二级物理实验思考题

二级物理实验思考题一、用三线摆测定物体的转动惯量1.预习思考题（6）式是根据哪些条件导出的？在实验中应如何满足这些条件？答：是在忽略摩擦力、不计空气阻尼、下圆盘只有与扭转而不晃动的情况下导出，这就要求在实验中尽量选取光滑的圆盘，并使转动角度尽量小于5度。2.如何使下圆盘转动？有什么要求？答：扭动上圆盘从而带动下圆盘转动，要求不得触碰下圆盘，并且转动角度要小于等于5度3.三线摆径什么位置计时误差较小？为什么？在下圆盘转到最低点（角速度最大）时计时。此时三线摆处于平衡位置，得到的数据更可靠。4.测量通过圆环中心轴的转动惯量时，圆环应如何放置？应水平放置，使圆心与下圆盘的圆心重合5.如何测量T-I曲线，测它有何意义？不断改变转动的周期，并算出相应的转动惯量，描点连线得T-I曲线，可由斜率和截距求出下圆盘本身的转动周期和质量。6.如何测量通过任一形状物体质心的扭转扭转周期？可用三线摆测量其绕定轴的扭转周期和转动惯量，然后据平行轴定理，求出其绕其质心的转动惯量，进而算出其绕质心的扭转周期。复习思考题：1.三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?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。2.三线摆放上待测物体后，其摆动周期是否一定比空盘的转动周期大？为什么？加上待测物体后三线摆的摆动周期不一定比空盘的周期大。由下圆盘对中心轴转动惯量公式可知，若J/mJ0/m0，加上待测物体后，三线摆的摆动周期变大；若J/mJ0/m0，加上待测物体后，三线摆的摆动周期变小。3.如何测定任意形状的物体绕质心转动的转动惯量可用三线摆测量其绕定轴的扭转周期和转动惯量，然后据平行轴定理，求出其绕其质心的转动惯量4.如何用作图法验证平行轴定理二、声速测量预习思考题1.共振干涉法的理论依据是什么？如何实现？在空气中，一个平面状声源发出的沿与平面垂直的平面纵波，该声波在前进中遇到一个与之平行的刚性平面，就会发生反射，进而发生干涉形成驻波。驻波场中，声压振幅随声波与反射面的距离而周期性变化，当距离改变一个半波长时，声压振幅又复原。由此可根据周期性变化求出半波长。在实验中，通过观察声波振幅的周期性变化，读出距离，求出半波长2.在谐振频率下测量，灵敏度高，在实验中，匀速移动发射头，观察示波器上出现最大振幅时，此时信号发生器的频率就是谐振频率。3.怎样知道接收端处的声压为极大值？观察示波器，可以发现信号幅度发生周期性变化。当示波器上的信号幅度由上升到下降，其临界值就是极大值。4.在依次测量l时，为何要保持谐振频率f不变？若改变谐振频率，不仅降低实验器材的灵敏度，也会给实验数据带来误差。复习思考题1.为何换能器的面要相互平行？平行的面会使反射回去的声波和原声波发生干涉形成驻波场。若不平行，则形不成驻波场，就无法应用共振干涉法测量波长。2.为什么不测量单个的半波长，而要测量多次？计算半波长时，将所测数据首尾相减，除以半波长的个数，这种计算方法和逐差法比较哪个好？测量单个半波长会有较大的误差，需要多次测量以减少误差。若将所得数据首尾相减，则整理得只有最后数据减第一个数据。也会产生较大的误差。使用逐差法处理数据，把所有的数据都应用上去，得到的误差就会小些法3.在共振干涉法中，为什么要在正弦波幅度为极大值时进行测量？在相位法中，为什么要在李萨如图形呈直线时进行测量？在振幅为极大值和直线时测量，易于观察，误差较小。十一、动态磁滞回线的测量预习思考题1.什么叫铁磁材料的磁滞回线？当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）的变化滞后于H的变化。这种现象叫磁滞。在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线.2.研究铁磁材料的磁化规律的方法是什么？研究铁磁材料的磁化规律，一般是通过测量磁化场的磁场强度H与磁感应强度B之间的关系来进行的。3.测量铁磁材料的磁滞性质，实际上是测量哪些物理量？矫顽力Hc和剩磁强度Br4.铁磁材料有哪两类？如何区分它们？硬磁材料和软磁材料，一般硬磁材料的矫顽力较大（120-20000安/米）软磁材料的矫顽力较小，（小于120安/米）复习思考题1.测量铁磁材料的磁滞回线有什么实际意义？对于一般铁磁材料，测量磁滞回线主要是测量静态的饱和态的磁滞回线，回线上有材料的Br、Hc和饱和Bs这几个非常有效的磁性静态参数，对使用者对材料的判断有非常大的作用。另外，对铁磁材料，还有初始磁导率ui，最大磁导率um这些静态参数也比较重要。2.若有两个铁磁材，其中一个为硬磁材料，一个为软磁材料，怎么判断它们？如上题4十二、交流电路谐振特性研究预习思考题1.为什么串联谐振是电压谐振而并联谐振是电流谐振？无论是串联还是并联谐振，在谐振发生时，L、C之间都实现了完全的能量交换。即释放的磁能完全转换成电场能储存进电容；而在另一时刻电容放电，又转换成磁能由电感储存。在串联谐振电路中，由于串联——L、C流过同一个电流，因此能量的交换以电压极性的变化进行；在并联电路中，L、C两端是同一个电压，故能量的转换表现为两个元件电流相位相反。2.测量串联谐振时，为什么要保持总输出电压大小恒定不变？首先LC串联谐振，电路的整体阻抗为0欧，那么RLC串联谐振的整体阻抗为R的阻值。这时候电路的电流等于U/R。而由于串联，流过阻容感（RLC）的电流式相同的，那么电感上的电压为感抗乘电流，电容上的电压幅值和电感上相同。我们把R减小，那么电流就会加大，电阻为0的话，理论上电流等于无穷大，那么电感电容上的电压也都分别是无穷大。换句话说，电阻值的大小直接影响到电感上输出电压的高低。减小电阻值很容易得到高电压，这是很危险的。3.测量并联谐振时，为什么要保持总输出电流大小不变？这是为了在谐振时，使总电压U取极大值，4.什么是串联和并联谐振？谐振条件是什么？在RLC串联电路中所发生的谐振，称为串联谐振。串联谐振发生的条件是感抗和容抗相等，电抗为零；在电感L和电容C并联电路中发生的谐振叫并联谐振，谐振时，电路的总阻抗近似为极大值。5.试述Q值的物理意义和它与电路电阻的关系。Q值标志着谐振性能的好坏，表示回路串联谐振时感抗值或容抗值与损耗电阻的比值。复习思考题1.串联谐振中，不同Q值的If曲线有何特点？IF曲线与电阻R的关系是什么？Q值越大，则谐振曲线越尖锐，R就越小。2.测量串联和并联电路的Q值有几种方法？3.串联谐振时有Uc=QU，是否可以将它作为升压变压器来使用？在做电力产品试验时，有时候需要将电容与电感调谐成谐振状态，以获取一定的高电压。这样做的目的，就相当于升压变压器的作用。但是谐振电压，不完全等同于升压变压器。带负荷的能力不一样。一般来说，串联谐振的升压效果小于升压变压器。十五、用牛顿环测量球面的曲率半径1.此实验产生的系统误差和偶然误差的原因有哪些？如何减小误差？系统误差有：牛顿环装置的平凸透镜球面加工不均匀，球面与平面玻璃接触受到压力，表面磨损，测量时干涉条纹的位置发生变动，调节距离时的螺距误差。偶然误差：读数误差如何减小误差：尽量选取标准的牛顿环装置，单边测量以消除螺距误差，多次测量取平均值，以减小读数误差。2.用牛顿环是否能测量曲率大的平凸透镜的曲率半径，为什么？可以,再找一平面玻璃板,把凸透镜凸面正放在平面玻璃板上,在用已知波长的光来做干涉实验,读出条纹间距,推算出曲率半径.R=[D(m)^2-D(n)^2]/[4(m-n)λ]R是半径,D(m)是第m环的直径,λ是干涉波波长3.如果用透射光来观察，这时的干涉图与反射的有何不同？原因何在？可以,透射光和反射光的干涉环是互补的,图像可以根据光程差公式来确定,但原因是反射光存在半波损失,而透射光不存在半波损失,这样他们的光程差就相差一个λ/2为什么牛顿环越来越密？4.若用白光照射产生牛顿环，其颜色的顺序是什么？为什么？在日光下或用白光照射时,可以看到圆心点为一暗点,其周围为一些明暗相间的彩色圆环（紫色在内,红色在外）；因为不同波长的光,由于折射率和波长不同,会产生不同的位相差。5.你能用等厚干涉测量另一微小长度么？在球面的曲率半径已知的情况下，可利用等厚干涉测量单色光的波长。十七、平行光管的调整与使用1.测量透镜焦距时，若待测透镜的焦距比平行光管的焦距小很多，精度是否能够保证？不能，由公式，若f’远大于f,会对测量结果造成很大误差。2.调整平行光管的基本要点是什么？如何进行调整？要点：使分划板严格处于物镜的焦面上，使十字分划板叉丝中心同平行光管的光轴相重合。