《大學(xué)物理》實(shí)驗(yàn)教材課后思考題答案

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1、大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教材課后思考題答案一、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：1．由于采用了氣墊裝置，這使得氣墊擺擺輪在擺動(dòng)過程中受到的空氣粘滯阻尼力矩降低至最小程度，可以忽略不計(jì)。但如果考慮這種阻尼的存在，試問它對(duì)氣墊擺的擺動(dòng)（如頻率等）有無影響？在擺輪擺動(dòng)中，阻尼力矩是否保持不變？答：如果考慮空氣粘滯阻尼力矩的存在，氣墊擺擺動(dòng)時(shí)頻率減小，振幅會(huì)變小。（或者說對(duì)頻率有影響，對(duì)振幅有影響）在擺輪擺動(dòng)中，阻尼力矩會(huì)越變?cè)叫　?．為什么圓環(huán)的內(nèi)、外徑只需單次測(cè)量？實(shí)驗(yàn)中對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量精度影響最大的是哪些因素？答：圓環(huán)的內(nèi)、外徑相對(duì)圓柱的直徑大很多，使用相同的測(cè)量工具測(cè)量時(shí)，相對(duì)誤差較小，故只需單次測(cè)量即可。（對(duì)測(cè)量結(jié)果影響大小）

2、實(shí)驗(yàn)中對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)量影響最大的因素是周期的測(cè)量。（或者阻尼力矩的影響、擺輪是否正常、平穩(wěn)的擺動(dòng)、物體擺放位置是否合適、擺輪擺動(dòng)的角度是否合適等）3．試總結(jié)用氣墊擺測(cè)量物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的方法有什么基本特點(diǎn)？答：原理清晰、結(jié)論簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)巧妙、測(cè)量方便、最大限度的減小了阻尼力矩。三、混沌思考題1.有程序（各種語言皆可）、K值的取值范圍、圖+5分有程序沒有K值范圍和圖+2分只有K值范圍+1分有圖和K值范圍+2分2.（1）．混沌具有內(nèi)在的隨機(jī)性：從確定性非線性系統(tǒng)的演化過程看，它們?cè)诨煦鐓^(qū)的行為都表現(xiàn)出隨機(jī)不確定性。然而這種不確定性不是來源于外部環(huán)境的隨機(jī)因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的影響，而是系統(tǒng)自發(fā)產(chǎn)生的（2）．混沌

3、具有分形的性質(zhì)（3）．混沌具有標(biāo)度不變性（4）．混沌現(xiàn)象還具有對(duì)初始條件的敏感依賴性：對(duì)具有內(nèi)在隨機(jī)性的混沌系統(tǒng)而言，從兩個(gè)非常接近的初值出發(fā)的兩個(gè)軌線在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間演化之后，可能變得相距“足夠”遠(yuǎn)，表現(xiàn)出對(duì)初值的極端敏感，即所謂“失之毫厘，謬之千里”。答對(duì)2條以上+1分，否則不給分，只舉例的不給分。四、半導(dǎo)體PN結(jié)（1）用集成運(yùn)算放大器組成電流一電壓變換器測(cè)量A電流，有哪些優(yōu)點(diǎn)?答：具有輸入阻抗低、電流靈敏度高、溫漂小、線性好、設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)牢靠等優(yōu)點(diǎn)。（2）本實(shí)驗(yàn)在測(cè)量PN結(jié)溫度時(shí)，應(yīng)該注意哪些問題？答：在記錄數(shù)據(jù)開始和結(jié)束時(shí)，同時(shí)都要記錄下干井中溫度，取溫度平均值。（3）在用基本函數(shù)進(jìn)

4、行曲線擬合求經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，如何檢驗(yàn)?zāi)囊环N函數(shù)式擬合得最好，或者擬合的經(jīng)驗(yàn)公式最符合實(shí)驗(yàn)規(guī)律？答：運(yùn)用最小二乘法，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別代入線性回歸、指數(shù)回歸、乘冪回歸這三種常用的基本函數(shù)，然后求出衡量各回歸方程好壞的擬合度R2。擬合度最接近于1的函數(shù)，擬合得最好。五、地磁場(chǎng)（1）磁阻傳感器和霍耳傳感器在工作原理有什么區(qū)別？答：前者是磁場(chǎng)變化引起材料阻值變化，最終使得電橋外接電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)應(yīng)的輸出電壓；后者是磁場(chǎng)變化引起流經(jīng)材料內(nèi)部的載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)而產(chǎn)生電壓。（2）為何坡莫合金磁阻傳感器遇到較強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，其靈敏度會(huì)降低？用什么方法來恢復(fù)其原來的靈敏度？答：傳感器遇到強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁阻材料將產(chǎn)生磁疇飽和現(xiàn)

5、象，外加磁場(chǎng)很難改變磁阻材料的阻值，所以傳感器靈敏度會(huì)降低。方法是：在硅片上設(shè)計(jì)兩條鋁制電流帶，一條是置位與復(fù)位帶，該傳感器遇到強(qiáng)磁場(chǎng)感應(yīng)時(shí)，將產(chǎn)生磁疇飽和現(xiàn)象，可用此來置位或復(fù)位極性；另一條是偏置磁場(chǎng)帶，用于產(chǎn)生一個(gè)偏置磁場(chǎng)，補(bǔ)償環(huán)境磁場(chǎng)中的弱磁場(chǎng)部分(當(dāng)外加磁場(chǎng)較弱時(shí)，磁阻相對(duì)變化值與磁感應(yīng)強(qiáng)度成平方關(guān)系)，使磁阻傳感器輸出顯示線性關(guān)系。（或者按復(fù)位鍵）六、牛頓環(huán)1．利用透射光觀測(cè)牛頓環(huán)與用反射光觀測(cè)會(huì)有什么區(qū)別?答：干涉條紋明暗互補(bǔ)，即，在透射方向觀察因不存在半波損失，仍會(huì)觀察到亮暗相間的同心圓環(huán)干涉條紋，但亮暗正好與在反射方向觀察互補(bǔ)！2．測(cè)量暗環(huán)直徑時(shí)，叉絲交點(diǎn)沒有通過環(huán)心，因而測(cè)量

6、的是弦而非直徑，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響?為什么?答：所以，沒有影響，圓環(huán)直徑的平方差等于對(duì)應(yīng)的弦的平方差。為什么由平凸透鏡和平板玻璃形成的牛頓環(huán)離中心越遠(yuǎn)，條紋越密?答：第k級(jí)暗環(huán)的半徑條紋間距所以隨著環(huán)數(shù)增加，條紋越密七、麥克爾遜干涉儀1.測(cè)He-Ne激光波長(zhǎng)時(shí)，微調(diào)手輪始終只能朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，為什么？答：防止引入空程差。2.為什么M1與必須完全平行時(shí)，才能見到一組同心的圓形干涉條紋？如果M1與不平行，將出現(xiàn)什么樣的干涉條紋？答：當(dāng)M1和M2′平行，設(shè)M1和M2′距離為d，面光源上某點(diǎn)發(fā)出的光線以相同的入射角i入射，經(jīng)反射后，相干光1、2的光程差。由上式可知，當(dāng)d一定時(shí)，光程差僅與入射角有關(guān)，

7、即具有同一入射角i的光束所形成的是光程差相同的同級(jí)條紋。在整個(gè)干涉區(qū)域內(nèi)，不同傾角的光束可形成以E為圓心的一組明暗相間的同心圓環(huán)。當(dāng)M1、M2′不再平行而是有微小夾角、且M1和M2′之間形成的楔形空氣層較薄時(shí)，會(huì)形成等厚干涉條紋。如果入射角很小，光束近于垂直入射時(shí)，cos=1-2/2，故Δ==,在M1、M2′相交處，=0，光程差為0，出現(xiàn)中央直條紋；而在兩鏡面交線附近，2遠(yuǎn)比要小，故可忽略，則Δ的