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用示波器观测一正弦信号。将垂直灵敏度置于 0.5 V/div,信号经 10:1 探头接入,荧光屏上波形峰峰值高度为 6 格;将扫描速度置于 0.2 ms/div,屏上恰显示 4 个完整周期,波形在水平方向共占 10 格。求:(1) 信号的峰峰电压 U(p-p);(2) 信号的频率 f;(3) 若误将探头衰减系数按 1:1 读数,测得电压的相对误差是多少?
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用伏安法(电流表外接法)测量电阻 Rx:电压表读数 U=1.20 V,电流表读数 I=26.0 mA,已知电压表内阻 RV=1200 Ω。求:(1) 通过电压表的电流;(2) 通过 Rx 的真实电流;(3) Rx 的真实阻值。
用示波器观测一正弦信号。将灵敏度(V/div)置于 0.5 V/div,扫描速度(t/div)置于 2 ms/div,荧光屏上波形在竖直方向占 4 格(即峰峰间为 4 大格),一个完整正弦波形在水平方向占 5 大格。求:该信号的峰峰值电压 Upp、幅值 Um 与周期 T、频率 f。
在验证玻意耳定律的实验中,用注射器封入一段空气柱,初态压强为大气压 p₁=1.00×10⁵ Pa,空气柱体积 V₁=8.4 cm³,环境温度保持不变。缓慢推动活塞压缩气体,此时与注射器连通的U形管压强计两侧水银面高度差为 h=50 cm(被测气体一侧水银面较低)。已知水银密度 ρ=13.6×10³ kg/m³,g=10 m/s²。若某同学读得压缩后空气柱体积为 5.2 cm³,求:(1) 压缩后气体压强的测量值 p₂;(2) 由玻意耳定律计算体积的理论值 V₂;(3) 该测量值相对理论值的百分误差。
在验证玻意耳定律的实验中,用被封闭在均匀玻璃管中的空气柱作为研究对象。实验开始时,空气柱长度为 30.0 cm,管内水银柱两侧压强差使封闭气体压强为 1.2×10⁵ Pa,环境温度保持不变。随后缓慢调节装置使空气柱长度压缩为 20.0 cm,此时测得封闭气体压强为 1.8×10⁵ Pa。若玻璃管横截面积均匀,管径粗细一致,试通过计算判断该组数据是否满足玻意耳定律,并求出初、末两态压强与体积乘积之差(p₁V₁ − p₂V₂,用 Pa·cm³ 表示),据此说明实验数据是否在理想情况下严格验证了气体定律。
用稳态法测量某橡胶样品的导热系数。样品厚度 d=0.005 m,截面积 S=2.0×10⁻² m²,达到稳态时上、下表面的温度差 ΔT=10 ℃,此时样品的传热速率(等于加热盘供热功率)P=4.0 W。忽略散热损失,求该样品的导热系数 λ。
某同学在数据处理中需按有效数字运算规则计算表达式 ((13.65 − 8.2) / 0.50)²,各原始数据均为测量值。请写出中间每一步的结果(注明保留依据),并给出最终结果的有效数字形式。
用扭摆法测量金属圆柱的转动惯量。已知扭摆的扭转系数 K=4π²×10⁻⁴ N·m。空载时测得摆动周期 T₁=1.5 s;将质量 m=0.8 kg、半径 R=5 cm 的均匀金属圆柱置于载物台并使其轴线与扭摆转轴重合,测得总摆动周期 T₂=3.5 s。扭摆转动惯量与周期的关系为 I=KT²/(4π²)。(1) 求空载扭摆的转动惯量 I₀;(2) 求圆柱转动惯量的测量值;(3) 圆柱理论值为 ½mR²,求测量值相对理论值的百分误差。
某金属的逸出功为 2.4 eV。用波长 λ=310 nm 的单色紫外光照射其表面,发生了光电效应。已知普朗克常量 h=6.63×10⁻³⁴ J·s,光速 c=3×10⁸ m/s,元电荷 e=1.6×10⁻¹⁹ C,1 eV=1.6×10⁻¹⁹ J。求:(1) 该金属的截止频率 ν₀;(2) 光电子的最大初动能 Eₖ(以 eV 为单位);(3) 相应的遏止电压 U_c。若将入射光强增大为原来的 2 倍而频率不变,说明最大初动能如何变化。
一飞船沿直线以恒定速度 0.8c(c 为真空中光速)相对地面飞越地面上一段隧道。地面观测者测得飞船从进入隧道到驶出隧道共历时 3.0×10⁻⁵ s,且地面观测者测得的隧道长度恰等于此期间飞船飞过的距离。飞船自身长度为 60 m。求:(1) 地面观测者测得的飞船长度;(2) 地面观测者测得的隧道长度;(3) 飞船上的观测者测得的隧道长度。
两块平面玻璃板一端叠合,另一端垫入一薄片,构成空气劈尖,劈尖总长 L=5 cm。用波长 λ=500 nm 的单色光垂直照射,在玻璃表面观察到等厚干涉条纹,测得相邻两条暗纹的间距 Δx=0.25 mm。(1)分析下界面(空气→玻璃)反射光是否存在半波损失,据此说明棱边(叠合处)是明纹还是暗纹;(2)求薄片厚度 d;(3)若在劈尖内充满折射率 n=1.25 的透明液体(其他条件不变),求此时相邻暗纹间距 Δx'。
杨氏双缝干涉实验中,波长 λ=480 nm 的单色平行光垂直照射双缝,双缝间距 d=0.3 mm,缝到屏距离 D=1.2 m。(1) 求屏上相邻明纹间距 Δx;(2) 在上缝后方放置厚度 t=4.8 μm、折射率 n=1.5 的透明薄片(下缝光路不变),问中央明纹向哪个方向移动、移动多少毫米?
一密绕长直螺线管长 l=0.40 m,横截面积 S=20 cm²,总匝数 N=400,内部为真空,磁导率 μ₀=4π×10⁻⁷ T·m/A。(1)求该螺线管的自感系数 L;(2)若回路电流在 0.05 s 内由 0 均匀增大到 2 A,求线圈中自感电动势的大小;(3)电流达到 2 A 后保持不变,有人据此认为"电流增大一倍,自感系数也增大一倍"。请判断该说法是否正确并简述理由,同时求此时管内磁场的总能量 W。
试判断下列说法的正误,并指出其中所有正确的说法编号:甲:热力学第二定律的开尔文表述为——不可能从单一热源吸收热量使之完全变为功而不产生其他影响;乙:热力学第二定律的克劳修斯表述为——热量不可能自动地从低温物体传向高温物体;丙:开尔文表述与克劳修斯表述角度不同但彼此等价,否定其一必导致否定其二;丁:热力学第二定律表明热不能全部变为功,故任何热机效率必为零;戊:气体向真空自由膨胀是不可逆过程,由熵增原理知孤立系统不可逆过程的熵必增加。
某热敏电阻温度传感器采用NTC热敏元件,其阻值与温度满足 R = R₀·exp[B(1/T − 1/T₀)]。已知 T₀ = 300 K 时阻值为 R₀ = 10.0 kΩ,材料常数 B = 3400 K。将此传感器接入测量电路,某一时刻测得阻值 R = 20.0 kΩ。求此时被测温度 T(结果保留三位有效数字)。
在光电效应测普朗克常数实验中,对某金属光电阴极分别用频率为 ν₁=6.0×10¹⁴ Hz 和 ν₂=1.0×10¹⁵ Hz 的单色光照射,测得对应的遏止电压分别为 U₁=0.60 V 和 U₂=2.10 V。已知电子电荷量 e=1.6×10⁻¹⁹ C。(1)由这两组数据求普朗克常数 h;(2)求该金属的截止频率 ν₀。
在磁聚焦法测定电子比荷的实验中,某组同学测得:加速电压 U=100 V,轴向磁场的磁感应强度 B=1.0×10⁻³ T,电子束螺旋线轨道半径 r=2.0 cm。忽略电子初速的横向损耗与相对论效应。请根据公式 e/m = 2U/(B²r²) 计算电子的比荷 e/m(单位:C/kg),结果用科学记数法表示。
在光电效应测普朗克常数实验中,用某金属光电管进行测量,测得遏止电压 U_c 与入射光频率 ν 的一组数据:ν₁=6.00×10¹⁴ Hz 时 U_c₁=0.82 V,ν₂=8.00×10¹⁴ Hz 时 U_c₂=1.66 V。已知电子电荷量 e=1.60×10⁻¹⁹ C。根据爱因斯坦光电方程 eU_c=hν−W₀,由两组数据求普朗克常数 h 的测量值(保留三位有效数字)。
某实验小组用两种方法测量同一块凸透镜的焦距。(1)用物距—像距法:将物屏置于凸透镜前,测得物距 u=18.0 cm,在屏上得到清晰缩小的实像,像距 v=9.0 cm,请求出该透镜的焦距 f₁。(2)再用共轭法(二次成像法)复核:保持物屏与像屏间距 L=25.0 cm 不变,移动透镜可在屏上两次清晰成像,测得两次成像位置间距 d=5.0 cm,请求出焦距 f₂,并比较两种方法所得结果是否一致。
用伏安法(电流表内接法)测量电阻 Rx:电压表读数 U=2.50 V,电流表读数 I=20.0 mA,已知电流表内阻 RA=1.0 Ω,电压表内阻远大于 Rx 可忽略其分流。另有一个满偏电流 Ig=100 μA、内阻 Rg=1.0 kΩ 的表头,将其并联分流电阻改装成上述电流表(量程 20.0 mA),其余参数未知。求:(1) 待测电阻 Rx 的真实阻值;(2) 该电流表改装时分流电阻的阻值 Rs。