实验六 液液传质系数的测定
A 实验目的
(1) 掌握用刘易斯池测定液液传质系数的实验方法； (2) 测定醋酸在水与醋酸乙酯中的传质系数;
(3) 探讨流动情况、物系性质对液液界面传质的影响机理。 B 实验原理
实际萃取设备效率的高低，以及怎样才能提高其效率，是人们十分关心的问题。为了解决这些问题，必须研究影响传质速率的因素和规律，以及探讨传质过程的机理。
近几十年来，人们虽已对两相接触界面的动力学状态，物质通过界面的传递机理和相界面对传递过程的阻力等问题进行了研究，但由于液液间传质过程的复杂性，许多问题还没有得到满意的解答，有些工程问题不得不借助于实验的方法或凭经验进行处理。
工业设备中，常将一种液相以滴状分散于另一液相中进行萃取。但当流体流经填料、筛板等内部构件时，会引起两相高度的分散和强烈的湍动，传质过程和分子扩散变得复杂，再加上液滴的凝聚与分散，流体的轴向返混等问题影响传质速率的主要因素，如两相实际接触面积、传质推动力都难以确定。因此，在实验研究中，常将过程进行分解，采用理想化和模拟的方法进行处理。 1954年刘易斯[1]
(Lewis)提出用一个恒定界面的容器，研究液液传质的方法，它能在给定界面面积的情况下，分别控制两相的搅拌强度，以造成一个相内全混，界面无返混的理想流动状况，因而不仅明显地改善了设备内流体力学条件及相际接触状况，而且不存在因液滴的形成与凝聚而造成端效应的麻烦。本实验即采用改进型的刘易斯池
[2] [3]
进
行实验。由于刘易斯池具有恒定界面的特点，当实验在给定搅拌速度及恒定的温度下，测定两相浓度随时间的变化关系，就可借助物料衡算及速率方程获得传质系数。
(*
W W W W W C C K dt
dC A V ?=??
)
(1)
(
0*
0000C C K dt
dC A V ?=?)
(2)
若溶质在两相的平衡分配系数m 可近似地取为常数，则
W W mC C m
C C ==*00
*
,
(3)
式(1)、(2)中的
dt
dC
值可将实验数据进行曲线拟合然后求导数取得。 若将实验系统达平衡时的水相浓度和有机相浓度替换式(1)、式(2)中的和，则对上两式积分可推出下面的积分式： e W C e C 0*
W C *
C ()()
()
()0ln 0W e W W e
W W t C C W e W
W W
W
C C t C C At V C C dC At
V
K W W ??=?=∫ (4)
()()()
()
0ln 0000000000000C C t C C At V C C dC At V K e e
t C C e
??=?=∫ (5)
以()()
0ln C C t C C e e ??对t 作图从斜率也可获得传质系数。
求得传质系数后，就可讨论流动情况，物系性质等对传质速率的影响。由于液液相际的传质远比气液相际的传质复杂，若用双膜模型处理液液相的传质，可假定①界面是静止不动的，在相界面上没有传质阻力，且两相呈平衡状态；②紧靠界面两侧是两层滞流液膜；③传质阻力是由界面两侧的两层阻力叠加而成；④溶质靠分子扩散进行传递。但结果常出现较大的偏差，这是由于实际上相界面往往是不平静的，除了主流体中的旋涡分量时常会冲到界面上外，有时还因为流体流动的不稳定，界面本身也会产生骚动而使传质速率增加好多倍。另外有微量的表面活性物质的存在又可使传质速率减少。关于产生界面现象和界面不稳定的原因有关文献已有报道[4]
。大致分为：
(1) 界面张力梯度导致的不稳定性。在相界面上由于浓度的不完全均匀，因此界面张力也有差异。这样，界面附近的流体就开始从张力低的区域向张力较高的区域运动，正是界面附近界面张力的随机变化导致相界面上发生强烈的旋涡现象。这种现象称为Marangoni 效应。根据物系的性质和操作条件的不同，又可分为规则型和不规则型界面运动。前者是与静止的液体性质有关，又称Marangoni 不稳定性。后者与液体的流动或强制对流有关，又称瞬时骚动。
(2) 密度梯度引起的不稳定性[5]
。除了界面张力会导致流体的不稳定性外，一定条件下密度梯度的存在，界面处的流体在重力场的作用下也会产生不稳定，即所谓的Taylar不稳定。这种现象对界面张力导致的界面对流有很大的影响。稳定的密度梯度会把界面对流限制在界面附近的区域。而不稳定的密度梯度会产生离开界面的旋涡，并且使它渗入到主体相中去。
(3) 表面活性剂的作用。表面活性剂是降低液体界面张力的物质，只要很低的浓度，它就会积聚在相界面上，使界面张力下降，造成物系的界面张力与溶质浓度的关系比较小，或者几乎没有什么关系，这样就可抑制界面不稳定性的发展，制止界面湍动。另外，表面活性剂在界面处形成吸附层时，有时会产生附加的传质阻力，减小了传质系数。
C 预习与思考
(1) 为何要研究液液传质系数？
(2) 理想化液液传质系数实验装置有何特点？
(3) 由刘易斯池测定的液液传质系数用到实际工业设备设计还应考虑哪些因素？ (4) 物系性质对液液传质系数是如何影响的？
(5) 根据物性数据表，确定醋酸向哪一方向的传递会产生界面湍动，说明原因。 (6) 了解实验目的，明确实验步骤，制定实验计划。 (7) 设计原始数据记录表。 D 实验装置及流程
实验所用的刘易斯池，如图2–9所示。它是由一段内径为0.1 m，高为0.12m，壁厚为
m的玻璃圆筒构成。池内体积约为 900ml，用一块聚四氟乙烯制成的界面环(环上每
个小孔的面积为3.8cm 3108?×2
)，把池隔成大致等体积的两隔室。每隔室的中间部位装有互相独立的六叶搅拌桨，在搅拌桨的四周各装设六叶垂直挡板，其作用在于防止在较高的搅拌强度下造成界面的扰动。两搅拌桨由一直流侍服电机通过皮带轮驱动。一光电传感器监测着搅拌桨的转速，并装有可控硅调速装置，可方便地调整转速。两液相的加料经高位槽注入池内，取样通过上法兰的取样口进行。另设恒温夹套，以调节和控制池内两相的温度,为防止取样后，实际传质界面发生变化，在池的下端配有一升降台，以随时调节液液界面处于界面环中线处。
图2–10 液液传质系数实验流程简图
1–刘易斯池；2–测速仪；3–恒温夹套；4–光电传感器； 5–347
图2–9 刘易斯池简图
1–进料口；2–上搅拌桨；3–夹套； 4–玻璃筒；5–出料口；6–恒温水接口； 7–衬垫；8–皮带轮；9–取样口； 10–垂直挡板；11–界面杯； 12–搅拌桨；13–拉杆；14–法兰
传动装置；6–直流电机；7–调速器；8–搅拌桨； 9–恒温槽；10–升降台
E 实验步骤与方法（包括分析方法）
本实验所用的物系为水–醋酸–乙酸乙酯。有关该系统的物性数据和平衡数据列于下表。
纯物系性质表
25℃醋酸在水相与酯相中的平衡浓度(Wt%) 酯相 0.0 2.50 5.77 7.63 10.17 14.26 17.73 水相 0.0
2.90
6.12
7.95
10.13
13.82
17.25
实验时应注意以下几个方面：
(1) 装置在按装前，先用丙酮清洗池内各个部位，以防表面活性剂污染了系统。
(2) 将恒温槽温度调整到实验所需的温度。
(3) 加料时，不要将两相的位置颠倒，即较重的一相先加人，然后调节界面环中心线的位置与液面重合，再加入第二相。第二相加入时应避免产生界面骚动。
(4) 启动搅拌桨约30分钟，使两相互相饱和，然后由高位槽加入一定量的醋酸。因溶质传递是从不平衡到平衡的过程，所以当溶质加完后就应开始计时。
(5) 溶质加入前，应预先调节好实验所需的转速，以保证整个过程处于同一流动条件下。 (6) 各相浓度按一定的时间间隔同时取样分析。开始应3～5分钟取样一次，以后可逐渐的延长时间间隔，当取了8～10个点的实验数据以后，实验结束，停止搅拌，放出池中液体，洗净待用。
(7) 实验中各相浓度，可用标准溶液分析滴定醋酸含量。 NaOH 以醋酸为溶质，由一相向另一相传递的萃取实验可进行以下内容： (1) 测定各相浓度随时间的变化关系，求取传质系数。
(2) 改变搅拌强度，测定传质系数，关联搅拌速度与传质系数的关系。
(3) 进行系统污染前后传质系数的测定，并对污染前后实验数据进行比较，解释系统污染对传质的影响。
(4) 改变传质方向，探讨界面湍动对传质系数的影响程度。
(5) 改变相应的实验参数或条件，重复以上(2)、(3)、(4)的实验步骤。 F 实验数据处理
(1) 将实验结果列表，并标绘 对t 的关系图； W C C 、0(2) 根据实验测定的数据，计算传质系数； 0K K W ，(3) 将传质系数或作图。 t K W ～t K ～0G 结果与讨论
(1) 讨论测定液液传质系数的意义。 (2) 讨论界面湍动对传质系数的影响。 (3) 讨论搅拌速度与传质系数的关系。 (4) 解释系统污染对传质系数的影响。 (5) 分析实验误差的来源。
(6)提出实验装置的修改意见。
H 主要符号说明
A - 两相接触面积;
C - 溶质浓度；
D - 扩散系数；
K - 总传质系数；
m - 平衡分配系数；
t - 时间;
V - 溶剂相体积；
ρ - 密度；
σ - 表面张力；
下标：
O - 有机相；
w - 水相
参考文献
[1]Lewis J B. Chem Eng. Sci, 1954，3： 248
[2]J Bnlicka,J Prochazka.Chem Eng Sci, 1976:137
[3]周永传、李洲 . 化工学报，1976，3：10
[4]李以圭等 . 化学工程手册 第14篇 萃取及浸取 . 北京：化学工业出版社，1985
[5]Mixon F O , D R Whitaker and J C Orcuff. AICHE J, 1967,13:21
[6]Laddka G S,egalessan T E . Phenomena in Liguid Extraction . New York: McGraw-Hill Book Company , 1978
[7]HandBook of Solvent Extraction .Tohn Wiley Sons Inc, 1983
误差与有效数字练习题答案 1.有甲、乙、丙、丁四人，用螺旋测微计测量一个铜球的直径，各人所得的结果表达如下：d 甲 =（1.2832±0.0003）cm ，d 乙 =（1.283±0.0003）cm ，d 丙 =（1.28±0.0003）cm ，d 丁 =（1.3±0.0003）cm ，问哪个人表达得正确？其他人错在哪里？ 答：甲对。其他人测量结果的最后位未与不确定度所在位对齐。 2.一学生用精密天平称一物体的质量m ，数据如下表所示 ： Δ仪 =0.0002g 请计算这一测量的算术平均值，测量标准误差及相对误差，写出结果表达式。 3.61232i m m g n ∑ = = A 类分量： (0.6831 1.110.0001080.000120S t n g =-=?= B 类分量： 0.6830.6830.0002 0.00 u g =?= ?=仪 合成不确定度：0.000182U g ====0.00018g 取0.00018g ，测量结果为： (3.612320.00018) m U g ±=± ( P=0.683 ) 相对误差: 0.00018 0.005%3.61232 U E m = == 3.用米尺测量一物体的长度，测得的数值为 试求其算术平均值，A 类不确定度、B 类不确定度、合成不确定度及相对误差，写出结果表达式。 cm n L L i 965.98=∑= ， A 类分量: (0.6831S t n =-?0.006=0.0064cm B 类分量: 0.6830.6830.050.034u cm =?=?=仪 合成不确定度: 0.035U cm ====0.04cm 相对误差: %04.096 .9804.0=== L U E ( P=0.683 )
近代物理 1. 是否可以测摆动一次的时间作周期值？为什么？ 答：不可以。因为一次测量随机误差较大，多次测量可减少随机误差。 2. 将一半径小于下圆盘半径的圆盘，放在下圆盘上，并使中心一致，讨论此时三线摆的周期和空载时的周期相比是增大、减小还是不一定？说明理由。 答：当两个圆盘的质量为均匀分布时，与空载时比较，摆动周期将会减小。因为此时若把两盘看成为一个半径等于原下盘的圆盘时，其转动惯量I0小于质量与此相等的同直径的圆盘，根据公式(3-1-5)，摆动周期T0将会减小。 3. 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？对测量结果影响大吗？为什么？ 答：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。 实验2 金属丝弹性模量的测量 1. 光杠杆有什么优点，怎样提高光杠杆测量的灵敏度? 答：优点是：可以测量微小长度变化量。提高放大倍数即适当地增大标尺距离D或适当地减小光杠杆前后脚的垂直距离b，可以提高灵敏度，因为光杠杆的放大倍数为2D/b。 2. 何谓视差，怎样判断与消除视差? 答：眼睛对着目镜上、下移动，若望远镜十字叉丝的水平线与标尺的刻度有相对位移，这种现象叫视差，细调调焦手轮可消除视差。 3. 为什么要用逐差法处理实验数据? 答：逐差法是实验数据处理的一种基本方法，实质就是充分利用实验所得的数据，减少随机误差，具有对数据取平均的效果。因为对有些实验数据，若简单的取各次测量的平均值，中间各测量值将全部消掉，只剩始末两个读数，实际等于单次测量。为了保持多次测量的优越性，一般对这种自变量等间隔变化的情况，常把数据分成两组，两组逐次求差再算这个差的平均值。 实验三，随即误差的统计规律 1. 什么是统计直方图? 什么是正态分布曲线?两者有何关系与区别? 答：对某一物理量在相同条件下做n次重复测量，得到一系列测量值，找出它的最大值和最小值，然后确定一个区间，使其包含全部测量数据，将区间分成若干小区间，统计测量结果出现在各小区间的频数M，以测量数据为横坐标，以频数M为纵坐标，划出各小区间及其对应的频数高度，则可得到一个矩形图，即统计直方图。 如果测量次数愈多，区间愈分愈小，则统计直方图将逐渐接近一条光滑的曲线，当n趋向于无穷大时的分布称为正态分布，分布曲线为正态分布曲线。 2. 如果所测得的一组数据，其离散程度比表中数据大，也就是即S(x)比较大，则所得到的周期平均值是否也会差异很大? 答：（不会有很大差距，根据随机误差的统计规律的特点规律，我们知道当测量次数比较大时，对测量数据取和求平均，正负误差几乎相互抵消，各误差的代数和趋于零。 实验四电热法测量热功当量 1. 该实验所必须的实验条件与采用的实验基本方法各是什么?系统误差的来源可能有哪些? 答：实验条件是系统与外界没有较大的热交换，并且系统（即水）应尽可能处于准静态变化过程。实验方法是电热法。系统误差的最主要来源是系统的热量散失，而终温修正往往不能完全弥补热量散失对测量的影响。其他来源可能有①水的温度不均匀，用局部温度代替整体
泰山学院物理实验教学示范中心管理制度 （一）实验教学人员岗位责任制 一、熟悉学校制定的各项实验室规章制度。 二、及时掌握各类新进仪器设备的性能指标及使用方法，尽快使用在教学科研中。 三、对精密仪器、易损仪器要精心爱护，对毒品、易燃易爆物品、放射源等严加管理。 四、保持仪器设备的完好性，随时为教学科研服务。 五、电子设备应定期通电检查。 六、实验课应提前十五分钟到实验室，做好实验课前准备工作。 七、实验过程中，随时处理实验过程中出现的各种问题，不得长时间离开实验室。 八、实验结束后，督促学生整理好仪器设备、打扫卫生、关闭水源和电源。 九、离开实验室前，要重新检查水源、电源和窗子是否关闭，出门上锁。 十、做好防水、防火、防盗工作。 十一、以上各条适用于我系所有专、兼职实验人员。 泰山学院物理实验教学示范中心 2002年6月
(二)实验室守则 一、保持实验室环境的肃静和整洁。 二、实验前要根据教师所给或仪器卡片检查核对仪器，如有缺损，立即向教师报告，不准私自向别的实验台拿取。 三、未了解仪器性能之前切勿动手，使用仪器时必须严守仪器的操作规程(使用电子仪器要特别注意电源电压、极性)； 不许擅自拆卸仪器。 四、仪器发生故障、损坏或丢失时，立即报告指导教师。 五、连接电路并在确定无误后，应请教师检查，经允许后方可接通电源。 六、注意爱护和正确使用仪器，注意节约材料和水、电等。 七、实验完毕后即关闭电源、照明灯、水道等，将仪器、材料恢复到实验前的状态，并请教师检查和在实验记录上签字，然后方可离开实验室。 泰山学院物理实验教学示范中心 2002年6月
(三)实验室安全制度 一、实验室要认真做好安伞防护工作，对防盗、防冻、防火、防水、防触电工作进行定期检查。经常对学生进行安全教育，以确保实验室的安全。 二、实验室应注意安全，必须严格遵守操作规程，防止发生意外事故。在实验过程中如出现事故，应及时报告指导教师，并立即切断电源、水源、停止实验，保护现场，检查原因，明确责任。 三、要文明上课，安全实验，离开实验室前，关好水、电、门、窗，以确保安全。 四、发现实验室被盗，仪器设备丢失等情况，应及时通知保卫处处理。 泰山学院物理实验教学示范中心 2002年6月
1实验名称 电桥法测中、低值电阻 一.目的和要求 1.掌握用平衡电桥法测量电阻的原理和方法; 2.学会自搭电桥，且用交换法测量电阻来减小和修正系统误差; 3.学会使用QJ-23型惠斯登电桥测量中值电阻的方法; 4.学会使用QJ-42型凯尔文双臂电桥测量低值电阻的方法; 二.实验原理 直流平衡电桥的基本电路如下图所示。 图中B A R R ,称为比率臂，Rs 为可调的标准电阻，称为比较臂，Rx 为待测电阻。在电路的对角线（称为桥路）接点BC 之间接入直流检流计，作为平衡指示器，用以比较这两点的电位。调节Rs 的大小，当检流计指零时，B ，C 两点电位相等AB AC U U =；BD CD U U = ，即B B A A R I R I =；S S X X R I R I =。因为检流计中无电流，所以X A I I =，S B I I =，得到电桥平衡条件 Rs R R Rx B A =。 三.实验仪器 直流电源，检流计，可变电阻箱，待测电阻，元器件插座板，QJ24a 型惠斯登直流电桥，QJ42型凯尔文双臂电桥，四端接线箱，螺旋测微计 四.实验方法 1.按实验原理图接好电路； 2.根据先粗调后细调的原则，用反向逐次逼近法调节，使电桥逐步趋向平衡。在调节过程中，先接上高值电阻R m ，防止过大电流损坏检流计。当电桥接近平衡时，合上K G 以提高桥路的灵敏度，进一步细调； 3.用箱式惠斯登电桥测量电阻时，所选取的比例臂应使有效数字最多。
五.数据记录与分析 (0.0010.002) S RS R m ?±+ 仪 ＝，其中 S R是电阻箱示值，m是所用转盘个数，RS σ ? ' = X R= X R σ= 所以 2 297.80.1 X R=±Ω， 3 1995.40.8 X R=±Ω 2.不同比例臂对测量结果的影响 3.用箱式惠斯登电桥测量电阻 4.用开尔文电桥测量低值电阻 铜棒平均直径d＝3.975mm（多次测量取平均）（末读数－初读数） 电阻 2 4 R L L S d ρρ π ==，由下图中的拟合直线得出斜率00609 .0 4 2 = = d k π ρ ，则电阻率 () m k d ? Ω ? = ? ? ? = =- - 8 2 3 2 10 56 .7 4 10 975 .3 00609 .0 142 .3 4 π ρ
实验一霍尔效应及其应用 【预习思考题】 1．列出计算霍尔系数、载流子浓度n、电导率σ及迁移率μ的计算公式，并注明单位。 霍尔系数，载流子浓度，电导率，迁移率。 2．如已知霍尔样品的工作电流及磁感应强度B的方向，如何判断样品的导电类型？ 以根据右手螺旋定则，从工作电流旋到磁感应强度B确定的方向为正向，若测得的霍尔电压为正，则样品为P型，反之则为N型。 3．本实验为什么要用3个换向开关？ 为了在测量时消除一些霍尔效应的副效应的影响，需要在测量时改变工作电 流及磁感应强度B的方向，因此就需要2个换向开关；除了测量霍尔电压，还要测量A、C间的电位差，这是两个不同的测量位置，又需要1个换向开关。总之，一共需要3个换向开关。 【分析讨论题】 1．若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，按式（5.2-5）测出的霍尔系数比实际值大还是小？要准确测定值应怎样进行？ 若磁感应强度B和霍尔器件平面不完全正交，则测出的霍尔系数比实际值偏小。要想准确测定，就需要保证磁感应强度B和霍尔器件平面完全正交，或者设法测量出磁感应强度B和霍尔器件平面的夹角。 2．若已知霍尔器件的性能参数，采用霍尔效应法测量一个未知磁场时，测量误差有哪些来源？ 误差来源有：测量工作电流的电流表的测量误差，测量霍尔器件厚度d的长度测量仪器的测量误差，测量霍尔电压的电压表的测量误差，磁场方向与霍尔器件平面的夹角影响等。 实验二声速的测量 【预习思考题】 1. 如何调节和判断测量系统是否处于共振状态？为什么要在系统处于共振的条件下进行声速测定？ 答：缓慢调节声速测试仪信号源面板上的“信号频率”旋钮，使交流毫伏表指针指示达到最大（或晶体管电压表的示值达到最大），此时系统处于共振状态，显示共振发生的信号指示灯亮，信号源面板上频率显示窗口显示共振频率。在进行声速测定时需要测定驻波波节的位置，当发射换能器S1处于共振状态时，发射的超声波能量最大。若在这样一个最佳状态移动S1至每一个波节处，媒质压缩形变最大，则产生的声压最大，接收换能器S2接收到的声压为最大，转变成电信号，晶体管电压表会显示出最大值。由数显表头读出每一个电压最大值时的位置，即对应的波节位置。因此在系统处于共振的条件下进行声速测定，可以容易和准确地测定波节的位置，提高测量的准确度。 2. 压电陶瓷超声换能器是怎样实现机械信号和电信号之间的相互转换的？ 答：压电陶瓷超声换能器的重要组成部分是压电陶瓷环。压电陶瓷环由多晶结构的压电材料制成。这种材料在受到机械应力，发生机械形变时，会发生极化，同时在极化方向产生电场，这种特性称为压电效应。反之，如果在压电材料上加交
复旦大学物理教学实验中心建设国家级示范中心历程 复旦大学物理教学实验中心 复旦大学, 每年有近3000名学子走进这里，来尽享实验的乐趣与思维的舞动。她就是一个致力于培育全校学生动手能力与科研素养的物理教学实验中心。2007年批准为国家级实验教学示范中心建设单位，这是她发展史上值得铭记的里程碑。在这以后的三年多时间里，奋进与奇迹并举, 一年一个飞跃，先后收获大学物理实验、文科物理(理论和实验)、近代物理实验等3门国家精品课程荣誉称号；获得上海市教学成果奖1项，学生发表论文40余篇，成功研制教学演示仪器和实验仪器近20种，并在全国高校仪器评比中频频获奖；上海市教育系统文明班组、宝钢优秀教师奖和上海市实验室工作先进工作者等集体和个人荣誉，更让她绽放出夺目的光芒。 近60年的发展历史塑造了它厚重的品质，不断创新的理念又给予它蓬勃向上的生命力。“以学生为本”是它始终如一的教育理念。既有厚重基础，又注重创新，两者均衡结合。“要对得起学生”是老师们常说的口头禅，他们时时这么想，处处这么做。这一既朴素又深邃的理念，是课程体系改革的出发点，也是改进教学实践的落脚点。中心建设的实验教学体系可概括为“一个核心，三个层面”，即以培养学生实践创新能力为核心，由“基础型实验教学—综合型实验教学—研究型实验教学”三个层面，既分层次又相互衔接的实验教学新体系。 实验中心有16名专职实验教师和8位实验技术人员，为使实验教学与科研紧密相连，在实验教学中加入科研元素，中心聘请10余位“长江学者”、“杰青”等教授、副教授为兼职教师；中心先后建立了反映物理学发展前沿的、高水平教学实验室：核磁共振成像实验室、微波实验室等；中心出版了纳入“十一五”国家规划的系列教材，等等，所有这些联合构成了强大的软硬件支撑，确保实验教学保持高水平。 中心自主建立的实验中心维基网站将课堂从实验室拓展至无限空间，并创造了3年另2个月的时间，页面点击量破400万次的神话，在这里，教学资源应有尽有，互动交流随时随刻，是名副其实的物理实验教学第二课堂；给学生充分自主权，鼓励其大胆尝试的教育理念更为学生创造了无限发展的可能；教师们不惧挑战，也时刻挑战学生；坚持开展的实验教学校庆专场报告会、选派学生在全国物理实验教学研讨会上作报告，为学生提供了充分展示的舞台。 先进的理念和不拘泥于形式、讲究实效的各项举措，形成了显明的复旦特色： 1.建立了一个从低到高、从基础到前沿、从传授知识到培养综合能力，逐渐提高的近代物 理实验教学课程体系，注重学生知识、能力和素质的全面培养。 2.加强基础训练的前提下，开设物理学现代发展中的“新技术、新现象、新材料、新应用” 相关的教学实验。 3.科研教师参与实验教学，在教学中加入科研元素；采用多种形式的师生互动，引进多元 化教学；给学生更多自由探索的可能，满足学生求知和创新的欲望。 不竭的创造力源自中心和谐的氛围与科学的管理。平等民主的管理体制让中心的每一位老师尽展其才；每周一次固定时间的教学研讨会让彼此互帮互促、共同提高；鼓励进修和对外交流的激励机制让老师们的视野日渐开阔，年轻教师出国考察学习，让老师们的学习热情不断高涨；和谐而温馨的工作氛围更让中心每一位成员的心紧紧凝聚。 很多学生经过物理实验课程的学习，表现出强烈的求知欲望和无限的想象力和创造性。他们的能力和才华得到了释放，真正体现了实验课程的价值。“对于我们来说是非常有挑战的…，这也是在别的课程中所没有经历过的。全部取决于你的态度，你的信心和你的努力。不得不说在这一个学期中，我们经历了很多困难，但是我们学到了更多。”学生们如是评述他们在中心的学习经历。学生的口碑是对中心工作最高的嘉奖，也是引领中心不断超越的源动力。在这动力的推动下，复旦大学物理教学实验中心的未来，精彩在继续……
华东理工大学物理B(下)期末考试A卷 选择题30’(5’×6) 1、边长为L的正方形，在其四个顶点上各放有等量的点电荷，若正方形中心O处场强值、电势值均为零，则四个顶点带电情况为？ A.顶点a、b、c、d处都是负电荷 B.顶点a、b处是正电荷，顶点c、d处是负电荷 C.顶点a、c处是正电荷，顶点b、d处是负电荷D顶点a、b、c、d都是负电荷 A、D的U O≠0，B的E O≠0，由矢量叠加证明E O=0，由两等量异号电荷的中垂面为零势面证明U O=0 2、已知一高斯面所包围的体积内电荷代数和Σq=0，则能肯定？ A.高斯面上各点场强均为零 B.穿过高斯面上每一面元的电场强度通量为零 C.穿过整个高斯面的电场强度通量为零 D.以上均错 3、半径R1的导体球带电q，外罩一带电Q的半径为R2的同心导体球壳，q点距球心O的距离为r，r 5、牛顿环实验装置中，曲率半径为R 的平凸透镜与平玻璃板在中心恰好接触，其间充满折射率为n 的透明介质，一真空中波长为λ的平行单色光垂直入射到该装置上，则反射光形成的干涉条纹中，暗环的半径r k 表达式为？A.n /k r k R λ= B.R n /k r k λ= C.R λkn r k = D.R λk r k =6、一动量为P 的电子，沿图示方向入射并能穿过一宽为D ，磁感应强度为B(方向垂直纸面向外)的均匀磁场区，则该电子出射、入射方向间的夹角为多少？ A.α=cos -1P eBD B.α=sin -1P eBD C.α=sin -1eP BD D.α=cos -1 eP BD 习 题(参考答案) 2．指出下列测量值为几位有效数字，哪些数字是可疑数字，并计算相对不确定度。 (1) g ＝(9.794±0.003)m ·s 2 - 答：四位有效数字，最后一位“4”是可疑数字，%031.0%100794 .9003 .0≈?= gr U ； (2) e ＝(1.61210±0.00007)?10 19 - C 答：六位有效数字，最后一位“0”是可疑数字，%0043.0%10061210 .100007 .0≈?= er U ； (3) m ＝(9.10091±0.00004) ?10 31 -kg 答：六位有效数字，最后一位“1”是可疑数字，%00044.0%10010091 .900004 .0≈?= mr U ； (4) C ＝(2.9979245±0.0000003)8 10?m/s 答：八位有效数字，最后一位“5”是可疑数字 1．仪器误差为0.005mm 的螺旋测微计测量一根直径为D 的钢丝，直径的10次测量值如下表： 试计算直径的平均值、不确定度(用D 表示)和相对不确定度(用Dr 表示)，并用标准形式表示测量结果。 解： 平均值 mm D D i i 054.210110 1 ==∑= 标准偏差： mm D D i i D 0029.01 10)(10 1 2 ≈--= ∑=σ 算术平均误差： m m D D i i D 0024.010 10 1 ≈-= ∑=δ 不确定度A 类分量mm U D A 0029.0==σ， 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00029.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为：%29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D 或 不确定度A 类分量mm U D A 0024.0==δ ， 不确定度B 类分量mm U B 005.0=?=仪 ∴ 不确定度mm U U U B A D 006.0005.00024.0222 2≈+=+= 相对不确定度%29.0%100054 .2006 .0%100≈?=?= D U U D Dr 钢丝的直径为： %29.0)006.0054.2(=±=Dr D mm D ，%00001.0%1009979245 .20000003 .0≈?= Cr U 。 3．正确写出下列表达式 （1）km km L 310)1.01.3()1003073(?±=±= （2）kg kg M 4 10)01.064.5()13056430(?±=±= （3）kg kg M 4 10)03.032.6()0000030.00006320.0(-?±=±= （4）s m s m V /)008.0874.9(/)00834 .0873657.9(±=±= 4．试求下列间接测量值的不确定度和相对不确定度，并把答案写成标准形式。 大学物理作业本（上） 姓名 班级 学号 江西财经大学电子学院 2005年10月 质点动力学 练习题（一） １.已知质点的运动方程为2 x= =，式中t以秒计，y t ,3t y x,以米计。试求：（1）质点的轨道方程，并画出示意图； （2）质点在第2秒内的位移和平均速度； （3）质点在第2秒末的速度和加速度。 2．质点沿半径R=0.1m 的圆作圆周运动，自A 沿顺时针方 向经B 、C 到达D 点，如图示，所需时间为2秒。试求： （1） 质点2秒内位移的量值和路程； （2） 质点2秒内的平均速率和平均速度的量值。 3．一小轿车作直线运动，刹车时速度为v 0，刹车后其加速度与速度成正比而反 向，即a=-kv ，k 为已知常数。试求： （1） 刹车后轿车的速度与时间的函数关系； （2） 刹车后轿车最多能行多远？ A C 练习题（二） 1．一质点作匀角加速度圆周运动，β=β0，已知t=0，θ= θ0 ， ω=ω0 ，求 任一时刻t 的质点运动的角速度和角位移的大小。 2．一质点作圆周运动，设半径为R ，运动方程为202 1 bt t v s -=，其中S 为弧长， v 0为初速，b 为常数。求： （1） 任一时刻t 质点的法向、切向和总加速度； （2） 当t 为何值时，质点的总加速度在数值上等于b ，这时质点已沿圆周 运行了多少圈？ 3．一飞轮以速率n=1500转/分的转速转动，受到制动后均匀地减速，经t=50秒后静止。试求： （1）角加速度β； （2）制动后t=25秒时飞轮的角速度，以及从制动开始到停转，飞轮的转数N； （3）设飞轮的半径R=1米，则t=25秒时飞轮边缘上一点的速度和加速度的大小。 质点动力学 练习题（三） 1、质量为M的物体放在静摩擦系数为μ的水平地面上；今对物体施一与水平方向成θ角的斜向上的拉力。试求物体能在地面上运动的最小拉力。 化工原理实验上册知识点归纳Veeny 量纲分析法 量纲分析法是通过将变量组合成无量纲数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数，不需要对过程机理有深刻全面的了解。可以由π定理加以证明。缺点是降低的工作量有限、实验结果的应用仅限于实验范围，无法分析各种变量对过程的影响。 过程分解与合成法 将一个复杂的过程分解为联系较少或相对独立的子过程，再联系起来。优点是从简到繁，先局部后整体，大幅减少试验次数。n^a+n^b 缺点是子过程的最优不等于整个过程的最优。 数据处理：列表法、图示法（座标分度比例的确定）、数学函数法。 误差：系统误差（一起、环境）、随机误差（不可控、肉眼，波动）、过失误差 压力：液柱式压力计：U型（倒U型）液柱压力计、单管液柱压力计、倾斜式压力计优：精度高弹簧式压力计：弹簧管、膜式微压计、波纹管式优：范围大、结构简单、便宜。缺：受温度影响。 电气式压力计：快速变化的。 稳定：3/4 不稳定：1/3—2/3 温度：接触式：热膨胀（玻璃液体、杆式精度不高）、热电偶、热电阻非接触式：热辐射式高温计 流量：速度式流量计：孔板和文丘利流量计、转子流量计(小流量)、涡轮流量计。粘度高：耙式体积式流量计：湿式气体流量计、皂膜流量计（气体，小流量） 质量式流量计：直接式，补偿式。不受压强、温度、粘度等影响。 实验内容：在管壁相对粗糙度ε/d 一定时，测定流体流经直管的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系：测定流体流经阀门或弯头及其它管件时的局部阻力系数ξ。 要求掌握用因次分析法处理管路阻力问题的实验研究方法，并规划组织实验测定λ和Re； 流量—阀门开度 流速—流量计 ΔP：2个压差计 密度：温度计 再配上变频器、水槽、泵、阀门、管件等组建成以下循环管路。 填空（32） 1.化原实验的研究方法通常指： (1)量纲分析法 (2)数学模型法 (3)过程分解与合成法 (4)过程变量分离法 2.实验结果的表达方式通常有：(1)列表法 (2)图解法 (3)数学方程式法 3.阻力实验的研究中涉及的量纲有 (1) M (2) L (3) T 基本变量为 (1)流体性质：密度ρ，黏度μ (2)管路几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁粗糙度ε (3)流动条件：流速u 无因此数群有：(1) 雷诺数 duρμ (2) 相对长度l d (3) 管壁相对粗糙度 ε d 4.传热实验的研究中涉及的量纲有 (1) M (2) L (3) T (4) Q 基本变量为 (1)流体物理性质：ρ，μ，c p ，λ (2)圆管壁面的特征尺寸：l (3)操作因素：流速u (4)产生自然对流的升力：βg △T 无因此数群有：(1) 雷诺数Re=luρμ (2) 努塞尔准数Nu= al λ (3) 普朗特准数 c p μλ (4) 格拉晓夫准数 Gr= βg△Tl 3ρ 2 μ2 5.传热实验设备是____套管____换热器，热流体是___饱和水蒸气_____，冷流体是_____空气_______。 热流体的通道为换热器的___管间_____，冷流体的通道为换热器的____管内______． 实验中改变__冷__流体的流量同时保持__热__流体的温度不变，来考量对给热系数的影响。 一、填空 1.流体流动阻力测定实验的一次性记录信息（包括表达测试条件的文字条件）有： (1)流速u （流量q v ） (2)直管段压差△p 1 (3)局部段压差△p 2 (4)流体温度t (5)管路直径d (6)直管长度l 2.泵特性曲线实验的一次性记录信息（包括表达测试条件的文字条件）有： (1)泵两端压力p 1 、p 2 (2)离心泵电机功率P e (3)流量q v (4)水温 (5)进、出口管径d 1、d 2 3.过滤常数测定实验的一次性记录信息（包括表达测试条件的文字条件）有： (1)过滤时间τ (2)对应的滤液量V (3)过滤面积A 第十六章 狭义相对论 1、一宇宙飞船相对地球以0.8c （c 表示真空中光速）的速度飞行，一光脉冲从船尾传到船头。飞船上的观察者测得飞船长为90m ，地球上观察者测得光脉冲从船尾发出到达船头的空间间隔为多少 ？ 解：2 2 / 1/ 2/ 1/ 212v 1) t t (v x x x x ??+?= ?c m 2708.01c 90 c 8.0902 =?×+= 2、B 观察者以0.8c 的速度相对于A 观察者运动。B 带着一根1m 长的细杆，杆的取向与运动方向相同，在杆的一端相继发出两次闪光，其时间间隔在他的计时标度上看是10s ，求： （1）A 测得此杆的长度是多少？ （2）A 测得再次闪光的时间间隔有多长？ 解：（1） m 6.0)c c 8.0( 11c v 1l l 2 2 20=?×=? = （2） s 7.16)c c 8.0( 110c v 1t t 2 2 2 0=?= ?Δ= Δ 3、一辆小车以速度v 行驶，车上放一根米尺，并与水平方向成300 。在地面上观察者， 测得米尺与水平方向成450 ，求： （1）小车的速度； （2）地面上观察者测得米尺长度为多少？ 解：（1）设原长 则 /l c 3 2v 45tg c v 1x 45xtg 30tg x y y 45xtg y 30tg x y 0 2 2/ // //= ? ===== （2）2 0/2 22 /2 2 )30tg x ()c v 1(x y x L +?=+=（） 0/30cos x = m 707.03 2 30cos 132x 0/ =××== 4、在惯性系S 中，有两事件发生于同一地点，且第二事件比第一事件晚发生Δt=2秒。而在另一惯性系S'中，观测第二事件比第一事件晚发生Δt'=3秒。求： （1）S'系相对于S 系的运动速度为多少？ （2）在S'系中发生两事件的地点之间的距离是多少？ 解：（1）2 2 /c v 1t t ?Δ= Δ c 3 5v 3 2 t t c v 1/22 ==ΔΔ= ?（2） 2 2) A B A B /A /B c v 1t t (v x x x x ????= ?c 5)35(12c 35 02 ?=?×? == m 107.68×? 大学物理实验答案 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】 实验一 物体密度的测定 【预习题】 1．简述游标卡尺、螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项。 答：（1）游标卡尺的测量原理及使用时的注意事项： 游标卡尺是一种利用游标提高精度的长度测量仪器，它由主尺和游标组成。设主 尺上的刻度间距为y ，游标上的刻度间距为x ，x 比y 略小一点。一般游标上的n 个刻度间距等于主尺上(n -1)个刻度间距，即y n nx )1(-=。由此可知，游标上的刻度间距与主尺上刻度间距相差n 1,这就是游标的精度。 教材P33图1-2所示的游标卡尺精度为 mm 501,即主尺上49mm 与游标上50格同长，如教材图1-3所示。这样，游标上50格比主尺上50格（50mm ）少一格（1mm ），即游标上每格长度比主尺每格少1÷50 = 0.02(mm)， 所以该游标卡尺的精度为0.02mm 。 使用游标卡尺时应注意：①一手拿待测物体，一手持主尺，将物体轻轻卡住，才 可读数。②注意保护量爪不被磨损，决不允许被量物体在量爪中挪动。③游标卡尺的外量爪用来测量厚度或外径，内量爪用来测量内径，深度尺用来测量槽或筒的深度，紧固螺丝用来固定读数。 （2）螺旋测微器的测量原理及使用时的注意事项： 螺旋测微器又称千分尺，它是把测微螺杆的角位移转变为直线位移来测量微小长 度的长度测量仪器。螺旋测微器主要由固定套筒、测量轴、活动套筒(即微分筒)组成。 如教材P24图1-4所示，固定套管D上套有一个活动套筒C(微分筒)，两者由高精度螺纹紧密咬合，活动套筒与测量轴A相联，转动活动套筒可带动测量轴伸出与缩进，活动套筒转动一周( 360)，测量轴伸出或缩进1个螺距。因此，可根据活动套筒转动的角度求得测量轴移动的距离。对于螺距是0.5mm螺旋测微器，活动套筒C的周界被等分为50格，故活动套筒转动1 格，测量轴相应地移动0.5/50=0.01mm,再加上估读，其测量精度可达到0.001 mm。 使用螺旋测微器时应注意：①测量轴向砧台靠近快夹住待测物时，必须使用棘轮而不能直接转动活动套筒，听到“咯、咯”即表示已经夹住待测物体，棘轮在空转，这时应停止转动棘轮，进行读数，不要将被测物拉出，以免磨损砧台和测量轴。②应作零点校正。 2．为什么胶片长度可只测量一次？ 答：单次测量时大体有三种情况：（1）仪器精度较低，偶然误差很小，多次测量读数相同，不必多次测量。（2）对测量的准确程度要求不高，只测一次就够了。（3）因测量条件的限制，不可能多次重复测量。本实验由对胶片长度的测量属于情况（1），所以只测量1次。 沈阳化工学院 实验教学示范中心建设规划 为了进一步改善我校基础课教学实验室条件，推进实验室管理体制改革，促进教育资源共享，努力探索实验教学改革新机制和人才培养新模式，根据教育部《新世纪高等教育教学改革工程》和《关于开展高等学校实验教学示范中心建设和评审工作的通知》精神，结合我校实验室建设工作的实际情况，特制定沈阳化工学院实验教学示范中心（以下简称示范中心）建设规划。 一、建设目的 建设校级基础课实验教学示范中心旨在建设一批具有辐射、示范作用的高层次实验教学基地，合理配置教学资源，加大实验教学投入，高标准、高起点进行实验教学改革与实验室建设，全面提高实验教学质量与实验室使用率，提高我校基础课实验教学、实验室建设与管理的层次和水平，为培养新世纪国家经济建设与社会发展需要的高素质人才创造条件，使我校基础课教学实验室水平在合格评估基础上再上一个新台阶，为保证人才培养质量提供条件保障。 二、建设思路 1、在学校和上级有关部门的领导和支持下，进一步整合目前我校的基础课实验室（无机化学、有机化学、物理化学、分析化学、生物、化工原理、电工电子、物理、金工、力学、零件）所承担的所有实验课程，在此基础上逐步成立基础化学实验教学中心、化工原理实验教学中心、电工电子实验教学中心、物理实验教学中心、机械基础实验教学中心。 2、加大投入，高质量、高起点改善实验中心的硬件条件。 3、制定优化一系列规章制度并坚决执行，保证中心的正常运行。 4、改革更新实验内容，实验手段，实验方法，增加综合性、设计性、应用性、创新性、研究性实验数量，提高教学水平与质量。 5、引进、培养综合素质能力较高的人才，提高实验技术人员的理论和实验仪器的维护、维修水平，保证仪器的运转效率。 6、建立实验室信息化管理运行平台，实现实验教学、基本工作信息和仪器设备的计算机网络化管理，建设成数字化、网络化、智能化和开放化的实验教学示范中心。 三、建设范围 校级示范中心的建设范围暂定为：物理、化学、生物、电子、力学、机械、计算机、语言等8大类。 曲霉脂肪酶编码基因的克隆与表达分析 接入载体为pET-28a，外源基因为AFL-1，PCR产物直接酶切（NdeI/BamHI）后纯化连接pET28a 外源基因信息：https://www.doczj.com/doc/db17521189.html,/gene/?term=3504452 AFL1-1（Gene ID=3504452）序列信息统计如下： 1 atggcttctc caattctgcg atcaccgatt acttcggacc tcgccaacgt aacacccgat 61 ttggtggatg ttagcactcc cgaaaaattg aaatcctacc gcgaatcact tgaaccaatc 121 ttcactttgg agaatatcat ccgagggaaa gagaacatca tctcctacga ggaactggac 181 atcccaggcc ccgcaggacc gatgcgggcc accatcttcc gccccaagca ccaaacccac 241 cctatcgatg aaatccctgg tatcctacac atccacggcg ggggcctcgc cacgggaaac 301 cgcttcctgg gcttcaccat gctcgactgg gtcgagtccc tcggtgccgt ctgcctgacg 361 gccgagtacc gtctcgcccc ggaacatcac cagcccgccc agctggaaga cagctacgcc 421 gcgctgcagt ggatgagcga ccacgccgcc gagctgggct tcaacccgcg caagctggtt 481 gtctgcggta gctcggcggg gggcaatctc acggcggggg tcaccttact cgcgcgggac 541 cgctcgggcc cgcaaatccg cggccaggtg ttgatctatc cgtgggttga cgatggcatg 601 gactacgtgt ccatgcggca gtatgcggat attgcgcctg tgagggacgt ggacgccgcc 661 gtgttggcta attatgcgtt tggcgagagg cgcgagcacg cggatatgta tactgtgccg 721 atgcgcgcga cgaatttcgc gggcttgccc ccgacgttta tcgatgtggg tgaggcggat 781 gtgtttcgtg atcaggatat cgcgtacgcg tcggctttgt ggaaggatgg tgtctcgact 841 gagttgcatc tgtggccggg cagttggcat gggtttgatg tctttgttcc tgatgctccc 901 attagtcggc gggcgagggc tgctcggttg gaatggcttc ggaagttgtt aagtgtgcct 外源基因PCR扩增引物序列： P1: 5’GCGCGGCAGC CAT ATG GCT TCT CCA ATT CTG CGA 3’ P2: 5’GCTCGAATTC GGA TCC AGG CAC ACT TAA CAA CTT CCG AAG 3’ N端保留了标签，用于亲和层析 大物自测题 电磁学基础自测题（一） D B B A D A B C B C 均匀电场中，各点的电势一定相等F 电势为零处，场强一定为零F 库仑定律与高斯定理对于静止的点电荷的电场是等价的，而高斯定理还适于运动电荷的电场T 电场线总是与等位面垂直并指向电位降低处；等位面密集处电场线也一定密集T 通过闭合曲面S的总电通量，仅仅由S面所包围的电荷提供T 在电势不变的空间，电场强度一定为零T 电荷在电场中某点受到的电场力很大，该点的场强一定很大F 用高斯定理求解出的静电场强大小是高斯面上的场强T. 电场的存在，我们既看不见也摸不着，所以电场不是物质F. 电偶极矩的方向由正电荷指向负电荷。F 热学基础自测题（一） 1同温度、同物质的量的H2和He两种气体，它们的（ B ） A、分子的平均动能相等； B、分子的平均平动动能相等； C、总动能相等； D、内能相等。 2一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 C A、温度相同、压强相同。 B、温度、压强都不同。 C、温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强. D、温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强. 3麦克斯韦速率分布律适用于( C )。 A.大量分子组成的理想气体的任何状态； B.大量分子组成的气体； C.由大量分子组成的处于平衡态的气体 D.单个气体分子 5两瓶不同种类的气体，一瓶是氮，一瓶是氦，它们的压强相同，温度相同，但体积不同，则：（ A ） A．单位体积内分子数相同B．单位体积内原子数相同 C．单位体积内气体的质量相同 D．单位体积内气体的内能相同 6一定量的理想气体，开始时处于压强，体积，温度分别为p1，V1，T1的平衡态，后来变到压强，体积，温度分别为p2，V2，T2的终态．若已知V2>V1，且T2=T1，则以下各种说法中正确的是（D）： A、不论经历的是什么过程，气体对外净作的功—定为正值。 B、不论经历的是什么过程。气体从外界净吸的热一定为正值。 C、若气体从始态变到终态经历的是等温过程，则气体吸收的热量最少。 D、如果不给定气体所经历的是什么过程，则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断 7一定质量的理想气体当温度一定时,三种速率最大的是( C) Ａ、最概然速率；Ｂ、平均速率；Ｃ、方均根速率；Ｄ、不一定。 8麦克斯韦速率分布律适用于：（ C ） A.大量分子组成的理想气体的任何状态； B.大量分子组成的气体； C.由大量分子组成的处于平衡态的气体 D.单个气体分子 9理想气体的内能是状态的单值函数，对理想气体的内能的意义，下列说法正确的是：( A ) A、气体处在一定的状态，就具有一定的内能 B、对应用于某一状态的内能是可以直接测定的 C、对应于某一状态，内能的数值不唯一 D、当理想气体的状态改变时，内能一定跟着改变 10关于温度的意义，有下列几种说法：B (1) 气体的温度是分子平均平动动能的量度。 (2) 气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义。 (3) 温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同。 习题解答 第一章（P235） 1.简述聚合物的结构层次 答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。链结构又分为近程结构和远程结构。近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。构型是指某一原子的取代基在空间的排列。近程结构属于化学结构，又称一级结构。远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。远程结构又称二级结构。聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。织态结构则属于更高级的结构。 2．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。 解： （1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。 （2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。 （3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。 注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。 3．已知聚乙烯试样的聚合度为4105?，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5?，试求： （1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距； （2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。 解：54101052=??=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ （1）225222 22.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =??==+-?=+-?= θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链 1实验名称 电桥法测中、低值电阻 一.目的和要求 1.掌握用平衡电桥法测量电阻的原理和方法; 2.学会自搭电桥，且用交换法测量电阻来减小和修正系统误差; 3.学会使用QJ-23型惠斯登电桥测量中值电阻的方法; 4.学会使用QJ-42型凯尔文双臂电桥测量低值电阻的方法; 二.实验原理 直流平衡电桥的基本电路如下图所示。 图中B A R R ,称为比率臂，Rs 为可调的标准电阻，称为比较臂，Rx 为待测电阻。在电路的对角线（称为桥路）接点BC 之间接入直流检流计，作为平衡指示器，用以比较这两点的电位。调节Rs 的大小，当检流计指零时，B ，C 两点电位相等AB AC U U =；BD CD U U = ，即B B A A R I R I =；S S X X R I R I =。因为检流计中无电流，所以X A I I =，S B I I =，得到电桥平衡条件 Rs R R Rx B A =。 三.实验仪器 直流电源，检流计，可变电阻箱，待测电阻，元器件插座板，QJ24a 型惠斯登直流电桥，QJ42型凯尔文双臂电桥，四端接线箱，螺旋测微计 四.实验方法 1.按实验原理图接好电路； 2.根据先粗调后细调的原则，用反向逐次逼近法调节，使电桥逐步趋向平衡。在调节过程中，先接上高值电阻R m ，防止过大电流损坏检流计。当电桥接近平衡时，合上K G 以提高桥路的灵敏度，进一步细调； 3.用箱式惠斯登电桥测量电阻时，所选取的比例臂应使有效数字最多。 五.数据记录与分析 (0.0010.002) S RS R m ?±+ 仪 ＝，其中 S R是电阻箱示值，m是所用转盘个数，RS σ ? ' = X R= X R σ= 所以 2 297.80.1 X R=±Ω， 3 1995.40.8 X R=±Ω 2.不同比例臂对测量结果的影响 3.用箱式惠斯登电桥测量电阻 4.用开尔文电桥测量低值电阻 铜棒平均直径d＝3.975mm（多次测量取平均）（末读数－初读数） 电阻 2 4 R L L S d ρρ π ==，由下图中的拟合直线得出斜率00609 .0 4 2 = = d k π ρ ，则电阻率 () m k d ? Ω ? = ? ? ? = =- - 8 2 3 2 10 56 .7 4 10 975 .3 00609 .0 142 .3 4 π ρ大学物理实验习题参考答案
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