大学物理实验思考题答案（实验9----11）

    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xx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。电源电压取6V，R1，R2取1000Ω，检流计取1.5级µA表。
　
[实验十] 用电位差计测量电动势　
    1. 按图3-10-4联好电路做实验时，有时不管如何调动a头和b头，检流计G的指针总指零，或总不指零，两种情况的可能原因各有哪些?

    答：总指零的原因：测量回路断路。总不指零的原因：① E和Ex极性不对顶；② 工作回路断路；③ RAB上的全部电压降小于ES，Ex二者中小的一个。
　
　
    2.
用电位差计可以测定电池的内阻，其电路如图3 10 6所示，假定工作电池E＞Ex，测试过程中Rc调好后不再变动，Rx是个准确度很高的电阻箱。R是一根均匀的电阻丝。L1、L2分别为Kx断开和接通时电位差计处于补偿状态时电阻丝的长度。试证明电池Ex的内阻r=[(L1-L2)/L2]Rx(Rx为已知)。
证明：设A为R上单位长度的电位差，Vx为K2的端电压，则有：
Ex=AL1                                                (1)
Vx=AL2                                                (2)
而

代入（2）式得:
Rx/(r+Rx)Ex=AL2                          (3)
(1)式除(3)式，整理后得：
r =[(L1-L2)/L2]Rx
　
　
    3.
用箱式电位差计可以测定电阻或校准电流表。在图3-10-7(a)中，A是待校准电流表，Rx是待测定的电阻，R0是可调的准确度很高的电阻箱，其值可直接读出，图(b)是UJ37箱式电位差计。怎样才能把Rx测算出来?
A表如何校正?
答：
测量电阻Rx
① 调整可变精密电阻箱R0（作标准电阻用）的阻值，使电流表有适当偏转，如可能，使R0与Rx相接近。
② 将1点接Ex (+)，2点接Ex (-)，测出Vx(Rx两端的电位差)。
③ 将2点接Ex (+)，3点接Ex (-)，保持电流不变，测出V0(R0两端的电位差)。
④ 因Rx和R0通过的电流相同，故：Rx=(Vx/V0)R0
校准电流表
① 将3点接Ex(-)，2点接Ex(+),调整R0，使电流表A指示{dy}个校准点。测出R0两端的电位差V1，得{dy}校准点的电流I1(I1=V1/R0)。
② 同法测出同一校准点的电流I2, I3, ……。
        ③ 作出校准曲线。
　
　
    4.
如图3-10-4所示的电位差计，由A到B是11m长的电阻丝，若设a=0.1V/m，11m长的电压降是1.1V，用它测仅几毫伏的温差电动势，误差太大。为了减少误差，采用图3-10-8所示电路。图3-10-8是将11m长的电阻丝AB上串接了两个较大的电阻R1和R2。若AB的总电阻已知为r,
且R1、R2、r上的总电压为1.1V，并设计AB(11m)电阻丝上的a=0.1mV/m，试问R1+R2的电阻值应取多少?
若标准电池E0的电动势为1.0186V，则R1可取的{zd0}值和最小值分别为多少(用线电阻r表示)?
答：
① 由于电位差计单位长度电阻线的电位差为a，则电阻线AB上的电位差VAB=11a＝1.1mV，而回路电流应为I =VAB/r。另一方面，由于
I(R1+R2+r)=1.1V，
所以
(VAB/r)(R1+R2+r)= 1.1V
即
VAB[ (R1+R2)/r +1]= 1.1V
所以
R1+R2=[(1.1/VAB)-1] r =(1.1/0.0011-1)r＝999r
② 当R2I = E0 时，R1为最小，即R1= R1min，此时有R1I + E0 + Ir = 1.1。由于I =VAB/r =0.0011/r，所以
R1min=(1.1-E0-Ir)/I=73r
当R2I+Ir =E0 则R1为{zd0}，即R1= R1max，此时有R1I + E0 = 1.1。所以
R1max =(1.1-E0)/I=74r
　
　
[实验十 一]   超声波声速的测量　
    1. 示波器在使用过程中荧光屏上只有一条水平亮线而没有被测信号是什么原因造成的?

    答：在示波器的使用过程中，上述现象经常出现，造成这一现象的原因很多，大致可归纳为：
    ① 示波器接地（GND）（测量时接地按键GND应该弹起）；
② 衰减开关VOLTS/DIV选择过大（测量时可先选择小些）；
③ 信号发生器输出过小或没有输出；
④ 信号发生器输出直流信号；
⑤ 在信号的传输中，导线或接头接触不良，也可造成该现象；
⑥ 示波器的相关功能键都应选择在正确工作状态下。
    总之，影响的因素很多，要求使用者在使用前一定认真阅读教材。
　
　
    2.
在测量声速时，Y1(CH1)的输入信号，由于示波器的Y轴放大器、压电转换器、联接线路的相移等原因并不与声波的位相相同，这对于观察测量声波波长有无影响? 为什么?
答：没有影响。因为波长是波在传播过程中位相差为2π的两点间的距离，与该处位相无关，所以无影响。
　
　
3. 试比较几种测声速方法的优缺点。
　
答：实验讲义上共列出了三种测量方法：①李萨如图相位比较法，②共振法，③波形相位比较法。
   
一般说来，李萨如图相位比较法测量的比较准，同时便于对知识的温新和巩固，对于示波器的使用以及学生动手能力和思考问题的培养，不失是一种较好的途径，但操作比较繁；对于共振法，判断相对要困难一些，所以测量误差一般要大一些，但可以直观地了解共振现象；而波形相位比较法比的现象较直观，可操作性强，只是相位判别不如李萨如图相位比较法准确，但只要认真操作，误差也不会太大。