大学物理实验试卷学院 班级 学号 姓名 成绩一． 判断题（20分）1） 精确度指精密度与正确度的综合，它既描述数据的重复性程度，又表示与真值的接近程度，其反映了综合误差的大小程度。

（ ）2） 偶然误差（随机误差）与系统误差的关系，系统误差的特征是它的确定性，而偶然误差的特怔是它的随机性。

（ ）3） 误差是指测量值与量的真值之差，即误差=测量值-真值，上式定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向，其误差有符号，不应该将它与误差的绝对值相混淆。

（ ）4） 残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义差不多。

（ ）5） 精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是偶然误差（随机误差）大小的程度。

（ ）6） 标准偏差的计算有两种类型，)1()1)(22--=--=∑∑K K x x K x x i i （和σσ，如果对某一物体测量K=10次，计算结果σ=2/3和902=σ，有人说σ比σ精度高，计算标准偏差应该用σ。

（ ）7）大量的随机误差服从正态分布，一般说来增加测量次数求平均可以减小随机误差。

（ ）8） 电阻值的测量结果为R=（35.78±0.05）Ω，下列叙述中那些是正确的，那些是不正确的。

（1）待测电阻值是35.73Ω或35.83Ω。

（ ）（2）待测电阻值是35.73Ω到35.83Ω之间。

（ ）（3）待测电阻的真值包含在区间 [35.73Ω~35.83Ω]内的概率约为68%。

（ ）（4）待测电阻的真值包含在区间 [35.73Ω~35.83Ω]内的概率约为99.7%。

（ ）9）准偏差和置信概率有着密切关系，如一倍标准偏差1σ，说明真值的可能性为68.3%，2σ说明真值的可能性为95.4%，3σ说明真值的可能性为99.7%，有人说1σ，2σ，3σ的标准偏差与测量次数无关。

（ ）10）由于系统误差在测量条件不变时有确定的大小和正负号，因此在同一测量条件下多次测量求平均值能够减少误差或消除它。

（ ）二．填空题（20分）1、 有一圆柱体密度公式h D m 24πρ=，若要求ρμμ=E <0.5%，现也知道合成不确定度分量有3个（m ，D ，h ），根据误差均分原则，其误差分配为2、用一个0.5级的电表测量一个电学量,若指针刚好指在满刻度处,则该测量结果的相对误差等于__________;若指针指在满刻度的十分之一处,则该测量的结果的相对误差等于_______.3）某学生用二十分之一的游标卡尺测得一组长度的数据为(1) 20.02mm,(2)20.00mm,(3)20.25mm.则其中一定有错的数据编号是_____________.4）用量程为100μA 、等级度1.5级的微安表测量一电流I ，指针刚好指在50μA 刻线处，已知A 类不确定分量可以忽略，则I ±ΔI= ，相对不确定度为 。

5） 测量一规则金属块体积，A 类不确定度分量可忽略，已知其长约30cm ，宽约5cm ，厚约0.1cm 。

要求结果有四位有效位数，问对长、宽、厚各至少应选什么测量仪器？ 。

三．计算题（30分）1、用50分度游标卡尺测量铜环的内径K=6次，测量数据如下，d i =(19.98)，(19.96)，(19.98)，(20.00)，(19..94)，(19.96)，单位毫米，计算测量结果，并用不确定度表示测量结果。

2、用流体静力称衡法测固体密度的公式为：01ρρm m m -=，若测得m=（29.05±0.09）g ，m 1=（19.07±0.03）g,ρ0=（0.9998±0.0002）g/cm 3,求：ρ±Δρ3、用有效数字运算规则计算下列各式：⑴．1.02000.10.5000.400.2⨯+⨯+⨯⑵．201080.63-⨯ ⑶．()00.2989.52.2480.2⨯-四．作图题（30分）1．已知电阻丝的阻值R 与温度t 的关系为：R=R 0(1+at )=R 0+R 0at其中R 0、a 是常数。

现有一电阻丝，其阻值随温度变化如下表。

请用作图法作R —t 直线，并求出R 0、R 0a作图题（2． 将强度为0I 的射线射向某物质，设该物质的厚度为d ，对射线的吸收系数为μ，则穿过后射线的强度d e I I μ-=0 I试用作图法求出u 值。

实验1转动惯量1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？答：不可以。

因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。

2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。

答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。

因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量小于质量与此相等的同直径的圆盘，根据公式(3-1-5)，摆动周期T0将会减小。

3. 三线摆在摆动中受空气阻尼，振幅越来越小，它的周期是否会变化？对测量结果影响大吗？为什么？答：周期减小，对测量结果影响不大，因为本实验测量的时间比较短。

实验2 金属丝弹性模量的测量1. 光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度?答：优点是：可以测量微小长度变化量。

提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。

2. 何谓视差，怎样判断与消除视差?答：眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。

3. 为什么要用逐差法处理实验数据?答：逐差法是实验数据处理的一种基本方法，实质就是充分利用实验所得的数据，减少随机误差，具有对数据取平均的效果。

因为对有些实验数据，若简单的取各次测量的平均值，中间各测量值将全部消掉，只剩始末两个读数，实际等于单次测量。

为了保持多次测量的优越性，一般对这种自变量等间隔变化的情况，常把数据分成两组，两组逐次求差再算这个差的平均值。

实验3随即误差的统计规律1. 什么是统计直方图? 什么是正态分布曲线?两者有何关系与区别?答：对某一物理量在相同条件下做n次重复测量，得到一系列测量值，找出它的最大值和最小值，然后确定一个区间，使其包含全部测量数据，将区间分成若干小区间，统计测量结果出现在各小区间的频数M，以测量数据为横坐标，以频数M为纵坐标，划出各小区间及其对应的频数高度，则可得到一个矩形图，即统计直方图。

如果测量次数愈多，区间愈分愈小，则统计直方图将逐渐接近一条光滑的曲线，当n趋向于无穷大时的分布称为正态分布，分布曲线为正态分布曲线。

2. 如果所测得的一组数据，其离散程度比表中数据大，也就是即S(x)比较大，则所得到的周期平均值是否也会差异很大?答：（不会有很大差距，根据随机误差的统计规律的特点规律，我们知道当测量次数比较大时，对测量数据取和求平均，正负误差几乎相互抵消，各误差的代数和趋于零。

实验7电表的改装与测量(1) 校正电流表时，如果发现改装的毫安表读数总是高于标准表的读数，分流电阻应调大还是调小?为什么?答：应调小。

让电路中标准表读数不变，即保持回路电流不变，分流电阻值减小后将会分得更多的电流，从而使流过被改装表表头的电流减小，改装表的读数也减小。

(2) 校正电压表时，如果发现改装的电压表读数总是低于标准表的读数，分压电阻应调大还是调小?为什么?答：应调小。

让电路中标准表读数不变，即加在改装电表上电压值不变。

调小电阻，改装表的总电阻降低，流过改装毫安表的电流增大，从而读数也增加。

(3) 试证明用欧姆表测电阻时，如果表头指针正好指在表盘标度尺的中心，则这时的欧姆表指示值为什么正好等于该欧姆表的内阻值。

答：设表头指针满刻度电流为Ig、表头指针指表盘中心时电路中电流为I，根据题意，当表内阻为Rg、待测电阻为Rx时，根据欧姆表工作原理，当待测电阻Rx＝0时，即，因而可得Rx ＝Rg。

所以，欧姆表显示测读数即为该欧姆表的内阻。

实验8示波器的原理与使用1. 模拟示波器为何能显示高速变化的电信号轨迹？答：在模拟示波器垂直偏转板上加的是被观测信号电压，而在水平偏转板上加的是锯齿波（时间线性变化）信号电压，所以示波器的示波管的横轴相当于直角坐标的时间轴，经过一个锯齿波信号周期，电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的一段轨迹。

当锯齿波信号的周期大于或等于周期性观测信号的周期且与其相位锁定时（同步），电子束便在示波管的荧光屏上描绘出被观测信号的波形的同一段轨迹，由于人眼的视觉暂留和荧光屏的余辉，便可以观测到信号的波形。

(2) 在本实验中，观察李萨如图形时，为什么得不到长时间稳定的图形？答：因为CH1与CH2输入的是两个完全不相关的信号，它们的位相差难以保持恒定，所以得不到长时间的稳定波形。

(3)假定在示波器的Y轴输入一个正弦信号，所用的水平扫描频率为120Hz，在荧光屏上出现三个稳定完整的正弦波形，那么输入信号的频率是什么？这是否是测量信号频率的好方法？为何？答：输入信号的频率是360Hz。

这种方法不是测量信号频率的好方法，因为用此方法测量的频率精确度低。

(4) 示波器的扫描频率远大于或远小于输入正弦信号的频率时，屏上的图形是什么情况？答：扫描频率远小于输入正弦信号频率时，出现图形是密集正弦波；扫描频率远大于输入正弦信号频率时，一个周期的信号波形将会被分解成数段，显示的图形将会变成网状交叉线。

实验9自组电桥测电阻1. 电桥由哪几部分组成? 电桥的平衡条件是什么?答：由电源、开关、检流计桥臂电阻组成。

平衡条件是Rx=(R1/R2)R3。

2.若待测电阻Rx的一个头没接(或断头)，电桥是否能调平衡?为什么?答：不能，Rx没接（或断头），电路将变为上图所示，A、C及C、D间总有电流，所以电桥不能调平。

3. 下列因素是否会使电桥误差增大?为什么?(1) 电源电压不太稳定；(2) 检流计没有调好零点；(3) 检流计分度值大；(4) 电源电压太低；(5) 导线电阻不能完全忽略。

答：（1）由于电桥调平以后与电源电压无关，则电源电压不太稳定基本不会使电桥误差增大。

（2）若检流计没有调好零点，当其指针指零时检流计中电流不为零，即电桥没有达到平衡正态，此时的测量读数中将会含有较大误差甚至会出现错误读数；（3）检流计分度值大时会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与分度值成反比；（4）电源电压太低会使电桥误差增大，因电桥的灵敏度与电源电压成正比；（5）对高电阻不会，当被测电阻的阻值很高时导线电阻可以忽略。

4. 为了能更好地测准电阻，在自组电桥时，假如要测一个约1.2kΩ的电阻，应该考虑哪些因素?这些因素如何选取?答：应考虑电源电压，比例臂的电阻值，检流计的分度值。