2025年專升本大學(xué)物理實驗操作（附答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、用單擺測量重力加速度。簡述測量步驟，列出需要測量的物理量，并寫出重力加速度g的計算公式。說明如何減小測量誤差。二、用雙棱鏡干涉測量光波波長。簡述實驗原理，列出需要測量的物理量，并寫出光波波長λ的計算公式。說明測量中應(yīng)注意哪些問題以減小誤差。三、用惠斯通電橋測量未知電阻Rx的阻值。簡述測量步驟，說明如何選擇合適的橋臂電阻以提高測量精度。寫出電阻Rx的計算公式。四、用示波器觀察交流電信號的波形。簡述在示波器上獲得清晰、穩(wěn)定波形的主要調(diào)節(jié)步驟。說明如何測量交流電信號的電壓峰峰值和頻率。五、將一個待測電阻Rx接入電路中，用電壓表和電流表測量它的阻值。簡述測量步驟，列出需要測量的物理量，并寫出電阻Rx的計算公式。說明這種測量方法的適用范圍和可能存在的誤差來源。六、簡述楊氏模量測量實驗中，如何調(diào)節(jié)實驗裝置以獲得清晰的干涉條紋？說明楊氏模量E的計算公式，并指出實驗中主要的系統(tǒng)誤差來源有哪些。七、簡述用分光計測量棱鏡折射率的實驗原理。列出需要測量的物理量，并寫出棱鏡材料折射率n的計算公式。說明測量中如何保證測量的準(zhǔn)確性。八、簡述熱學(xué)實驗中，測量物體比熱容的實驗原理。說明需要控制哪些物理量，以及如何測量所需的物理量。寫出比熱容c的計算公式，并指出實驗中可能影響測量結(jié)果的主要因素。試卷答案一、測量步驟：1.安裝單擺，測量擺線長度L（從懸點到小球球心）；2.測量小球直徑d，計算小球半徑r=d/2；3.讓小球在平衡位置附近做小角度（<5°）擺動，用秒表測量連續(xù)多次（如30-50次）全振動的時間T；4.計算周期T0=T/N；5.用公式g=4π2L(1+r/L)2/T2計算（若r<<L，則簡化為g=4π2L/T2）。需要測量的物理量：擺線長度L、小球直徑d、全振動次數(shù)N、全振動總時間T。計算公式：g=4π2L(1+r/L)2/T2（或g=4π2L/T2）。減小誤差方法：1.保證擺長L測量準(zhǔn)確，特別是小球半徑r的測量；2.采用累積法測量周期T，減小計時誤差；3.保證擺角小，確保單擺做簡諧運動；4.選擇密度大的擺球，減小空氣阻力影響。二、實驗原理：利用雙棱鏡的干涉原理，通過測量干涉條紋的間距和已知量（雙棱鏡間距、棱鏡頂角、透鏡焦距）來計算光波波長。光的波動性導(dǎo)致來自雙棱鏡兩個虛光源的光波相干，形成干涉條紋。需要測量的物理量：干涉條紋的間距Δx、雙棱鏡到屏的距離D、雙棱鏡的兩個棱鏡間的距離d、透鏡的焦距f。計算公式：λ=(d/4f)*Δx*D。測量中應(yīng)注意問題：1.保證光源、雙棱鏡、透鏡、屏共軸；2.調(diào)節(jié)好光源和雙棱鏡，獲得清晰的干涉條紋；3.準(zhǔn)確測量條紋間距Δx，可使用測微目鏡；4.準(zhǔn)確測量D和d的值。三、測量步驟：1.連接電路，將待測電阻Rx、標(biāo)準(zhǔn)電阻箱R、檢流計G、電源E、開關(guān)S按照惠斯通電橋電路連接；2.選擇合適的橋臂電阻（通常使R和Rx的阻值在相似數(shù)量級），合上開關(guān)S；3.調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，直到檢流計G的指針接近零（橋路平衡）；4.記錄此時電阻箱的阻值R。需要測量的物理量：平衡時電阻箱的阻值R。計算公式：Rx=R。選擇合適橋臂電阻以提高精度：選擇R和Rx的阻值接近，且盡量大，使檢流計指針偏轉(zhuǎn)較小，讀數(shù)更準(zhǔn)確。通常采用試探法，先根據(jù)Rx大小預(yù)估R的數(shù)量級。減小誤差方法：選擇穩(wěn)定性好的電源和檢流計；多次測量取平均值；保證連接導(dǎo)線電阻小且穩(wěn)定。四、獲得清晰、穩(wěn)定波形的主要調(diào)節(jié)步驟：1.調(diào)節(jié)亮度旋鈕，使光跡清晰；2.調(diào)節(jié)聚焦旋鈕，使光跡纖細(xì)；3.調(diào)節(jié)X、Y軸位移旋鈕，使波形位于屏幕中央；4.選擇合適的AC/DC輸入耦合方式；5.調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)（V/div）和水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)（Time/Div）使波形幅度和掃速合適；6.最重要的，調(diào)節(jié)掃描同步旋鈕（或觸發(fā)源選擇、觸發(fā)電平），使波形穩(wěn)定顯示。測量電壓峰峰值和頻率：1.測量電壓峰峰值：將垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)開關(guān)置于適當(dāng)位置，使波形幅度適中，從刻度尺上讀出波形高度H格數(shù)，計算峰峰值Vp-p=H*(V/div)*10（或1,2,5等，根據(jù)衰減倍率）。2.測量頻率：將水平偏轉(zhuǎn)因數(shù)開關(guān)置于適當(dāng)位置，使一個或幾個周期清晰地顯示在屏幕上，從刻度尺上讀出水平方向一個周期所占的格數(shù)N格，計算頻率f=1/(N*(Time/Div))。五、測量步驟：1.按照電路圖連接電路，將待測電阻Rx、電壓表V、電流表A、電源E、開關(guān)S串聯(lián)接入電路（電壓表并聯(lián)在Rx兩端）；2.合上開關(guān)S；3.讀取電壓表V的示數(shù)U和電流表A的示數(shù)I。需要測量的物理量：電壓U、電流I。計算公式：Rx=U/I。適用范圍：適用于Rx阻值遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，或遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻的情況。誤差來源：1.電流表有內(nèi)阻，測量電流時存在電壓降，導(dǎo)致測得的Rx值偏大（實際Rx=U/I，測量值約等于U/(I-U/R_A)）；2.電壓表有內(nèi)阻，測量電壓時電流會分流，導(dǎo)致測得的Rx值偏?。▽嶋HRx=U/I，測量值約等于(U-U_V)/I=U/I-U_V/I，其中U_V為電壓表分壓）；3.讀數(shù)誤差；4.電源電壓波動。六、調(diào)節(jié)裝置獲得清晰、穩(wěn)定干涉條紋方法：1.調(diào)節(jié)目鏡，看清叉絲；2.調(diào)節(jié)平行光管，使其出射平行光（通過燈絲調(diào)整和狹縫寬度調(diào)節(jié)）；3.調(diào)節(jié)載物臺，使光柵（或雙棱鏡）平面大致垂直于平行光管主光軸；4.旋轉(zhuǎn)載物臺，使光柵（或雙棱鏡）主截面與狹縫平面垂直，此時可觀察到干涉條紋；5.調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡，對焦清晰，并使叉絲與條紋無視差；6.微調(diào)光柵（或雙棱鏡）傾斜度，使干涉條紋清晰且數(shù)量適中。楊氏模量E的計算公式：E=16mgLd2/(πd?d?λ)（其中m為金屬絲質(zhì)量，L為金屬絲原長，d為金屬絲直徑，d?為觀察屏到金屬絲的距離，d?為觀察屏到標(biāo)尺的距離，λ為光波波長）。主要系統(tǒng)誤差來源：1.擺長L測量不準(zhǔn)；2.金屬絲直徑d測量不準(zhǔn)；3.光程差測量誤差（d?,d?及λ測量誤差）；4.空氣浮力影響；5.橫向熱脹冷縮影響（若未考慮）；6.擺動過程中空氣阻力。七、實驗原理：利用分光計精確測量入射光和出射光之間的偏向角，根據(jù)最小偏向角法原理，當(dāng)棱鏡的折射角等于最小偏向角時，入射光和出射光位于法線兩側(cè)且對稱，此時棱鏡材料的折射率n等于入射角（或出射角）的正弦值。需要測量的物理量：最小偏向角δm，棱鏡材料的頂角A。計算公式：n=sin((A+δm)/2)/sin(A/2)（或n=sin(A/2+δm/2)/sin(A/2)）。保證測量準(zhǔn)確