大學(xué)物理實驗思考題答案及解析

1、實驗四、波器及其應(yīng)用1. 在示波器狀況良好的情況下，熒光屏看不見亮點，怎樣才能找到亮點？顯示的圖形不清晰怎么辦？首先將亮點旋鈕調(diào)至適中位置, 不宜過大, 否則損壞熒光屏，也不宜聚焦。在示波器面板上關(guān)掉掃描信號后（如按下x y 鍵），調(diào)節(jié)上下位移鍵或左右位移鍵。調(diào)整聚焦旋鈕，可使圖形更清晰。2. 如果正弦電壓信號從 丫軸輸入示波器，熒光屏上要看到正弦波，卻只顯示一條鉛直或水平直線，應(yīng)該怎樣調(diào)節(jié)才能顯示出正弦波？如果是鉛直直線，則試檢查x 方向是否有信號輸入。如x y 鍵是否彈出，或者（t/div ）掃描速率是否在用。如果是水平直線，則試檢查y 方向是否信號輸入正常。如（v/div ）衰減器是否打

2、到足夠檔位。3. 觀察正弦波圖形時，波形不穩(wěn)定時如何調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)（ t/div ）掃描速率旋鈕及（variable） 掃描微調(diào)旋鈕，以及（trig level） 觸發(fā)電平旋鈕。4. 觀察李薩如圖形時，如果只看到鉛直或水平直線的處理方法？因為李薩如圖形是由示波器 x方向的正弦波信號和y方向的正弦波信號合成。所以，試檢查CH1S道中的（v/div） 衰減器旋鈕或CH2通道中的（v/div）衰減器旋鈕。5. 用示波器測量待測信號電壓的峰峰值時，如何準(zhǔn)確從示波器屏幕上讀數(shù)？在讀格數(shù)前，應(yīng)使“垂直微調(diào)”旋到 CAL處。建議用上下位移（position）旋鈕將正弦波的波峰或波谷對齊某一橫格再數(shù)格數(shù)，就不會兩

3、頭數(shù)格時出現(xiàn)太大的誤差。6. 用示波器怎樣進(jìn)行時間（周期）的測量？在讀格數(shù)前，應(yīng)使“垂直微調(diào)”旋到 CAL處。根據(jù)屏幕上x軸坐標(biāo)刻度，讀得一個周期始末兩點間得水平距離（多少div）,如果t/div 檔示值為div ,則周期=水平距離（div ） x div。7. 李薩如圖形不穩(wěn)定怎么辦？調(diào)節(jié) y 方向信號的頻率使圖形穩(wěn)定。實驗六、霍爾效應(yīng)（Hall Effect ）1、實驗過程中導(dǎo)線均接好，開關(guān)合上，但Vh無示數(shù)，Im和Is示數(shù)正常，為什么？（ 1） Vh 組的導(dǎo)線可能接觸不良或已斷。仔細(xì)檢查導(dǎo)線與開關(guān)連接以及導(dǎo)線是否完好正常。（ 2） Vh 的開關(guān)可能接觸不良。反復(fù)扳動開關(guān)看是否正常。（ 3

4、）可能儀器的顯示本身有問題。2、Im和Is示數(shù)穩(wěn)定，Vh示數(shù)極不穩(wěn)定，為什么？儀器本身問題。更換儀器。3、利用對稱測量法測霍耳電壓時，改變Is 或 Im 方向，霍耳電壓值的符號不改變?（ 1 ）可能由于霍耳元件的四根連線連接錯誤而導(dǎo)致霍耳元件已燒壞。（ 2）可能導(dǎo)線未接在中間的接線柱上，導(dǎo)致開關(guān)不能改變方向。4、接好連線后打開儀器Im或Is示數(shù)為零，Vh有示數(shù)？ （ 1 ） 導(dǎo)線及霍耳元件的連線接觸不良或已斷，重新將連線連好，已斷的重新焊接。（ 2） 兩組開關(guān)可能接觸不良。5、Im或Is示數(shù)不穩(wěn)定從而 Vh示數(shù)不穩(wěn)定？（ 1）儀器本身有故障。（ 2） 調(diào)節(jié) Im 或 Is 過快使儀器反應(yīng)發(fā)生失

5、靈現(xiàn)象。關(guān)閉儀器，重新打開儀器后緩慢調(diào)節(jié)Im 或 Is（ 3）調(diào)節(jié) Im 或 Is 的旋鈕接觸不良。6、結(jié)果誤差偏大?（ 1）霍耳電壓電壓值偏離原定的值，而操作者未注意。（ 2）長時間通電流是霍耳元件性能有影響，造成誤差偏大。（ 3）儀器 X2 刻度尺下的小游標(biāo)的位置可能被移動，使得結(jié)果誤差偏大。注意事項1. Is 的最大值不能超過40mA。 Im 值不超過1mA。2. 仔細(xì)檢查每組的接線，決不能將Is 的輸入連接到Im 的輸出，否則通電后即會燒壞霍耳元件。3. 為減少熱磁流效應(yīng)引起的誤差，測Vh-Im曲線時測完Im=1mA寸斷開儀器冷卻幾分鐘，同時在實驗過程中盡可能的減少長時間通電流。4.

6、不能擅自拆開霍耳元件的四根連線。實驗七、聲速測量1 . 用“駐波共振法”測波長時，如何調(diào)出示波器上正弦波形？示波器“ 丫軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較小數(shù)值檔。移動接收器S2時，熒光屏上寬帶的寬度應(yīng)變化。如不變，可交換輸入到示波器的兩接線柱位置，或交換輸入到發(fā)射器S1 的兩接線柱位置。調(diào)節(jié)掃描頻率即可調(diào)出正弦波。2 . 用“相位比較法”測波長時，如何調(diào)出橢圓或直線？接收器S2接收到的信號應(yīng)從示波器“ X輸入”端輸入，發(fā)射器 &信號應(yīng)輸入到示波器“ Y軸輸入”端，且“ 丫 軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較大數(shù)值檔。如果還不能出現(xiàn)橢圓或直線，可交換Si或S2兩接線柱位置。3 . 用“駐波共振法”和“相位比較法”

7、測波長時，如嚴(yán)格按上述方法操作，還是調(diào)不出應(yīng)有波形，怎么辦？此時可能是連接導(dǎo)線斷路或接頭接觸不好，應(yīng)用萬用電表歐姆檔對每根導(dǎo)線進(jìn)行檢查，確保每根導(dǎo)線無斷裂，各個接頭接觸良好。4 .為什么在實驗過程中改變 $2間距離時，壓電換能器Si和S2兩表面應(yīng)保持互相平行且正對？不平行會產(chǎn)生什么問題？因為只有當(dāng)Si. S2表面保持互相平彳f且正對時，S1S2間才可能形成駐波，才會出現(xiàn)波腹和波節(jié)，S2表面才會出現(xiàn)聲壓極大值，屏幕上才會出現(xiàn)正弦波振幅發(fā)生變化，由此可測超聲聲波波長。如果Si、&表面不平行，則Si &間形不成駐波，屏幕上正弦波振幅不會發(fā)生變化，就不能用駐波共振法測波長，故實驗中必須

8、使 Si &表面平行。5 .如何調(diào)節(jié)與判斷測量系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)？S、S2間處于駐波共振狀態(tài)。調(diào)節(jié)方法是移動S2,使用駐波共振法，當(dāng)示波器上出現(xiàn)振幅最大正弦波時，表示 觀察示波器上正弦波振幅變化。6 .使用“駐波共振法”測聲速時，為什么示波器上觀察到的是正弦波而不是駐波？因為駐波是在發(fā)射器 Si與接收器S2間形成，接收器S2接收到的是一個聲壓信號，在駐波波節(jié)位置，聲壓信號 最強，輸入到示波器 Y偏轉(zhuǎn)板，經(jīng)X偏轉(zhuǎn)板掃描，故示波器上觀察到的是正弦波。7 .使用“駐波共振法”測聲速時，示波器上觀察到的正弦波振幅為什么隨S4間距增大而越來越??？這是因為超聲波在空氣中傳播時，由于波動能量總有一

9、部分會被空氣吸收，波的機械能會不斷減少，波強逐 漸減弱，振幅逐漸減少。8 .用“相位比較法”測聲速時，為什么只有當(dāng)李薩如圖為直線時才讀數(shù)？因為李薩如圖形為橢圓時，由于橢圓形狀、大小不確定，接收器&位置難以確定。只有當(dāng)李薩如圖形為直線時，圖形直觀唯一，容易確定 S2位置。9 .測聲速時，“駐波共振法”與“位相比較法”兩種電路可交換嗎？不能。因為駐波共振法只把接收器S2接收到的信號輸入到示波器 Y偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是正弦波信號。而位相比較法把接收器S2信號輸入示波器X偏轉(zhuǎn)板，發(fā)射器S信號輸入到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是李薩如圖形。10 .為何兩種方法均測半波長值而不直接測波長值？因為超聲波在空氣中

10、有衰減，如果直接測波長值，測得數(shù)據(jù)個數(shù)少，由于衰減，后面數(shù)據(jù)測不出來。而測半 波長，數(shù)據(jù)個數(shù)多，又便于用逐差法處理數(shù)據(jù)，減少測量誤差1 .為什么需要在駐波系統(tǒng)共振狀態(tài)下進(jìn)行聲速的測量因為當(dāng)駐波偏離共振狀態(tài)時，駐波的形狀不穩(wěn)定且聲壓腹的振幅比共振時達(dá)到的最大值小得多，當(dāng)駐波系 :統(tǒng)處于共菽這時駐疲而現(xiàn)穩(wěn)H南最京幅。2 .用“駐波共振法”測波長時，如何調(diào)出示波器上正弦波形？示波器“ 丫軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較小數(shù)值檔。移動接收器S2時，熒光屏上寬帶的寬度應(yīng)變化。如不變，可交換輸入到示波器的兩接線柱位置， 或交換輸入到發(fā)射器S1的兩接線柱位置。調(diào)節(jié)掃描頻率即可調(diào)出正弦波。3 .用“相位比較法”測波長時，

11、如何調(diào)出橢圓或直線？接收器S2接收到的信號應(yīng)從示波器“ X輸入”端輸入，發(fā)射器 S1信號應(yīng)輸入到示波器“ 丫軸輸 人”端，且“ 丫軸衰減”旋鈕應(yīng)置于較大數(shù)值檔。如果還不能出現(xiàn)橢圓或直線，可交換S1或S2兩接線柱位置。4 .用“駐波共振法”和“相位比較法”測波長時，如嚴(yán)格按上述方法操作，還是調(diào)不出應(yīng)有波形，怎么辦？此時可能是連接導(dǎo)線斷路或接頭接觸不好，應(yīng)用萬用電表歐姆檔對每根導(dǎo)線進(jìn)行檢查，確保每根 導(dǎo)線無斷裂，各個接頭接觸良好。5 .為什么在實驗過程中改變 S1、S2間距離時，壓電換能器S1和S2兩表面應(yīng)保持互相平行且正對？不平行 會產(chǎn)生什么問題？因為只有當(dāng)S1、S2表面保持互相平行且正對時，S

12、1S2間才可能形成駐波，才會出現(xiàn)波腹和波節(jié)，S2表面才會出現(xiàn)聲壓極大值，屏幕上才會出現(xiàn)正弦波振幅發(fā)生變化，由此可測超聲聲波波長。如果S1、S2表面不平行，則S1、S2間形不成駐波，屏幕上正弦波振幅不會發(fā)生變化，就不能用 駐波共振法測波長，故實驗中必須使S1、S2表面平行。6 .如何調(diào)節(jié)與判斷測量系統(tǒng)是否處于共振狀態(tài)？使用駐波共振法，當(dāng)示波器上出現(xiàn)振幅最大正弦波時，表示S1、S2間處于駐波共振狀態(tài)。調(diào)節(jié)方法是移動S2,觀察示波器上正弦波振幅變化。7 .使用“駐波共振法”測聲速時，為什么示波器上觀察到的是正弦波而不是駐波？因為駐波是在發(fā)射器 S1與接收器S2間形成，接收器S2接收到的是一個聲壓信號

13、， 在駐波波節(jié)位 置，聲壓信號最強，輸入到示波器Y偏轉(zhuǎn)板，經(jīng)X偏轉(zhuǎn)板掃描，故示波器上觀察到的是正弦波。8 .使用“駐波共振法”測聲速時，示波器上觀察到的正弦波振幅為什么隨S1S2間距增大而越來越??？這是因為超聲波在空氣中傳播時，由于波動能量總有一部分會被空氣吸收，波的機械能會不斷減 少，波強逐漸減弱，振幅逐漸減少。9 .用“相位比較法”測聲速時，為什么只有當(dāng)李薩如圖為直線時才讀數(shù)？因為李薩如圖形為橢圓時，由于橢圓形狀、大小不確定，接收器S2位置難以確定。只有當(dāng)李薩如圖形為直線時，圖形直觀唯一，容易確定S2位置。10 .測聲速時，“駐波共振法”與“位相比較法”兩種電路可交換嗎？不能。因為駐波共振

14、法只把接收器 S2接收到的信號輸入到示波器 Y偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是正弦波信 號。而位相比較法把接收器 S2信號輸入示波器X偏轉(zhuǎn)板，發(fā)射器S1信號輸入到Y(jié)偏轉(zhuǎn)板，觀察到的是李 薩如圖形。11 .為何兩種方法均測半波長值而不直接測波長值？因為超聲波在空氣中有衰減，如果直接測波長值，測得數(shù)據(jù)個數(shù)少，由于衰減，后面數(shù)據(jù)測不出 來。而測半波長，數(shù)據(jù)個數(shù)多，又便于用逐差法處理數(shù)據(jù)，減少測量誤差。分光計1. 總結(jié)分光計精細(xì)調(diào)節(jié)應(yīng)滿足那幾點要求？怎么判斷是否調(diào)節(jié)好?2. 調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡時，若找不到平面鏡反射回來的綠色亮“十”字，估計有哪些原因？3. 在在舞臺上放置三棱鏡時，為什么要使折射面垂直于在舞臺調(diào)平螺釘?shù)倪B線

15、？1 分光計要作精密測量, 它必須首先滿足下述兩個要求:入射光和出射光應(yīng)當(dāng)是平行光;入射光和出射光的方向以及反射面和出射面的法線都與分光計的刻度盤平行.為達(dá)此目的, 對分光計的調(diào)節(jié)要求是:a. 望遠(yuǎn)鏡聚焦于無窮遠(yuǎn);b. 望遠(yuǎn)鏡光軸與分光計中心軸垂直;c. 平行光管發(fā)射平行光, 且其光軸也與分光計中心軸垂直2 如果找不到，則粗調(diào)沒有達(dá)到要求，應(yīng)重調(diào)3 方便調(diào)節(jié), 只有這兩個螺釘影響鏡面的垂直度1. 已調(diào)好望遠(yuǎn)鏡光軸垂直儀器主軸，若將平面鏡取下后又放到載物臺上（放的位置與拿下前的位置不同），發(fā)現(xiàn)兩鏡面又不垂直望遠(yuǎn)鏡光軸了，即反射像的位置又不正確了，這是為什么？是否說明望遠(yuǎn)鏡光軸還沒調(diào)好？2. 用汞燈做