求滑快在导轨上作匀速运动；B：气垫导轨的动态调平要求滑快在导轨上作匀速运动；C：验证牛顿第二定律时应保持系统所受外力不变，而系统质量改变；D：验证牛顿第二定律时应保持系统质量不变，而系统所受外力改变；答案：（BD）71．气垫导轨实验装置虽然消除了接触摩擦，但在验证牛顿第二定律时，仍有一定的误差，其误差的主要来源有,，,等。答案：（）、（）、（）、（）72．气垫导轨装置的最大优点是，从而使力学系统处于阻力可忽略的状态。测量滑块某时刻的瞬时速度，实际上是测量滑块在某一小段时间内的速度。答案：（摩擦很小）、（平均）73．已知气轨两底脚水平高度差H=15.000.02mm，间距L=80.00.5cm，滑块在此气轨上自由下滑的加速度a=0.1850.005m/s2则g=m/s2答案：（）74．气垫导轨进行力学实验可以最大限度地减少___________的影响，它主要有导轨、___________和___________三部分组成。答案：（阻力）、（气垫）、（滑块）（2019年1月2日）当△s-0，求得瞬时速度，如何保证无论△s取多大，测得瞬时速度均相等？速度与加速度实验中，计算理论加速度，需要测量哪些量？》e,R分别代表什么?非完全弹性碰撞时e的范围为多少，为什么？霍尔磁阻1.在霍尔效应实验中，如何消除或减少附加电势的影响？（3分）答：使用对称测量法2.什么叫磁阻效应？（3分）答：是指某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象，是载流子在磁场中受到洛伦兹力而产生的3.在不改变电流（通过霍尔片）、磁场的情况下，如何有效地提高磁阻效应？（5分）将导体中垂直于B和Is方向上即横向电势差UH的方向上短路，磁阻效应将更加明显4.下图为某磁敏电阻在室温下的电阻比值-磁感应强度特性曲线，其中RB、R0分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值.（磁敏电阻在无磁场时阻值R0=150Ω）正确连线后，将磁敏电阻置于待测磁场中，测量数据如下表:123456U（v）0.000.450.921.501.792.71A（mA）0.000.300.601.001.201.80（1）根据上表可求出磁敏电阻的测量值RB=1500结合上图可求知待测磁场的磁感应强度B=0.9T.（每空5分）第一空（R=U(平均)/A(平均),有效位数3）（加法运算，有效位到末位数数量级最大的，乘除运算，有效位为取位数最少的）第二空找到图中RB/R0=1500/150=10的点，得到B（2）试结合上图简要回答，磁感应强度B在0～0.2T和0.4～1.0T范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？（4分）答：在0～0.2T范围内，电阻变化率正比于B的二次方；在0.4～1.0T范围内，电阻变化率与磁感应强度呈线性关系。思考题（霍尔效应）1什么是霍尔效应？采用霍尔效应测量磁场时需要测量哪些物理量？霍尔效应是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力的作用而引起的偏转，把通有电流Is的半导体（霍尔片）置于磁场B中，磁场B垂直于电流Is方向，则在导体中垂直于B和Is的方向上将出现一个横向电势差UH这个现象称为霍尔效应。需要测量霍尔电压，电压间距离，运动电荷速率2使用霍尔效应测量磁场时，如何消除其副效应的影响？（题目1）3如何判断霍尔元件的法向与磁场方向是否一致，它对结果有何影响？朝两个方向偏转霍尔元件的方向，如果电位差都减小，说明B与法线一致，磁场偏离霍尔元件测量到磁场为Bcos（cita）B为磁场，cita为法向与磁场之间的夹角。影响：产生误差,UH偏小（磁阻效应）1磁阻效应是怎样产生的，磁阻效应和霍尔效应有何内部联系？某些金属半导体的载流子在磁场中受到洛伦兹力，与霍尔电场产生的电场刚好平衡，一些速度小的载流子沿霍尔方向偏转，一些速度大的载流子沿洛伦兹力方向偏转，从而使外加电场方向的电流密度减小，导致电阻增大，称为磁阻效应霍尔效应导致金属或半导体电阻增大的现象，表现为磁阻效应，霍尔效应是本质。2实验时为何要保持霍尔工作电流和流过磁阻元件的电流不变？遵循单一变量原则，使其他因素不影响到B与R/R(0)的关系，以得到单一变量的关系曲线。3不同磁场强度时，磁阻传感器的电阻值与磁感应强度的关系有何变化？当外加磁场较弱时，电阻相对变化率正比于磁感应强度的平方，随磁场的加强，与磁感应强度B呈线性函数的关系，当外加磁场超过特定值时，与磁感应强度B的响应会趋于饱和。磁阻传感器的电阻值与磁场的极性和方向有何关系?磁场反向时，励磁电流发生变化，磁阻传感器电阻只发生很小的变化，可以认为磁阻效应对外加磁场的极性不灵敏,即正负磁场对其作用相似。题库32.用霍尔法测磁感应强度时，霍尔片上除了不等势电压外，还存在由热电效应和热磁效应引起的各种副效应，这些副效应大多通过____________方法，即改变_________和___________的方向加以消除。如果电流沿X轴方向，磁场沿Z轴方向，由在Y轴方向测得的霍尔电压可推知霍尔电场沿Y轴正向，则此霍尔元件是由＿＿＿＿（填N型或P型）半导体材料制造的。答案：（对称测量法）、（磁场）、（电流）、（P型）（2019年1月2日）1画出磁阻效应的图，结合说明磁阻效应原理。2画uh-Is图，求kh1.声速测量实验中，如何调节超声换能器共振（谐振）？为什么要进行共振调节？（10分）保持其他条件不变,缓慢移动s2到振幅较大时,调节频率f，使图形幅度最大，当看到示波器显示的驻波波形幅度最大时,认为超声换能器处于共振状态.因为谐振时超声波的发射和接收效率均达到最高2.简述PN结如何形成的？（10分）有大量空穴和很少电子的p型半导体在与多数载流子是电子的n型半导体“接触”后，由于电子和空穴密度差的存在，将使电子自n区向p区扩散，空穴自p区向n区扩散，结果在交界处形成电荷区，这就是pn结。3.在PN结正向压降温度特性研究实验中，如何判断温度、电压传感器是否同步？（5分）Pn结正向电压UF与被测温度T之间近似线性关系，随着温度升高，正向电压下降，表现出负的温度系数，则温度与电压传感器同步思考题（PN）1PN结是怎么形成的，有哪些基本特性?有大量空穴和很少电子的P型半导体在与多数载流子是电子的N型半导体“接触”后，由于电子和空穴密度差的存在，将使电子自N区向P区扩散，空穴白P区向N区扩散，结果在交界处形成电荷区，这就是PN结。单向导通，反向饱和漏电或击穿导体。2PN结测温的原理和条件是什么?当正向电流IF,取一恒定小电流时，PN结正向电压V,与被测温度T之问近似呈现一定的线性关系;且随着温度的升高，正向电压将下降，表现出负的温度系数，这就是温锹二极管测温的基本原理。3测△U-T曲线为何按△U的变化读取T，而不是按自变量T的变化读取△U?实验过程中T的变化相对比较快，并且变化不稳定，容易造成较大的误差(声速)1为什么要在共振状态下测声速？如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？（题目1）2为何两个换能器的端面要互相平行？如果换能器不平行,会导致两个换能器上不同位置的距离不同,导致反射波相位有差别,不能得到准确的结果,也就是读到的距离与声波经过的距离不等.3相位比较法的理论依据是什么？如何连接仪器？接收头接收声波进行声电转换，接收头电信号送入示波器的Y轴，发射头电信号送入示波器的X轴，这两种电信号在示波器中进行互相垂直的简谐振动合成形成李萨如图形，其形状随两个正弦信号的频率和相位差的改变而改变信号源连接到压电陶瓷换能器S1，构成超声波发射器；而压电陶瓷换能器S2则作为声波的接收器4声速测量中共振干涉法、相位法有何异同?共振法是波的干涉，两列波相互作用后形成一个新的信号，相位法则不同，两列波依然单独存在:共振法中振动与时间相关，而相位法与时间无关。相位比较法实验中，两个相邻的同斜率的直线所对应的相位差为多少，波长差是多少?相位差为2π，波长差为λ。时差法实验中，随着发射端与接收端距离的变大，会存在信号的衰减及测量值的跳变，应如何避免?移动换能使测量距离变大，由于声波的衰诚可能导致测量时间值出现跳变，则应顺时针方向微调“接收放大”旋钮，以补偿信号的衰减:反之测量距离变小时，如果测量时间值出现跳变，则应逆时针方向微调”接收放大”旋钮，以使计时器能正确计时。题库3．在观察李萨如图形时，使图形稳定的调节方法有：（）A：通过示波器同步调节，使图形稳定；B：调节信号发生器的输出频率；C：改变信号发生器输出幅度；D：调节示波器时基微调旋扭，改变扫描速度，使图形稳定。答案：（D）133．声速与温度有关吗？____________答案：（有关）90．声速的测定思考题（1）本实验处理数据时，用逐差法求波长、试说明有什么优点，其物理意义是什么？（2）如果信号发生器的频率未调整到谐振状态，对测量结果会不会影响？为什么？（3）是否可以用此方法测定超声波在其他媒质（如液体和固体）中的传播速度？解：（