2011实验思考题提示(学生版)
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分析化学实验课后思考题答案分析天平的称量练习1 .如何表示天平的灵敏度?一般分析实验实所用的电光天平的灵敏度以多少为宜?灵敏度太低或太高有什么不好?答:天平的灵敏度就是天平能够察觉出两盘载重质量差的能力, 可以表示天平盘上增加lmg所引起的指针在读数标牌上偏移的格数。
天平的灵敏度一般以指针偏移2〜3格/mg为宜,灵敏度过低将使称量误差增加,过高则指针摆动厉害而影响称量结果。
2.什么是天平的零点和平衡点?电光天平的零点应怎样调节?如果偏离太大,乂应该怎样调节?答:零点:天平没有载重情况时,天平的零刻度与投影屏上的标线相重合的点。
平衡点:天平有载重情况时,两边载重相等时,天平静止的那点。
天平零点的调节:用金属拉杆调节,如果不行则用平衡螺丝调节。
偏大时则用平衡螺丝调节。
3.为什么天平梁没有托住以前,绝对不许把任何东西放入盘上或从盘上取下?答:没有托住以前,天平的整个重量由三个玛瑙刀口支撑,如果把东西放入盘上或从盘上取下则会磨损刀口,影响天平的灵敏度。
4.减量法的称量是怎样进行的?增量法的称量是怎样进行的?它们各有什么优缺点?宜在何种情况下采用?答:递减法:先称出(称量瓶+试样)倒出前的质量,再称出(称量瓶+试样)倒出后的质量相减,得出倒出试样的质量。
增量法:先称出容器的质量,在像天平中缓慢加入试样直到达到所需的质量。
递减法操作复杂,适用于大部分物品;增加法适用于不易挥发,不吸水以及不易和空气中的氧气,二氧化碳发生反应的物质。
5.电子天平的“去皮”称量是怎样进行的?答:打开天平门,将相应的容器放入天平的称量盘中,关上天平门,待读数稳定后按下“TARE”键,使显示为0,然后再向容器中加减药品,再次称量所得的数据就是容器中增减药品的质量。
6.在实验中记录称量数据应准至几位?答:应准确至小数点后四位即0.lmgo7.本实验中要求称量偏差不大于0.4mg,为什么?答:因为每次称量会有±0.1 mg的误差,所以实验中ml-m2会有±0.2 mg的误差,m3-m2也会有±0.2 mg故要求称量偏差不大于0.4mgo (注:我们书上只要求小于0.5 mg) s酸碱标准液的配制和浓度比较%1.注意事项:1・配完溶液应立即贴上标签注明试剂名称,配置口期,配制者姓名并留一空位以备填入此溶液的准确浓度。
1、(2011南京玄武一摸)某兴趣小组同学为证明NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应,从不同角度设计了如下实验方案,并进行实验。
I、实验方案方案一:先用pH试纸测定NaOH溶液的pH,再滴加盐酸,并不断振荡溶液,同时测定混合溶液的pH,如果测得的pH逐渐变小且小于7,则证明NaOH溶液与稀盐酸发生了化学反应。
(1)用pH试纸测定NaOH溶液pH时,正确的操作是:。
(2)简述强调“测得的pH小于7”的理由:。
方案二:化学反应中通常伴随有能量的变化,可借助反应前后的温度变化来判断反应的发生。
如果NaOH溶液与稀盐酸混合前后温度有变化,则证明发生了化学反应。
该组同学将不同浓度的盐酸和NaOH溶液各10 克混合,用温度计测定室温下混合前后温度的变化,并记录了每次混合前后温度的升高值△t(如下表)。
(1)表中x = 。
(2)某同学在没使用温度计的情况下,通过右图所示装置完成了实验。
则该同学根据判断NaOH溶液与稀盐酸发生了中和反应。
II、实验中的意外情况在实验过程中,他们发现盛放NaOH溶液的试剂瓶瓶口和橡皮塞上出现了白色粉末。
他们依据所学的化学知识,对这种白色粉末的成分作了如下猜想:①可能是NaOH;②可能是Na2CO3;③可能是NaOH和Na2CO3。
(1)小明同学取白色粉末少许,溶于水后,先向溶液中加入足量的溶液,看到白色沉淀产生,然后向上层清液中加入酚酞试液,看到溶液呈红色,验证了猜想③是正确的。
(2)为了进一步研究,三位同学取了10.0g上述样品,利用电子天平共同做了下图所示的实验。
实验数据记录如下:称量项目称量时间质量(g)试样10.00装置+稀硫酸质量241.20装置+稀硫酸质量+试样反应开始后15秒249.20装置+稀硫酸质量+试样反应开始后35秒249.00装置+稀硫酸质量+试样反应开始后55秒249.00试通过分析表中数据计算上述样品中各成份的质量分数(写出计算过程)。
编号盐酸NaOH溶液△t/℃1 3.65﹪ 2.00﹪ 3.52 3.65﹪ 4.00﹪x3 7.30﹪8.00﹪14图 1图2 (3)有同学提出按上述实验所测得试样中Na 2CO 3质量分数会偏小,该同学的理由是(实验操作均正确): 。
国中学⽣物理竞赛实验指导书思考题参考答案-光学实验⼆⼗⼋测定玻璃的折射率【思考题参考答案】1.视深法和光路法测量时,玻璃砖两个界⾯的平⾏度对测量结果有什么影响?为什么?答:玻璃砖两个界⾯的平⾏度对光路法测量结果没有影响。
这是因为如果两个界⾯不平⾏,可以看成三棱镜,出射线偏向厚度增加⽅向(相当于底部),只要⽤光路法找到⼊射线、出射线和两个界⾯,都能确定对应的⼊射⾓和折射⾓,从⽽按折射定律计算折射率。
对视深法测量结果是否影响,请⾃⼰根据测量原理思考。
2.视深法和光路法测量时,玻璃砖厚些还是薄些好?为什么?答:厚些好。
在视深法中,玻璃砖越厚h '越⼤,这样由于像的位置不准引起的相对误差越⼩。
在光路法中,玻璃砖越厚,由于ABCD 位置定的不准,引起⼊射⾓和折射⾓的误差越⼩,折射率的相对测量误差越⼩。
3.光路法测量时,为什么⼊射⾓不能过⼤或过⼩?答:折射率决定于两个⾓度的正弦⽐,⼊射⾓太⼩时,⾓度误差引起正弦函数的误差变⼤,⼊射⾓和折射⾓测量误差对测量结果的误差影响变⼤。
⼊射⾓太⼤时,折射⾓也变⼤,折射能量太⼩,同时由于⾊散严重,出射光束径迹不清晰(或在利⽤⼤头针显⽰光路时,⼤头针虚像模糊)折射⾓不易定准。
4.光路法测量时,若所画直线ab 和cd 的间距⼤于玻璃砖的真实厚度,那么,折射率的测量值偏⼤还是偏⼩?为什么?答:折射率的测量值偏⼩。
如果所画直线ab 和cd 的间距⼤于玻璃砖的真实厚度,如图所⽰。
实际折射线如图中虚线,⽽作图的折射线为图中实线,测量的折射⾓⼤于实际折射⾓,折射率r i n sin =,测量折射率值偏⼩。
间距⼩于玻璃砖的真实厚度的问题,⾃⼰回答。
实验⼆⼗九测定薄透镜的焦距【思考题参考答案】1.作光学实验为何要调节共轴?共轴调节的基本步骤是什么?对多透镜系统如何处理?答:光学实验中经常要⽤⼀个或多个透镜成像。
由于透镜在傍轴光线(即近轴光线)下成像质量好,基本⽆像差,可以减⼩测量误差,必须使各个透镜的主光轴重合(即共轴)。
(2)吸取溶液手拿刻度以上部分,将管的下口插入欲取的溶液中,吸取溶液至刻度线2cm以上,迅速用食指堵住移液管管口。
(3)调节液面将移液管垂直提离液面,调节溶液的弯月面底部于刻度线相切(4)放出溶液放液以后使尖嘴口在容器内壁靠约30秒,注意最后一滴的处理,吹或不吹。
为了使液体自由落下,不停留在管内壁,确保移液准确定量,故放液时要垂直流下液体;若移液管上没有注明“吹”字,最后一滴不可吹出,因为在设计移液管时,移液管体积没有包括最后一滴溶液的体积。
3)使用容量瓶配制溶液时,应如何进行定量转移?答:称取一定质量的固体放在小烧杯中,用水溶解,转移过程中,用一根玻璃棒插入容量瓶内,烧杯嘴紧靠玻璃棒,使溶液沿玻璃棒慢慢流入,玻璃棒下端要靠近瓶颈内壁,不要接近瓶口,以免有溶液溢出。
待测液流完后,将烧杯沿玻璃棒向上稍提起,同时直立,是附着在烧杯嘴上的一滴溶液流回烧杯内。
残留在烧杯中的少许溶液,可用少量蒸馏水按上述方法洗3-4次,洗涤液转移合并到容量瓶中;定容并摇匀。
实验二酸碱标准溶液的配制与浓度的标定思考题:1)配制酸碱标准溶液时,为什么用量筒量取盐酸和用台秤称固体氢氧化钠,而不用移液管和分析天平?配制的溶液浓度应取几位有效数字?为什么答:因为浓盐酸容易挥发,氢氧化钠吸收空气中的水分和二氧化碳,准确量取无意义,只能先近似配制溶液浓度,然后用基准物质标定其准确浓度,,所以配制时不需要移液管和分析天平。
因为配制时粗配,配制的溶液浓度应取一位有效数字。
2)标定HCl溶液时,基准物,称0.13g左右,标定NaOH溶液时,称邻苯二甲酸氢钾0.5g左右,这些称量要求是怎么算出来的?称太多或太少对标定有何影响?答:根据滴定时所需盐酸或氢氧化钠的体积在20-25ml估算出来的。
因为滴定管在读数时会存在一定误差,消耗体积在20-25ml时相对误差较小。
称太多,所需盐酸或氢氧化钠可能会超过滴定范围,而且会造成浪费;称太少,相对误差较大,不能满足误差要求。
实验课本课后思考题答案实验一1 实验中测得氢气体积与等摩尔干燥氢气的体积相同,应为最后氢气的分压已经扣除了水蒸气分压。
2 反应前后空气中气体分子的总量不变,对生成氢气的PV=nRT 气体状态方程计算无影响。
3 根据公式T H n H V H P R )()()(222=进行判断: 1)V 偏大,R 偏大 2)T 偏大,V 偏大,R 偏大 3)V 偏小,R 偏小 4)V 偏小,R 偏小 5)无影响 6)根据具体情况而定。
测V1还是测V2; 7) 液面水平低于量气管水平,测V1还是测v2根据具体情况而定。
铝片质量偏大,R 偏大;铝片质量偏小,R 偏小实验二1由于锌粉过量,没有必要进行精确称量。
计算焓变的时候需要精确知道CuSO 4体积,采用移液管移取能够保证实验精确度要求。
2 采用反应中的最高温度Tmax 减去反应前的恒温温度点T0,造成ΔT 小于实际值,采用外推作图矫正法,可对实验中取得的最高温度进行校正。
实验三1该反应为非基元反应,不能用反应式直接得到质量作用定律方程,而应采用实验求得。
2 浓度变化不影响反应速率常数k ,而温度变化会引起反应速率常数k 的变化。
3不相同,反应时的实际浓度应为混合后的物质的浓度。
4 应该相同。
5 因为出现蓝色后表示Na2S2O3被消耗完毕,可推算出[BrO3-]的变化。
但此时反应并未停止。
6主要考虑对反应时间,反应终点判断两个方面来进行。
1) Na2S2O3提前反应,时反应时间t 偏小2) 不加入HCl ,使得[H+]减小,反应时间延长3) 慢慢加入KBrO3,减小了BrO3-的浓度,反应时间延长4) 反应不搅拌,使得反应不充分,影响终点判断7 实验中ZH K ][K +=真实实验,即K 实验包含了氢离子浓度影响一项。
实验四1原电池由正极、负极、盐桥三个部分组成。
无伏特表可根据锌片电极是否减小来判断是否有电流产生。
2根据能斯特方程,铜离子与锌离子随反应进行有所变化,与理论之差别的主要原因为外电路电压降。
一、熔点的测定1.测定熔点时, 遇到下列情况将产生什么结果?(1 熔点管壁太厚;(2熔点管底部未完全封闭, 尚有一针孔。
(3)熔点管不洁净;(4样品未完全干燥或含有杂质;(5样品研得不细或装的不紧密。
(6加热太快。
答: (1 熔点管壁太厚, 影响传热, 其结果是测得的初熔温度偏高。
(2 熔点偏低(3 熔点管不洁净, 相当于在试料中掺入杂质, 其结果将导致测得的熔点偏低。
(4 熔点偏低(5 样品研得不细或装的不紧密, 这样试料颗粒之间空隙较大, 其空隙之间为空气所占据, 而空气导热系数较小, 结果导致熔距加大, 测得的熔点数值偏高。
(6 加热太快, 则热浴体温度大于热量转移到待测样品中的转移能力, 而导致测得的熔点偏高, 熔距加大。
2、是否可以使用第一次测定熔点时已经熔化了的有机化合物再作第二次测定呢?为什么?答:不可以。
因为有时某些物质会发生部分分解, 有些物质则可能转变为具有不同熔点的其它结晶体。
二、重结晶提纯有机物1.重结晶一般包括哪几个步骤?各步骤的主要目的是什么?答: 重结晶一般包括下列几个步骤:(1)选择适宜溶剂, 目的在于获得最大回收率的精制品。
(2)制成热的饱和溶液。
目的是脱色。
(3)热过滤, 目的是为了除去不溶性杂质(包括活性炭)。
(4)晶体的析出, 目的是为了形成整齐的晶体。
(5)晶体的收集和洗涤, 除去易溶的杂质, 除去存在于晶体表面的母液。
(6)晶体的干燥, 除去附着于晶体表面的母液和溶剂。
2.重结晶时, 溶剂的用量为什么不能过量太多, 也不能过少?正确的应该如何?答: 过量太多, 不能形成热饱和溶液, 冷却时析不出结晶或结晶太少。
过少, 有部分待结晶的物质热溶时未溶解, 热过滤时和不溶性杂质一起留在滤纸上, 造成损失。
考虑到热过滤时, 有部分溶剂被蒸发损失掉, 使部分晶体析出留在波纸上或漏斗颈中造成结晶损失, 所以适宜用量是制成热的饱和溶液后, 再多加20%左右。
3、用活性炭脱色为什么要在固体物质完全溶解后才加入?为什么不能在溶液沸腾时加入?答:说法一、若固体物质未完全溶解就加入活性炭, 就无法观察到晶体是否溶解, 即无法判断所加溶剂量是否合适。
2hg 厂 1-6思考题1. 通过用电子称测量质量并代入式(1・3)计算加速度和由所测速度计算出的加速度两者是 否一致?并作解释。
答:不一致。
式(1-3)是在不忽略摩擦力的情况下计算加速度,而实际测量时摩擦力不可 避免,因此实际测量的加速度比由式(1・3)计算得到的加速度小。
2. 分析本实验谋羌的主要原因?计算一下在这种实验条件下滑块受到的平均阻力有多大? 答:误差的主要原因是摩擦力。
考虑摩擦力时,式(1・3)应为= 其屮 f 为摩擦力,a 为实际测量的加速度。
因此,f=mg-(M+m )a 03-6思考题1. 根据你学过的大学物理的内容,请你说说转动惯量的物理意义。
答:转动惯量是表征刚体在转动过程屮惯性的大小。
刚体的转动惯量与刚体的形状和质量分 布、转轴有关。
2•请问如何测量出木实验屮所使用的仪器的摩擦力矩?答:根据转动定律物体所受的合外力矩为绳了的拉力的力矩乃”和摩擦力矩M “的和。
质量为加的物体以加速度G 下落时,有T = M (g-a )。
设从静止开始下落高度为力,所用时间为f,则有h = -at 2 2a = rf32h 由以上各式得到m (g 一a )r — =丿二r rt"实验过程中保持d g ,贝惰到mgr-M a =J-^ ' rr2h M, 在实验过稈屮,保持不变。
把上式变化为加=丿一百可+」 g 厂广 gr则得到m=K^+cr作m-4关系曲线,求岀截距c,进而求出M “4-6思考题1. 分析书上(4-3)式屮各测量值对测量结果和谋羌的影响大小,测量时必须注意的事项是哪 些?gF答: AL厶(,2-人)厶—厶厶(,2 -人)根据误羞分析,可以得到其绝对误并的形式:Aa - AL> + —、——-AL〕+ —亠—+ —―^—r Ar2厶O2 -片)厶亿一勺)厶(右一(])从上式各项的系数(即误差传递系数)可以看出:谋羌的主要来源是乙度时铜杆长度的测量厶,其次是八度时铜杆长度的测量厶;而温度心和°的测量所形成的误并是最小的,所以我们要尽量减小谋并,就要减小测最不同温度下铜杆长度的所产生的误差,所以我们是通过光杠杆放大视角的方法来测量的。
物理化学实验思考题解答实验一燃烧热的测定1、在本实验中,哪些就是系统?哪些就是环境?系统与环境间有无热交换?这些热交换对实验结果有何影响?如何校正?提示:(氧弹中的样品、燃烧丝、棉线与蒸馏水为体系,其它为环境。
)盛水桶内部物质及空间为系统,除盛水桶内部物质及空间的热量计其余部分为环境,(实验过程中有热损耗:内桶水温与环境温差过大,内桶盖有缝隙会散热,搅拌时搅拌器摩擦内筒内壁使热容易向外辐射。
)系统与环境之间有热交换,热交换的存在会影响燃烧热测定的准确值,可通过雷诺校正曲线校正来减小其影响或(降低热损耗的方法:调节内筒水温比外筒水温低0、5-1℃,内桶盖盖严,避免搅拌器摩擦内筒内壁,实验完毕,将内筒洗净擦干,这样保证内筒表面光亮,从而降低热损耗。
)。
2、固体样品为什么要压成片状?萘与苯甲酸的用量就是如何确定的?提示:压成片状有利于样品充分燃烧;萘与苯甲酸的用量太少测定误差较大,量太多不能充分燃烧,可根据氧弹的体积与内部氧的压力确定来样品的最大用量。
3、试分析样品燃不着、燃不尽的原因有哪些?提示:压片太紧、燃烧丝陷入药片内会造成燃不着;压片太松、氧气不足会造成燃不尽。
4、试分析测量中影响实验结果的主要因素有哪些? 本实验成功的关键因素就是什么?提示:能否保证样品充分燃烧、系统与环境间的热交换就是影响本实验结果的主要因素。
本实验成功的关键:药品的量合适,压片松紧合适,雷诺温度校正。
5、使用氧气钢瓶与氧气减压器时要注意哪些事项?1、在氧弹里加10mL 蒸馏水起什么作用?答:在燃烧过程中,当氧弹内存在微量空气时,N 2的氧化会产生热效应。
在一般的实验中,可以忽略不计;在精确的实验中,这部分热效应应予校正,方法如下:用0、1mol ·dm -3 NaOH 溶液滴定洗涤氧弹内壁的蒸馏水,每毫升0、1 mol ·dm -3 NaOH 溶液相当于5、983 J(放热)。
2、在环境恒温式量热计中,为什么内筒水温要比外筒的低?低多少合适?在环境恒温式量热计中,点火后,系统燃烧放热,内筒水温度升高1、5-2℃,如果点火前内筒水温比外筒水温低1℃,样品燃烧放热最终内筒水温比外筒水温高1℃,整个燃烧过程的平均温度与外筒温度基本相同,所以内筒水温要比外筒水温低0、5-1℃较合适。
化学分析实验部分思考题与答案1、某化学兴趣小组对一包干燥的白色粉末组成进行探究。
请你参与并回答有关问题:【教师捉醒】它由碳酸钙、碳酸钠、氢氧化钠三种固体中的一种或两种组成。
【提出猜想】白色粉末可能的组成有:①只有碳酸钙;②只有碳酸钠;③只有氢氧化钠;④是碳酸钠、碳酸钙的混合物;⑤是碳酸钙、氢氧化钠的混合物;⑥是的混合物。
【探究思路】利用物质的性质不同设计实验加以甄别,先分别探究其中是否含有碳酸钙,逐步缩小范围,然后再选择适当的试剂和方法通过实验探究其组成。
【查阅资料】1.碳酸钠俗称纯碱,溶液呈碱性。
2. CdCb、Cd(N0j2、BaCl2等溶液呈中性。
【实验探究】(1)甲同学取适量白色粉末装入试管中,然后加入足量的水,振荡。
结果白色粉末全部溶解,从而排除猜想中的 ____ (填猜想中的序号)。
(2)在甲同学实验结论的基础上,乙同学另取少暈白色粉末于试管中,加入足暈的水溶解后再滴加2〜3滴酚酥试液,振荡后观察,溶液变成红色.乙同学认为只有猜想③正确,可是丙同学却不是这样认为,他的理由是 ____________________________________________ o(3)丁同学进一步确定白色粉末的组成,在甲同学所得的溶液中加入足量的稀盐酸,结果有气泡产生,于是丁同学认为可以排除猜想③,试写出产生气体的反应的化学方程式:【交流讨论】通过上述实验探究,小组内展开了激烈的讨论,有的同学认为猜想②正确,有的同学认为自已的猜想⑥正确,各执一词。
于是小明同学想出一-种方法:在甲同学所得的溶液中先加入过量的溶液,然后再滴入 ______ ,根据先看到_______ ,后看到________ 的现象,从而得岀猜想⑥是正确的。
【反思评价】戊同学指出:实验是学习化学的重要的手段,但要注意实验的严谨性,如果小明同学加入的试剂的先后顺序颠倒一下,你认为_______ (填“能”或“不能”)准确验证猜想⑥正确。
实验3 示波器的使用●预习思考题1.从CH1通道输入1V、1KHz正弦波,如何操作显示该信号波形?打开通道(按下CH1)\调节CH1通道的VOLTS/DIY和水平扫描速率TIME/DIV,使显示波形大小适中(一般要显示2-3个周期,峰峰幅度4—5格)\期间配合调节触发同步(source 按钮置CH1或VERT、TRIG LEVER旋钮)使波形稳定显示\波形显示不清时,还要调节亮度(INTEN)和聚焦(FOCUS)等旋钮。
2.当波形水平游动时,如何调节使波形稳定?调节触发同步(source按钮置和TRIG LEVER旋钮)3.如何测量波形的幅度与周期?提示:间距测量法(P.37)4.调节什么旋纽使李萨如图稳定?提示: 有关“触发同步”调节按(旋)钮在示波器“x -y”工作方式下是不起作用的;李萨如图的稳定性与Y、X两路正弦信号的频率比有关,只有两路信号的频率比是整数比,李萨如图才会稳定。
●课后复习思考题1.当示波器出现下面不良波形时,请选择合适的操作方法,使波形正常。
(1)波形幅度超出屏幕: ① ;(2)波形幅度太小: ② ;(3)波形太密: ④ ;(4)亮点,不显示波形: ⑤ 。
可选答案:①调大“偏转因数(VOLTS/DIV)”;②调小“偏转因数”;③调大“扫描速率(TIME/DIV)”; ④调小“扫描速率”;⑤水平显示置“A”(常规)方式; ⑥水平显示置“X-Y”方式。
2.观察李萨如图时,要改变图形的垂直大小,应调节 CH2 通道的“偏转因数(VOLTS/DIV)”;要改变图形的水平大小,应调节 CH1 通道的“偏转因数(VOLTS/DIV)”;要改变图形的垂直位置,应调节CH2 通道的“垂直位移(POSITION)”。
(可选答案:CH1,CH2)。
3.用示波器测得的CH1(X)信号的波形如下面左图所示,CH1(X)信号与CH2(Y)信号合成的李莎茹图如下面右图所示,示波器屏幕上已显示了必要的参数,图中每1大格为1cm。
请回答下列回题:(1)CH1(X)信号的U PP为 6.0 V;(2)CH1(X)信号的周期为 5.0ms;(3)CH2(Y)信号的频率为100 Hz。
(f1=1/T=1/5×10-3=200Hz,f x/f y=N y/N x= f1/f2=N y/N x=200Hz/f2=2/1,所以f2=100Hz)I:1V/cm 2:5V/cm实验23 霍尔效应【预备问题】1.什么是霍尔效应?提示:阅读教材P.95实验原理内容2.测量霍尔电压时伴随产生四种副效应,本实验用什么方法消除副效应的影响?提示:本实验在(+B ,+I S )、(+B ,-I S )、(-B ,-I S )、(-B ,+I S )四种测量条件下,分别测出相应的霍尔电压U 1、U 2、U 3、U 4,用U H =│U 1-U 2+U 3-U 4│/4式子求出对应的霍尔电压U H ,以消减副效应带来的测量误差。
(又问为什么这样测量就可以消减副效应带来的测量误差?)3.用霍尔效应如何测量磁场?用霍尔效应实验装置测量磁场应注意些什么?提示:掌握B 测量公式(3-12-4)的测量条件、测量方法;阅读【注意事项】部分。
【思考题】1.如图12-6所示,霍尔元件通入工作电流I S ,磁场的方向垂直指出纸面, A 、B 两边累积正、负电荷,U AB >0,根据 运动电荷 受到 洛伦兹力 的作用,可判断该霍尔元件是 N 型半导体。
2.如图12-7所示,若霍尔片的多数载流子为空穴,它的工作电流I S 方向从左向右,霍尔电压U AB >0,判断磁场的方向为 指入纸内 (选:指出纸面或指入纸内)。
3.试分析:为何不宜用金属制作霍尔元件?提示:阅读教材P.96有关内容。
(由于霍尔元件的灵敏K H 与载流子浓度n 成反比,金属的载流子(自由电子)浓度大,其灵敏K H 较小,霍尔效应不明显,所以不宜用金属制作霍尔元件。
)图12-6图12-74.如何观察不等位效应?如何消除它对测量带来的影响?提示:阅读教材P.97的2.(1)不等电位效应内容,了解不等电位效应特点。
(不等位效应电压与磁场无关,其正负只与工作电流I S 的方向有关)5.若磁场的方向(法线)不是恰好与霍尔元件的法线一致,对测量结果会有何影响?如何判断磁场的方向与霍尔片的法线方向一致?B r 提示:B 测量公式(3-12-4)的测量条件是霍尔片法线要与磁场的方向一致, 若磁场的方向不是恰好与霍尔元件的法线一致,则用B 测量公式(3-12-4)测出的只是实际磁场在霍尔片法线方向的一个分量,测出的霍尔电压要比磁场的方向恰好与霍尔元件的法线一致时产生的霍尔电压小;测量时转动霍尔片,霍尔电压显示值最大时,表明霍尔片法线与磁场的方向一致。
6.若沿被测磁场方向有一恒定的附加外磁场,在测量时应如何消除后者的影响?提示:可以这样考虑,仿照教材为消减副效应影响的方法,在只有附加外场B 0和带有附加磁场()时,分别改变工作电流Is 方向,即在B B B ±=′0),(0S I B ++、、),(0S I B −+),(S I B +′+、),(S I B −′+这几种状态下测量,列出相应的(U 1、U 2、U 3、U 4)式子来分析讨论。
7.能否用霍尔元件测量交变磁场?若可以,在图12-4所示的装置中,若将E 2换接低压交流电源,那么为了测量电磁铁缝隙间的交流磁场,图中的装置和线路应作那些改进?试说明之。
提示:阅读教材P.96有关内容。
(有关的测量电表换为交流电表,换向开关可不要)实验T 太阳能电池特性的测量1. 掌握太阳能电池的基本原理。
(看教材)2. 无光源的条件下,太阳能电池施加正向偏压时的伏安特性?怎样求常数β和的值? 0I 提示:无光照的太阳能电池,施加正向偏压后可看为一个加了正向偏压的二极管;实验测出太阳能电池的伏安数据,用作图处理法或最小二乘法计算(曲线改直由斜率、截距计算求出)β和的值。
0I 3. 恒定光照下,太阳能电池在不加偏压时伏安特性?如何求短路电流;开路电压;最大输出功率;填充因子FF ?(阅读教材有关内容,自己归纳)SC I OC U 提示:这是对太阳能电池电源输出特性的测量,本实验把太阳能电池接一个可调负载电阻(电阻箱),每改变一个电阻值,用数字电压表测出电阻两端电压值,再计算出相应的电流值和输出功率值(列表记录有关数据),用作图法处理数据,…….(想想自己是怎样做的)。
4. 如何对太阳能电池基本特性进行测量?电路图?提示:太阳能电池基本特性,归纳主要有(1)光电池二极管特性测量(无光照,加偏压的伏安特性);(2)太阳能电池电源输出特性(一定光照下光电池伏安(I~U )特性和功率输出(P~R L )特性;(3)光电池的光照特性测量(I SC ~J/J 0,U OC ~J/J 0)。
(阅读教材有关内容,想想实验时自己是怎样做的。
)5. 温度会对太阳能电池带来什么影响?(温度升高会影响太阳电池的功率输出,一般要在45℃以内使用)实验33 大功率白光LED 特性测量【预备问题】1.多少瓦的LED 称为大功率LED?为什么大功率白光LED 称为“绿色光源”?提示:阅读教材有关内容。
2.什么是发光强度?远场光强的测量距离是多少?提示:阅读教材发光强度部分。
3.人眼对相同功率不同波长的光所感受的光通量和光强是否相同?提示:阅读教材光通量部分。
【思考题】1.1W 白光LED 电压为3V 时,其室温工作电流约为多少mA?2.照明用LED 为什么要用恒流电源驱动?提示:阅读教材(1)伏安曲线 部分;(因为白光LED 在正常工作区内,LED 电压的极小变化会引起电流较大变化,从而使发光强度变化很大。
因此,为了亮度稳定,照明用的LED 要用恒流源驱动。
)3.什么是发光效率?温度升高时,发光效率变大还是变小?提示:阅读教材(4)发光效率、(5)温度特性 部分。
4.在恒流驱动下,温度升高时,LED 消耗的电功率增大还是减小?请以实验数据举例说明。
提示:根据实验内容4.测量恒流下LED 发光效率与温度的关系 测出的数据分析说明。
光学实验思考题提示实验7 分光计调整与使用【预备问题】1、分光计由哪几个主要部件组成?它们的作用是什么?提示:(P.70,附录 分光计的结构)2、对分光计的调节要求是什么?如何判断调节达到要求?怎样才能调节好?提示:(1)对分光计调整的要求:① 望远镜、平行光管的光轴均垂直于仪器中心转轴;② 望远镜对平行光聚焦(即望远调焦于无穷远);③ 平行光管出射平行光;(2)各部分调节好的判断标志① 望远镜对平行光聚焦的判定标志——从望远镜中同时看到分划板上的黑十字准线和绿色反射十字像最清晰且无视差。
(用自准直光路,调节望远镜的目镜和物镜聚焦) ② 望远镜光轴与分光计中心转轴垂直的判定标志——放在载物台上的双面反射镜转180o 前后,两反射绿色十字像均与分划板上方黑十字线重合。
(用自准直光路和各半调节法调整)③ 平行光管出射平行光的判定标志——在望远镜调节好基础上,调节平行光管聚焦,使从调好的望远镜看到狭缝亮线像最清晰且与分划板上的黑十字线之间无视差。
(操作:把调节好的望远镜对准平行光管,调节平行光管物镜聚焦)④ 平行光管光轴与望远镜光轴共线并与分光计中心轴垂直的判定标志——使夹缝亮线像竖直和水平时能分别与望远镜分划板上的竖直黑十字线和中心水平黑十字线重合。
(把调节好的望远镜对准平行光管,配合调节平行光管的仰角螺钉)3、本实验所用分光计测量角度的精度是多少?仪器为什么设两个游标?如何测量望远镜转过的角度?提示:①精度——仪器能读准的最小分度;②P.72最后一段;③参看P.69ϕ和min δ的测量式和实验操作部分。
4、在分光计调节使用过程中,要注意什么事项?提示:P.70【思考题】1、测棱镜顶角还可以使用自准法,当入射光的平行度不好时,用哪种方法测顶角误差较小? 提示:ϕ21=A 的成立条件是入射光是平行光; (自准法) 2、是否对有任意顶角A 的棱镜都可以用测量最小偏向角的方法来测量它的材料的折射率?提示: ①),22sin sin (sin )2sin arcsin(22111min A r A n r n i A A n A i ===−=−=δ,该式要满足,必须12sin ≤A n ,即n A 1arcsin 2≤才会出现最小偏向角; ②从三棱镜第二折射面不发生全反射条件是对第二折射面入射的入射角要小于全反射临界角要求来讨论;)3、假设平面镜反射面已经和转轴平行,而望远镜光轴和仪器转轴成一定角度β,则反射的小十字像和平面镜转过1800后反射的小十字像的位置应是怎样的?此时应如何调节?试画出光路图。
(提示:实验书【思考题】3,注意,画光路图时,反射镜反射的光线应能进入望远镜,才能从望远镜看到绿色反射十字像的位置。