1、 1 大物实验理论题库及答案 Metaphor1 一、填空题（ 20 分，每题 2 分） 1依照测量方法的不同，可将测量分为 和 两大类。 2误差产生的原因很多，按照误差产生的原因和不同性质，可将误差分为疏失误差、 和 随机误差 系统误差 。 3测量中的视差多属 随机 误差；天平不等臂产生的误差属于 系统 误差。 4已知某地重力加速度 值为 9.794m/s2，甲、乙、丙三人测量的结果依次分别为： 9.790 0.024m/s2、9.811 0.004m/s2、 9.7950.006m/s2， 其中 精密度 最高的是 乙 ， 准 确度 最高的是 丙 。 5 累加放大测量方法用来测量 微小等量
2、物理量，使用该方法的目的是减小仪器造成的误差从而减小不确定度。若仪器的极限误差为 0.4，要求测量的不确定度小于 0.04，则累加倍数 N 6 。 6示波器的示波管主要由 电子枪 、 偏转板 和荧光屏组成。 7已知 y=2X1-3X2+5X3，直接测量量 X1， X2， X3 的不确定度分别为 X1、 X2、 X3，则间接测量量的不确定度 y= xxx 232221 2594 。 8用光杠杆测定钢材杨氏弹性模量，若光杠杆常数（反射镜两足尖垂直距离） d=7.00cm，标尺至平面镜面水平距离 D=105.0 ，求此 时光杠杆的放大倍数 K=30。 9、对于 0.5 级的电压表，使用量程为 3V，
3、若用它单次测量某一电压 U，测量值为 2.763V，则测量结果应表示为 U= 2.763 0.009V，相对不确定度为 B= 0.3 。 10、滑线变阻器的两种用法是 接成 分压 线路或 限流 线路。 二、判断题（“对”在题号前（ ）中打，“错”打 ）（ 10 分） （ t ） 1、误差是指测量值与真值之差，即误差 =测量值真值，如此定义的误差反映的是测量值偏离真值的大小和方向，既有大小又有正负符号。 （ f ） 2、残差（偏差）是指测量值与其算术平均值之差，它与误差定义一样。 （ t ） 3、精密度是指重复测量所得结果相互接近程度，反映的是随机误差大小的程度。 （ t ） 4、测量不确定度是
4、评价测量质量的一个重要指标，是指测量误差可能出现的范围。 （ t ） 5、在验证焦耳定律实验中，量 热器中发生的过程是近似绝热过程。 2 （ f ） 6、在落球法测量液体粘滞系数实验中，多个小钢球一起测质量，主要目的是减小随机误差。 （ f ） 7、分光计设计了两个角游标是为了消除视差。 （ f ） 8、交换抵消法可以消除周期性系统误差，对称测量法可以消除线性系统误差。 （ f ） 9、调节气垫导轨水平时发现在滑块运动方向上不水平，应该先调节单脚螺钉再调节双脚螺钉。 （ f ） 10、用一级千分尺测量某一长度（ 仪 =0.004mm），单次测量结果为 N=8.000mm，用不确定度评定测量结果
5、为 N=（ 8.0000.004） mm。 三、简答题 （共 15 分） 1示波器实验中，（ 1） CH1（ x） 输入信号频率为 50Hz， CH2（ y） 输入信号频率为 100Hz；（ 2） CH1（ x） 输入信号频率为 150Hz， CH2（ y） 输入信号频率为 50Hz；画出这两种情况下，示波器上显示的李萨如图形。 （ 8 分） 1 （ 1） 4 分 （ 2） 4 分 2欲用逐差法处理数据，实验测量时必须使自变量怎样变化？逐差法处理数据的优点是什么？ （ 7分） 答：自变量应满足等间距变化的要求，且满足分组要 求。（ 4 分） 优点：充分利用数据；消除部分定值系统误差。（ 3 分
6、） 四、计算题 （ 20 分，每题 10 分） 1、用 1/50 游标卡尺，测得某金属板的长和宽数据如下表所示，求金属板的面积。 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 长 L/cm 10.02 10.00 9.96 10.06 9.98 10.00 10.08 10.02 宽 W/cm 4.02 4.06 4.08 4. 04 4.06 4.10 4.00 4.04 2、用电势差计校准量程为 1mV 的毫伏表，测量数据如下（表中单位均为 mV）。在如图所示的坐 标中画出毫伏表的校准曲线，并对毫伏表定级别。 毫伏表读数 U 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.60
7、0 0.700 0.800 0.900 1.000 电势差计读数 US 0.1050 0.2150 0.3130 0.4070 0.5100 0.6030 0.6970 0.7850 0.8920 1.0070 x y o x y o 3 修正值 U 0.005 0.015 0.013 0.007 0.010 0.003 -0.003 -0.0150 -0.008 0.007 五、设计题（ 35 分） 设计内容： 利用 霍尔位移传感器，采用拉伸法 测定 钢丝 的杨氏模量 。 设计要求：（ 1）简述实验原理，画出实验原理图，推导测量公式；（ 2）合理选用实验器材；（ 3）说明主要实验步骤和过程；
8、（ 4）选择合适的数据处理方法，说明原因。 大学物理实验模拟试卷参考答案及评分标准 一、填空题（ 20 分，每题 2 分） 1 直接测量 间接测量。 2 随机误差 系统误差。 3 随机 系统 4 乙 丙 5 微小等量 6 6 电子枪 偏转板 7 xxx 232221 2594 8. 30 9. 2.763 0.009V 0.3 10. 分压 限流 二、判断题（ 10 分， 每题 1 分 ） 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 三、简答题 （共 15 分） 1 （ 1） 4 分 （ 2） 4 分 x y o x y o 4 2答：自变量应满足等间距变化的要求，且满足分组
9、要求。（ 4 分） 优点：充分利用数据；消除部分定值系统误差。（ 3 分） 四、计算题 （ 18 分） 解：（ 1）金属块长度平均值： )(02.10 mmL 长度不确定度： )(01.03/02.0 mmu L 金属块长度为： mmL 01.002.10 %10.0B （ 2 分） （ 2）金属块 宽度平均值： )(05.4 mmd 宽度不确定度： )(01.03/02.0 mmu d 金属块宽度是： mmd 01.005.4 %20.0B （ 2 分） （ 3）面积最佳估计值： 258.40 mmdLS 不确定度： 222222222 1.0 mmLddsLs dLdLS 相对百分误差：
10、B %100Ss =0.25 （ 4 分） （ 4）结果表达： 21.06.40 mmS B 0.25 （ 2分） 注：注意有效数字位数，有误者酌情扣分。 2解：级别 5.1%10000.1 015.0%100m ax 量程a （ 5 分） (5 分 ) 5 五、设计题（ 35 分） （ 3 分） （ 3 分） （ 1） 霍尔元件位移传感器工作原理： 霍尔元件置于磁场中，通以工作电流 I，若磁场磁感应强度为 B，则有霍尔电压： VH KHIB。若磁场沿 Z 方向存在均匀梯度 dZ/dB（为恒量），则有： VH KHI（ dB/dZ） Z，霍尔电压与位移成正比。先定标，作 VH Z 曲线，求出仪
11、器灵敏度。（ 5 分） 右图中钢丝（截面积为 S）上端 B 点固定，霍尔元件卡在 A 点， AB 长 L，钢丝下端加砝码力F，钢丝伸长 L。钢丝杨氏模量为： E FL/（ S L） FLKHI（ dB/dZ） /（ S VH）（ 5 分） （ 2）仪器：霍尔元件位移传感器及驱动电路；数字电压表；钢丝；砝码；夹具；米尺等；千分尺等。（ 5 分） （ 3）步骤： a、定标：在磁场中霍尔元件位移传感器，测电压，作作 VH Z 曲线，求出仪器灵敏度。 b、测量：加砝码，纪录电压表读数。 c、由电压值和定标曲线，求 Z，求 E。 （ 9 分） （ 4）逐差法，自变量等间距变化。（或其他方法，说明原因）
12、（ 5 分） Metaphor2 一 .填空题 1.根据误差理论，绝对误差等于 测量值 减去 真值 。 2.仪器误差 仪 是 b 类不确定度的 3 倍。 3. NN 的置信概率是 68.3 3NN 的置信概率是 99.7 。 4. 用米尺测量某一长度 L=2.14cm，若用螺旋测微计来测量，则有效数字应有 5 位。 5.用量程为 15mA，准确度等级为 0.5 级的电流表测量某电流的指示值为 10.00mA，其测量结果的最大误差为 0,075mA 。 mA 数字电 压表 K R H B A N N H F 6 1. 6. 根 据有效数字的运算规则计算： 1.11 1.1111=1.23。 7.
13、 常用的实验数据处理方法有 列表法、图解法、逐差法、最小二乘法 。 8.在教学实验中，不确定度的 B 类分量用 C仪 作为近似估计。 9.一游标卡尺的游标实际长度是 49mm，分为 50 格，它的分度值为 0.02mm 。 10. 将下列结果写成标准形式： 1) 2/73.219046 mmNY 2/28.3614 mmNY Y （ 683.0p ）， 2) 3/374.8 cmg 3/05.0 cmg （ 683.0p ）， 3) calJJ /238.4 calJJ /1.0 J （ 683.0p ）。 1) 25 mm1004.019.2 N ）（2) 3cmg05.037.8 ）（ 3
14、) cal1.02.4 J）（ 二、 选择题 1.某长度测量值为 2.130mm，则所用仪器可能是 D A.毫米尺 B.50 分度卡尺 C.20 分度卡尺 D.千分尺 2.天平未校准所引起的测量误差属于 B A.随机误差 B.系统误差 C.粗大误差 D A， B， C 都不是 3. 测量一个数值略小于 10 V 的电压，选用下列哪块电压表测量 B A.量程 50 V ; 级别 2.0 级 0.1 B.量程 15 V ; 级别 5.0 级 0.075 A. C.量程 10 V ; 级别 5.2 级 0.25 D.量程 15 V ; 级 别 1.0 级 0.15 4. 对某物理量进行直接测量。有如
15、下说法，正确的是 D A有效数字的位数由所使用的量具确定 7 B一有效数字的位数由被测量的大小确定 C有效数字的位数主要由使用的量具确定 D有效数字的位数由使用的量具与被测量的大小共同确定 5.下列测量的结果中表达式正确的有 D A. S=2560 100mm B. A=8.32 0.02 C. R=82.3 0.31 D. L=0.667 0.008mm 6.对于间接测量量 XYZ 221 ,正确的不确定度传递关系是 C A. 22 )()( XYZ UUYU B. 22 )()( XYZ UUYU C. 22)( XYZ UUYU D. A， B， C 都不是 7.在正常情况下，下列读数错
16、误的是 B A. 分度值为 1的角游标测得值为 05328 B. 有量程 1500mv，分格数为 150 格的电压表测得电压值为 150.5mv C.分度值为 0.02mm 的游标卡尺测得某物体的长度为 28.22mm D.分度值为 0.01mm 的读数显微镜读数为 15.021mm 8.由于实验环境中温度的影响所引起的测量误差属于 A A.随机误差 B.系统误差 C.粗大误差 D A， B， C 都不是 9仪器仪表 准确度等级的 含义是 D A仪器仪表值误差与指示值的百分数的分子表示 B就是仪器仪表值引用误差 C仪器仪表用 百分数表示的示值相对误差中的分子表示 D最大误差与满刻度值的百分数的
17、分数表示 10.用分度值为 0.05mm 的游标卡尺测量一物体的长度，下面读数正确的是 C A.6.62mm B.6.64mm 8 C.6.40 mm D.6.635mm 三 .计算题 根据公式bHdFLDY 28,计算金属丝的杨氏模量 Y 。已知： NF 2.39 ; 单次测量： mL 0 0 0 5.08 1 0 0.0 ， mD 0 0 0 5.03 3 5 0.1 ， mb 0005.00686.0 ； 多次测量如下表： 次数 1 2 3 4 5 6 直径 d/mm 0.559 0.557 0.558 0.560 0.559 0.560 次数 1 2 3 4 H/mm 25.61 25
18、.68 25.64 25.72 要求有计算过程，并写出 Y 的标准表示形式。 大学物理实验模拟试卷参考答案及评分标准 一 . 填空题 2. 测量值 真值 3. B 4. 68.3%, 99.7% 5. 5 6. 0.075mA 7. 1.23 8. 列表法、图解法、逐差法、最小二乘法 9. C仪 10. 0.02mm 9 11. 1) 25 mm1004.019.2 N ）（2) 3cmg05.037.8 ）（ 3) cal1.02.4 J）（ 二 . 选择题 D B B D D C B A D C 三 .计算题 计算方法及过程参见课本 P37页例题。 Metaphor3 一、填空题（ 20
19、分，每题 2 分） 1、对直 接测量量 x，合成不确定度 = 22 us ； 对间接测量量 y（ x1， x2），合成不确定度 = 22222121 xx xyxy 。 2、 用一个 0.5 级的电表单次测量一个电学量， 若指针刚好指在满刻度处 ， 则该测量结果的相对不确定度等于 0.29%(0.3%) ； 若指针指在满刻度的十分之一处 ， 则该测量的结果的相对不确定度等于 2.9% (3%)。 3、示波器正常，但开机后荧光屏上看不到亮点，原因可能是 （ 1） x,y 偏移出界 ；（ 2） 辉度太弱 。 4、给出 到目前为止已 经学过的测量电阻的两种方法 ： 伏安法，电桥法，替代法，欧姆表法（
20、注：答其中两个即可） 。 5、测量中的千分尺的零点误差属于 已定 系统误差；米尺刻度不均匀的误差属于 未定 系统误差 。 6、一般情况下，总是在同一条件下对某量进行多次测量，多次测量的目 的： 一是 减小随机误差 ，二是 避免疏失 误差 。 7、某学生用 1/50 的游标卡尺测得一组长度的数据为：（ 1） 20.02mm，（ 2） 20.50mm， （ 3） 20.25mm，（ 4） 20.20cm；则其中一定有错的数据编号是 （ 3），（ 4） 。 8、测量一规则木板的面积，已知其长约为 30cm，宽约为 5cm，要求结果有四位有效位数，则长用 来测量，宽用 毫米尺， 1/50 游标卡尺 来
21、测量。 9、利用霍尔效应测螺线管磁感应强度分布实验中的四个副效应可归结为： 温差电效应 、 热磁效应 、温度梯度电压和电极不等势电压 。 10 10、学过的迈克尔逊实验和测量 金属棒的线胀系数 实验中主要使用的物理实验基本测量方法分别是 ： 干涉法 ，非电量电测法 。 二、判断题（“对”在题号前（ ）中打，“错”打 ）（ 10 分） （ ） 1、准确度是指测量值或实验所得结果与真值符合的程度，描述的是测量值接近真值程度的程度，反映的是系统误差大小的程度。 （ ） 2、精确度指精密度与准确度的综合，既描述数据的重复性程度，又表示与真值的接近程度，反映了综合误差的大小程度。 （ ） 3、系统误差的
22、特征是它的有规律性，而随机的特怔是它的无规律性。 （ ） 4、算术平均值代替真值是最佳值，平均值代替真值可靠性可用算术平均偏差、标准偏差和不确定度方法进行估算和评定。 （ ） 5、测量结果不确定度按评定方法可分为 A 类分量和 B 类分量，不确定度 A 类分量与随机误差相对应， B 类分量与系统误差相对应。 （ ） 6、用 1/50 游标卡尺单次测量某一个工件长度，测量值 N=10.00mm，用不确定度评定结果为 N =（ 10.000.02） mm。 （ ） 7、在测量钢丝的杨氏弹性模量实验中，预加 1Kg砝码的目的是增大钢丝伸长量。 （ ） 8、利用逐差法处理实验数据的优点是充分利用数据和减少随机误差。 （ ） 9、模拟法可以分为物理模拟和数学模拟，因为稳恒电流场和静电场的物理本质相同，所以用稳恒电流场模拟静电场属于物理模拟。 （ ） 10、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或消除系统误差。 三、简答题 （共 15 分）
