大学物理实验试卷集（3份）

试卷一

本试卷满分 40 分。请将答案全部写在试卷上，第四大题可写在试卷背面。

一、选择题

1、某物体长度约为 2 厘米，为使测量结果有 5 位有效数字，应选用的测量仪器是: ( ) （A）米尺 (B)二十分游标尺 (C)五十分游标尺 (D)千分尺

2、某电流值的测量结果为 I=(30.55±0.05)mA，则下面关于被测电流 的真值I0的哪种理解是正确的 ( )

(A) I0=30.55mA (B) I0=30.50mA 或 I0=30.60mA (C) 30.50mA

(A) D＝(4.800±0.020) m (B) D＝(4.80±0.02)×103mm (C) D＝(4800±20)mm (D) D＝(480.0±2.0)cm 4、用 0.5 级量程为 0～7.5mA，面板刻度为 150 格的电流表测一电路中的电流, 下列哪个测量数据记录正确 ( )

(A)6mA (B) 6.0mA (C) 6.00mA (D) 6.000mA

5、已知 N＝2A2／B3,则正确的误差传递公式为: ( )

(A)ΔN＝[（2AΔA）2＋（3B2ΔB）2]1/2 (B)ΔN＝2[（2AΔA）2＋（3B2ΔB）2]1/2 (C)ΔN／N＝[（2ΔA／A）2＋（3ΔB／B）2]1/2 (D)ΔN／N＝2[（2ΔA／A）2＋（3ΔB／B）2]1/2

二、填空题 1、用 50 分游标尺测一物体的长度 L,读数为 45.12mm ,则长度 L 测量结果的完 整表述式为：L= ____mm。

2、将一频率为 2000Hz 的正弦电压信号输入示波器的 Y 输入端，要使荧光屏上 出现 4 个周期的正弦波_______，示波器的扫描周期应为_____ms。

3、按有效数字运算规则计算: (6.82×103－355×0.23)×12.002＝_____。 4、千分尺零点不准产生_____误差，电压扰动使电压读数不准产生_____误差。 5、由_____决定测量结果的有效数字是处理一切有效数字问题的总的根据和原则。 三、改错题

1、M＝45.427g， ΔM／M＝0.12％ ( ) 2、800.0mm＝80cm＝0.8m ( )

3、E＝(4.628×109±6.35×107)N／m2 ( )

4、用千分尺测一金属丝直径，正好为 5.1 毫米，应记为 5.10mm ( ) 5、0.005020Km 的有效数字是 6 位 ( )

四、计算与问答题

1. 测得一长方体的质量 M=(250.00±0.05)g，长 L=(5.015±0.003)cm,宽 B=(3.983±0.002)cm，高H=(2.008±0.002)cm，求其密度ρ及其相对不确定度Δρ/ρ。(5')

2. 在气垫导轨上测滑块的平均速度实验中，两光电门间的距离 s 为 800.0mm，测得滑块从第一光电门滑至第二光电门的时间 t 如下：

次数 1 2 3 4 5 6 ti/s 1.7922 1.7945 1.7880 1.7904 1.7885 1.7935

(计时器的最大仪器误差 Δt 仪=0.5ms，气垫导轨上的标尺为米尺)，求滑块在两 光电门间的平均速度（ ） 。

3．现有两个电压信号，其中一个是稳定直流电压信号、另一个是正弦交流电压信号，如何用示波器检验出直流电压信号?如果能用示波器测量直流电压信号的电压值，怎样测量? (4’)

参考答案

一、选择题(1.5’×5=7.5’) 1．D 2．D 3．B 4．C 5．C

二、填空题(2×5=10’) 1． (45.12±0.02)mm 2． 2 3． 7.45×103 4． 系统，随机 5． 不确定度

三、改错题(1.5’×5=7.5’) 1． M＝45.43g， ΔM／M＝0.12％ 2． 800.0mm＝80.00cm＝0.8000m 3． E＝(4.63±0.06)×109N／m2 4． 应记为 5. 100mm 5． 0.05020mm 的有效数字是 4 位。 四、计算与问答题(15’)

1． (5’)解：ρ=M/V = M/(LBH)=250.00/(5.015×3.983×2.008)=6.233(g/cm3) (1’) E=Δρ/ρ=[(△M/M) 2+(△L/L) 2+(△B/B) 2+(△H/H) 2]1/2 (1’) =[(0.05 /250.00) 2+(0.003/5.015) 2+(0.002/3.983) 2+(0.002/2.008) 2]1/2≈0.13% (1’) Δρ=Eρ=0.13%6.233≈0.008(g/cm3) (1’) ρ=（6.233±0.008）(g/cm3) E= 0.13% (1’) 2． (6’)解： =(1.7922+1.7945+1.7880+1.7904+1.7885+1.7935)/6=1.7912(s) (1’) Δt= ≈0.0011(s) (1’) =446.63(mm/s) (1’) E=?v/v=[(?s/s)2+(?t/t)2]1/2=0.088% (1’) Δv= E v =0.088%×446.63=0.4(mm/s) (1’) =446.6±0.4(mm/s) E=0.09% (1’)

3. (4’)答：将电压信号输入到示波器的 Y 输入端，调整 X 轴的扫描周期，当示波器屏幕 上波形为一水平直线时，输入的信号为直流电压信号；当示波器屏幕上波形为一曲线时，输 入的信号为交流电压信号(2 分)。 用示波器可以测量直流电压信号的电压值，方法是：测量出直流电压信号波形（水平直线） 在 Y 方向偏离扫描基线的格数，再乘以 Y 轴的灵敏度(2 分)。

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试卷二

本试卷满分为40分。

1. 将一正弦电压输入示波器的y输入端，当扫描速率调至2ms时，荧光屏上出现五个周期的正弦波，则输入电压的频率为多少？

2. 测定不规则固体密度 时， ，其中 为0℃时水的密度，M为被测物在空气中的称量质量，m为被测物完全浸没于水中的称量质量，若被测物完全浸没于水中时表面附有气泡，试分析实验结果将偏大还是偏小，为什么？

3. 测量某一物理量，需要一大小和方向均可变可控的输出电压，若给你一台直流稳压电源，请你设计控制电路。提出你所需的其它基本仪器，画出电路图。

4. 数据处理的基本方法有列表法、逐差法、图示法、图解法和最小二乘法，请任选两种方法，结合你所做过的实验，各举一例加以说明。

5.为使圆柱体体积测量的相对不确定度小于0.6%，试就以下三种情况分析说明应如何选用测量仪器？

(1) 已知D≈10mm，而h>>D，则应用什么仪器测D？ (2) 已知h≈10mm，而D >>h，则应用什么仪器测h？ (3) 已知D≈h≈10mm，则应分别用什么仪器测D和h？ 样卷参考答案

1. (6分)答：fy=nfx, (2分)

∵fx=1/0.002=500Hz, (2分)

∴fy=2500Hz即为输入电压频率 (2分)

2. (6分)答：若被测物浸没在水中时附有气泡，则物体排开水的体积变大，物体所受到的浮力变大，则在水中称重结果将偏小，即 比标准值稍小，可知 将偏小

3. (8分)答：还需要的仪器有：单刀开关一个，换向开关一个，滑线变阻器一个，电压表一个。 (2分)

图： 分压 (3分)

换向 (3分)

4. (6分，每一种3分)列表法：磁感强度的测量，PN结物理特性研究等； 逐差法：杨氏弹性模量，光的干涉，声速测量等； 图示法：磁感强度的测量，描绘静电场等；

图解法：不良导体的导热系数，磁滞回线的测量等；

最小二乘法：PN结物理特性研究，磁感强度的测量，简谐振动的研究等。 5．（14分） (一) 方和根合成法（2分）

（1）当 时， 0.6%，可得 ， （2分）

所以测量 应采用（50分）游标卡尺。 （1分） （2）当 时， 0.6%，可得 ， （2分） 所以测量 应采用（20分）游标卡尺。 （1分） （3）当 时， 0.6%，可得 ， （2分）

0.6%，可得 ， （2分）

所以测量 、 均应采用（50分）游标卡尺。 （2分） （二）绝对值合成法

（1）当 时， 0.6%，可得 ， （2分） 所以测量 应采用（50分）游标卡尺。 （1分） （2）当 时， 0.6%，可得 ， （2分） 所以测量 应采用（20分）游标卡尺。 （1分） （3）当 时， 0.3%，可得 ， （2分） 所以测量 应采用螺旋测微计。 （1分） 0.3%，可得 ， （2分）

所以测量 应采用（50分）游标卡尺。 （1分）

试卷三

一、选择题（“对”打√，“错”打×）（30分，每空1分）

1、偏差（残差）是测量值与其算术平均值之差，通常真值是不可知的，实验中往往用偏差作为误差的估算值。（ ）

2、 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。（ ） 3、 正确度是指测量值或实验所得结果与真值符合的程度，它是描述测量值接近真值程度的尺度，其反映的是系统误差大小的程度。但有人认为，正确度和精确度含义是一样的。（ ） 4、 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。（ ） 5、 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。（ ）

6、 算术平均值代替真值是最佳值，那么平均值代替真值可靠性如何，要对它进行估算和评定，用以下方法估算和评定都是正确的，如算术平均偏差，标准偏差，不确定度。（ ） 7、 用50分度游标卡尺单次测量某一个工件长度，测量值N=10.00mm，试用不确定度表示结果为N真=（10.00±0.02）mm，但有人说不对，因为不确定度，其测量结果中少了A类不确定度。（ ） 8、 有一个0.5级的电流表，其量程数为10μA，单次测量某一电流值为6.00μA，试用不确定度表示测量结果为I真=（6.00±0.05）μA。（ ）

9、 （1）单臂电桥的R1/R2为100/1、10/1、4/1、1/1、1/4、1/10、1/100可选，比较电阻R0的取值范围为0-9999欧姆，此电桥的测量范围Rx为99.99~9.999×105欧姆之间；（ ） （2）单臂电桥测量的两个电阻的阻值分别为80欧姆和8000，其桥的比率是0.01和1。（ ） 10、双臂电桥可以测量很小的Rx，这是因为双臂电桥使用的R0很小，测量原理及电路形式和单臂电桥是完全一样的。（ ）

11、 电阻值的测量结果为R真=（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70%。（ ） （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%。（ ） 12、系统误差和随机误差是两种不同性质的误差，但它们又有着内在的联系，在一定条件下，它们有自己的内涵和界限，但条件改变时，彼此又可能互相转化。如测量温度在短时间内可保持恒定或缓慢变化，但在长时间中却是在某个平均值附近作无规则变化，因此温度变化造成的误差在短段时间内可以看成随机误差，而在长时间内且作系统误差处理。（ ）

13、标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。（ ） 14、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。（ ）

15、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。（ ） 16、利用逐差法处理实验数据的最基本条件和优点是可变换成等差级数的数据序列，充分利用数据，减少随机误差。（ ） 17、（1）相同的测量仪器，测量方法的不同，测量精度也不同；（ ） （2）测量结果表示为N真=（19.000±0.021）mm；（ ） （3）测量结果表示为N真=（19.000±0.02）mm；（ ）