大学物理实验思考题答案与解析

实验四、波器及其应用

1．在示波器状况良好的情况下，荧光屏看不见亮点，怎样才能 找到亮点？显示的图形不清晰怎么办？

首先将亮点旋钮调至适中位置 , 不宜过大 , 否则损坏荧光屏，也不宜聚焦。在示波器面板上关掉扫描信号后（如按下 x－ y 键），调节上下位移键或左右位移键。调整聚焦旋钮，可使图形更清晰。

2．如果正弦电压信号从 Y 轴输入示波器，荧光屏上要看到正弦波，却只显示一条铅直或水平直线，应该怎样调

节才能显示出正弦波？

如果是铅直直线，则试检查如果是水平直线，则试检查

x 方向是否有信号输入。如 x －y 键是否弹出，或者（ t/div ）扫描速率是否在用。

y 方向是否信号输入正常。如（ v/div ）衰减器是否打到足够档位。

3. 观察正弦波图形时，波形不稳定时如何调节？

调节（ t/div ）扫描速率旋钮及（ variable) 扫描微调旋钮，以及（ trig level) 触发电平旋钮。

4. 观察李萨如图形时，如果只看到铅直或水平直线的处理方法？

因为李萨如图形是由示波器 x 方向的正弦波信号和 y 方向的正弦波信号合成。 所以，试检查

衰减器旋钮或 CH2通道中的（ v/div) 衰减器旋钮。

CH1通道中的（v/div)

5. 用示波器测量待测信号电压的峰－峰值时，如何准确从示波器屏幕上读数？

在读格数前，应使“垂直微调”旋到 CAL处。建议用上下位移（ position) 旋钮将正弦波的波峰或波谷对齐某一

横格再数格数，就不会两头数格时出现太大的误差。

6. 用示波器怎样进行时间（周期）的测量？

在读格数前，应使“垂直微调”旋到（多少 div), 如果 t/div 档示值为

CAL处。根据屏幕上 x 轴坐标刻度，读得一个周期始末两点间得水平距离

0.5ms/div ，则周期＝水平距离（ div ）× 0.5ms/div 。

7. 李萨如图形不稳定怎么办？

调节 y 方向信号的频率使图形稳定。

实验六、霍尔效应（

Hall Effect

）

1、实验过程中导线均接好，开关合上，但 Vh 无示数， Im 和 Is 示数正常 , 为什么 ?

（ 1） Vh 组的导线可能接触不良或已断。仔细检查导线与开关连接以及导线是否完好正常。

（ 2）Vh 的开关可能接触不良。反复扳动开关看是否正常。

（ 3）可能仪器的显示本身有问题。

2、 Im 和 Is 示数稳定， Vh 示数极不稳定 , 为什么 ?

仪器本身问题。更换仪器。

3、利用对称测量法测霍耳电压时，改变 Is 或 Im 方向，霍耳电压值的符号不改变 ?

（ 1）可能由于霍耳元件的四根连线连接错误而导致霍耳元件已烧坏。

（ 2）可能导线未接在中间的接线柱上，导致开关不能改变方向。

4、接好连线后打开仪器 Im 或 Is 示数为零， Vh 有示数 ?

（ 1） 导线及霍耳元件的连线接触不良或已断，重新将连线连好，已断的重新焊接。

（ 2） 两组开关可能接触不良。

5、Im 或 Is 示数不稳定从而 Vh 示数不稳定 ?

（ 1）仪器本身有故障。

（ 2）调节 Im 或 Is 过快使仪器反应发生失灵现象。 关闭仪器，重新打开仪器后缓慢调节 Im 或 Is （3）调节 Im 或 Is 的旋钮接触不良。

6、结果误差偏大 ?

（ 1）霍耳电压电压值偏离原定的值，而操作者未注意。

（ 2）长时间通电流是霍耳元件性能有影响，造成误差偏大。

（ 3）仪器 X2 刻度尺下的小游标的位置可能被移动，使得结果误差偏大。

注意事项

1. Is 的最大值不能超过 40mA。Im 值不超过 1mA。

2. 仔细检查每组的接线，决不能将Is 的输入连接到 Im 的输出，否则通电后即会烧坏霍耳元件。

3. 为减少热磁流效应引起的误差， 测 Vh--Im 曲线时测完 Im=1mA时断开仪器冷却几分钟， 同时在实验过程中尽可能的减少长时间通电流。

4. 不能擅自拆开霍耳元件的四根连线。

实验七、声速测量

1. 用“驻波共振法”测波长时，如何调出示波器上正弦波形？

⑴示波器“ Y 轴衰减”旋钮应置于较小数值档。

⑵移动接收器 S2 时，荧光屏上宽带的宽度应变化。如不变，可交换输入到示波器的两接线柱位置，或交换输

入到发射器 S1 的两接线柱位置。

⑶调节扫描频率即可调出正弦波。

2. 用“相位比较法”测波长时，如何调出椭圆或直线？

⑴接收器 S2 接收到的信号应从示波器“ X 输入”端输入，发射器

“ Y 轴衰减”旋钮应置于较大数值档。

⑵如果还不能出现椭圆或直线，可交换 S1 或 S2 两接线柱位置。

S1 信号应输入到示波器“

Y 轴输入”端，且

3. 用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时，如严格按上述方法操作，还是调不出应有波形，怎么办？

此时可能是连接导线断路或接头接触不好， 应用万用电表欧姆档对每根导线进行检查， 确保每根导线无断裂，各个接头接触良好。

4. 为什么在实验过程中改变 S1 、S2 间距离时，压电换能器 S1 和 S2 两表面应保持互相平行且正对？不平行会产生

什么问题？

因为只有当 S1、 S2 表面保持互相平行且正对时， S1S2 间才可能形成驻波，才会出现波腹和波节， S2 表面才会出

现声压极大值，屏幕上才会出现正弦波振幅发生变化，由此可测超声声波波长。

如果 S1 、 S2 表面不平行，则 S1、 S2 间形不成驻波，屏幕上正弦波振幅不会发生变化，就不能用驻波共振法测波

长，故实验中必须使 S1、 S2 表面平行。

5. 如何调节与判断测量系统是否处于共振状态？

使用驻波共振法，当示波器上出现振幅最大正弦波时，表示 S1 、S2 间处于驻波共振状态。调节方法是移动 S2 ，

观察示波器上正弦波振幅变化。

6. 使用“驻波共振法”测声速时，为什么示波器上观察到的是正弦波而不是驻波？

因为驻波是在发射器 S1 与接收器 S2 间形成，接收器 S2 接收到的是一个声压信号，在驻波波节位置，声压信号最强，输入到示波器 Y 偏转板，经 X 偏转板扫描，故示波器上观察到的是正弦波。

7. 使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随 S1 S2 间距增大而越来越小？

这是因为超声波在空气中传播时，由于波动能量总有一部分会被空气吸收，波的机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。

8. 用“相位比较法”测声速时，为什么只有当李萨如图为直线时才读数？

因为李萨如图形为椭圆时，由于椭圆形状、大小不确定，接收器 S2 位置难以确定。只有当李萨如图形为直线

时，图形直观唯一，容易确定 S2 位置。

9. 测声速时，“驻波共振法”与“位相比较法”两种电路可交换吗？

不能。因为驻波共振法只把接收器 S2 接收到的信号输入到示波器 Y 偏转板，观察到的是正弦波信号。而位相比较法把接收器 S2 信号输入示波器 X 偏转板，发射器 S1 信号输入到 Y 偏转板，观察到的是李萨如图形。

10. 为何两种方法均测半波长值而不直接测波长值？

因为超声波在空气中有衰减，如果直接测波长值，测得数据个数少，由于衰减，后面数据测不出来。而测半波长，数据个数多，又便于用逐差法处理数据，减少测量误差

1.为什么需要在驻波系统共振状态下进行声速的测量

因为当驻波偏离共振状态时，驻波的形状不稳定且声压腹的振幅比共振时达到的最大值小得多，当驻波系统处于共振，这时驻波腹出现稳定的最大振幅。

2.用“驻波共振法”测波长时，如何调出示波器上正弦波形？

⑴示波器“ Y 轴衰减”旋钮应置于较小数值档。

⑵移动接收器 S2 时，荧光屏上宽带的宽度应变化。如不变，可交换输入到示波器的两接线柱位置，或交换输入到发射器 S1 的两接线柱位置。

⑶调节扫描频率即可调出正弦波。

3.用“相位比较法”测波长时，如何调出椭圆或直线？

⑴接收器 S2 接收到的信号应从示波器 “X 输入”端输入，发射器 S1信号应输入到示波器 “ Y 轴输入” 端，且“ Y 轴衰减”旋钮应置于较大数值档。

⑵如果还不能出现椭圆或直线，可交换 S1或 S2两接线柱位置。

4.用“驻波共振法”和“相位比较法”测波长时，如严格按上述方法操作，还是调不出应有波形，怎么办？

此时可能是连接导线断路或接头接触不好，应用万用电表欧姆档对每根导线进行检查，确保每根导线无断裂，各个接头接触良好。

5.为什么在实验过程中改变 S1、S2 间距离时，压电换能器 S1 和 S2两表面应保持互相平行且正对？不平行会产生什么问题？

因为只有当 S1、S2 表面保持互相平行且正对时， S1S2间才可能形成驻波，才会出现波腹和波节， S2 表

面才会出现声压极大值，屏幕上才会出现正弦波振幅发生变化，由此可测超声声波波长。

如果 S1、 S2 表面不平行，则 S1、S2 间形不成驻波，屏幕上正弦波振幅不会发生变化，就不能用驻波共振法测波长，故实验中必须使 S1、 S2表面平行。

6.如何调节与判断测量系统是否处于共振状态？

使用驻波共振法，当示波器上出现振幅最大正弦波时，表示 S1、S2 间处于驻波共振状态。调节方法是移

动 S2，观察示波器上正弦波振幅变化。

7.使用“驻波共振法”测声速时，为什么示波器上观察到的是正弦波而不是驻波？

因为驻波是在发射器 S1与接收器 S2间形成，接收器 S2 接收到的是一个声压信号，在驻波波节位置，声压信号最强，输入到示波器 Y 偏转板，经 X 偏转板扫描，故示波器上观察到的是正弦波。

8.使用“驻波共振法”测声速时，示波器上观察到的正弦波振幅为什么随 S1S2间距增大而越来越小？

这是因为超声波在空气中传播时，由于波动能量总有一部分会被空气吸收，波的机械能会不断减少，波强逐渐减弱，振幅逐渐减少。

9.用“相位比较法”测声速时，为什么只有当李萨如图为直线时才读数？

因为李萨如图形为椭圆时，由于椭圆形状、大小不确定，接收器 S2位置难以确定。只有当李萨如图形为

直线时，图形直观唯一，容易确定 S2 位置。

10.测声速时，“驻波共振法”与“位相比较法”两种电路可交换吗？

不能。因为驻波共振法只把接收器 S2接收到的信号输入到示波器 Y 偏转板，观察到的是正弦波信号。而位相比较法把接收器 S2 信号输入示波器 X 偏转板，发射器 S1信号输入到 Y 偏转板，观察到的是李萨如图形。

11.为何两种方法均测半波长值而不直接测波长值？

因为超声波在空气中有衰减，如果直接测波长值，测得数据个数少，由于衰减，后面数据测不出来。而测半波长，数据个数多，又便于用逐差法处理数据，减少测量误差。

分光计

1.总结分光计精细调节应满足那几点要求？怎么判断是否调节好？