“物理实验的基础知识”练习题

1物理实验练习题及答案一、基础知识部分1、下列几种情况各属于哪一类误差？①天平零点不准；②电表的接入误差；③检流计零点漂移；④电压起伏引起电表读数不准。答：（1）和（2）属于系统误差；（3）和（4）属于随机（偶然）误差2、有甲、乙、丙、丁四人，用螺旋测微计测量一钢球的直径，各人所得的结果是：甲为（1.2832±0.0002）cm；乙为（1.283±0.0002）cm；丙为（1.28±0.0002）cm；丁为（1.3±0.0002）cm，问哪个人表示得正确？其他人的结果表达式错在哪里？答：甲的测量结果表达式正确。其他人的测量结果中未将近真值保留至误差所在位（螺旋测微计的仪器误差在104cm的量级）。3、用米尺测量一物体长度，测得的数值为98.98cm、98.94cm、98.96cm、98.97cm、99.00cm、98.95cm及98.97cm，试求其平均值、合成不确定度及相对不确定度，并给出完整的测量结果。解：L=7iL=98.97（cm）,LS=)1()(2nnLLi=0.008（cm）本测量用的是米尺，其仪=3仪=305.0=0.029(cm)合成不确定度22,仪LLcSu=0.03(cm)Er,L=LuLc,=0.03%于是可给出最后的测量结果为：L=LLcu,=98.970.03(cm),Er,L=0.03%4、一个铅质园柱体，测得其直径为d＝2.040±0.001cm，高度为h＝4.120±0.001cm，质量为m＝149.10±0.05g（式中不确定度均为合成不确定度）。试求：①铅的密度ρ；②铅密度的合成不确定度及相对不确定度；③表示出ρ的测量结果。解：=hdm24=120.4040.2142.310.14942=11.078(g/cm3)2,2,22,,2hrdrmrrEEEE=2222)120.4001.0()040.2001.0(2)10.14905.0(=0.00106=0.1%2,cu=×Er,=0.011=0.02(g/cm3)最后的结果表达式为：=,cu=11.080.02(g/cm3),Er,=0.1%5、按照误差理论和有效数字运算法则改正以下错误：①m＝（25.355±0.02）g；②V＝（8.931±0.107）cm3；③L＝（20500±400）km；④L＝28cm＝280mm；⑤有人说，0.02070有五位有效数字，有人说有四位有效数字，也有人说只有三位有效数字，请给出正确答案并说明原因；⑥S＝0.0221×0.0221＝0.00048841；⑦N＝400×1500/(12.60－11.6)＝600000。解：（1）m=（25.360.02）g（2）V=（8.90.1）cm3（3）L=(2.050.04)×104Km（4）L=28cm=2.8×102mm（5）0.02070有4位有效数字。因测量结果中第1个非零数字（从左往右数）后出现的所有数字（包括0）均是有效数字）。（6）S=0.0221×0.0221=4.88×104（7）N=6.1160.121500400=6.0×1056、写出下列测量关系式的合成不确定度的传递公式①N＝2x－4y＋3z其中x＝x±uc,x，y＝y±uc,y，ｚ＝z±uc,z②g＝4π２L／T２，其中L＝L－±uc,L，T＝T－±uc,T③N＝(x－y)/(x＋y)其中ｘ＝x±uc,x，ｙ＝y±uc,y解：(1)Ncu,=2,2,2,91614zcycxcuuu，Er,N=NuNc,(2)Er,g=2,2,4TrLrEE,gcu,=Er,g×g=gTuLuTcLc2,22,)(2)((3)Ncu,=2,22,2)()(ycxcuyNuxN=2,222,22])(2[])(2[ycxcuyxxuyxy=22,22,2)(2yxuxuyycxc,Er,N=NuNc,73①98.754＋1.3；②107.50－2.5；③111×0.100；④76.000/(40.00-2.0)；⑤)001.000.1()0.3103()3.1630.18(00.50；⑥0.1100.110)0.7700.78()412.46.5(0.100；⑦已知y＝tgθ，θ＝±uc,θ＝44°47′±0°02′，求y。解：(1)98.754+1.3=100.0(2)107.50-2.5=105.0(3)111×0.100=11.1(4)0.200.40000.76=0.38000.76=2.00(5))001.000.1()0.3103()3.1630.18(00.50=00.11000.200.50=1.0(6)1.1190.1101.90.1100.1100.10.100.1000.110)0.7700.78()412.46.5(0.100(7)y=tg=4744tg=0.992465ycu,=,2cos1cu='4744cos12×602×180=0.00115=0.002于是y=yycu,=0.992002.0%2.0%100992.0002.0%100,,yuEycyr8、用一只0.5级电压表（满刻度为150格）去测一电阻两端的电压，量程选用75mV，此时电表指针指在137格整刻度处，求：①电表的仪器误差；②该电压值的测量结果。解：仪量程×准确度等级%=75×0.5%=0.375（mV）=0.38(mV)）（仪仪mV3.0216.0338.03uujc,U测=）（mV5.680.751500.137测量结果为：U=）（测mV3.05.68uUj二、实验项目部分密度的测量⑴用静力秤衡法测固体密度，在秤浸入液体中的固体质量时，能否让固体接触烧杯壁和底部，为什么？⑵在测量时如果比重瓶①装满水，内有气泡；②装满水和固体，内有气泡。试分别讨论实验结果偏大还是偏小？⑶如要测定一块任意形状的石蜡的密度，试选择一种实验方法，写出测量的步骤。⑷若已精确地知道砝码组里质量最大的一个砝码的真实值，能否通过它来校准整4个砝码组？若知道砝码组中任一个砝码的精确值呢？能行吗？拉伸法测杨氏模量⑴仪器调节的步骤很重要，为在望远镜中找到直尺的象，事先应作好哪些准备，试说明操作程序。⑵如果在调节光杠杆和镜尺组时，竖尺有5度的倾斜，其它都按要求调节。问对结果有无影响？影响多大？如果竖尺调好为竖直而小镜有5度的倾斜，对结果有无影响？⑶本实验中各个长度量用不同的仪器来测量是怎样考虑的，为什么？⑷利用光杠杆把测微小长度△L变成测D等量，光杠杆放大率为2D／l，根据此式能否以增加D减少1来提高放大率？这样做有无好处？有无限度？应怎样考虑这个问题？⑸试试加砝码后立即读数和过一会读数，读数值有无区别，从而判断弹性滞后对测量有无影响。由此可得出什么结论？弦振动的研究⑴驻波有什么特点？在驻波中波节能否移动，弦线有无能量传播？⑵如砝码有摆动，会对测量结果带来什么影响？焦利氏秤测液体的表面张力系数⑴焦利氏秤的弹簧为什么做成锥形？⑵实验中应注意哪些地方，才能减小误差？落球法测液体的粘滞系数⑴本实验中可能引起误差的因素有哪些？⑵本实验所采用的测液体粘滞系数的方法是否对一切液体都适用？分光计调整⑴调节分光计时所使用的双面反射平面镜起了什么作用？能否用三棱镜代替平面镜来调望远镜？5迈克尔逊干涉仪⑴测He-Ne激光波长时，要求n尽可能大，为什么？对测得的数据应采用什么方法进行处理？⑵如果把干涉仪中的补偿板B去掉，会影响到哪些测量？哪些测量不受影响？