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某设计性实验需测量约 20 mA 的直流电流,要求由仪器引入的相对不确定度不超过 1.5%。实验室有两块 1.0 级直流电流表:甲表量程为 0–50 mA,乙表量程为 0–30 mA。已知电表的最大仪器误差等于准确度等级百分数与量程的乘积,则应选用____表,此时由该仪器引入的最大相对不确定度为____%。
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某同学设计用静态拉伸法测钢丝的杨氏模量,实验方案如下:第一步,依据原理公式 Y=FL/(S·δL) 明确待测量为钢丝原长 L、直径 d、所加拉力 F 及伸长量 δL;第二步,采用光杠杆放大法测量微小伸长量 δL,其中光杠杆后足到前两足连线的距离为 b=8.00 cm,镜面到标尺的距离为 D=1.20 m;第三步,用逐差法处理数据减小随机误差。请回答:该方案中,光杠杆系统的放大倍数为 2D/b,其数值等于____;此设计步骤中,通过在不同位置多次测量钢丝直径并取平均值,主要目的是减小测量中的____误差。
在光电效应测普朗克常数实验中,用同一光电管分别以频率 ν₁=6.00×10¹⁴ Hz 和 ν₂=1.00×10¹⁵ Hz 的单色光照射,测得对应的遏止电压分别为 U_c₁=0.414 V 和 U_c₂=2.070 V。已知电子电荷 e=1.60×10⁻¹⁹ C,则由这两组数据求得的普朗克常数为 h=____ J·s(保留两位有效数字)。
用光栅光谱仪测得氢原子巴耳末系 Hβ 谱线的波长为 λ=486.1 nm,已知该谱线对应 n=4 到 n=2 的跃迁。根据里德伯公式 1/λ = R_H×(1/2² − 1/4²),可算得里德伯常数 R_H = ____ m⁻¹(保留四位有效数字)。
在牛顿环测透镜曲率半径实验中,用波长 λ=625 nm 的单色光垂直照射平凸透镜与平板玻璃之间的空气膜,测得第 6 级暗环直径 D₆=3.40 mm,第 2 级暗环直径 D₂=1.60 mm。已知暗环直径满足 Dₘ²−Dₙ²=4λR(m−n),由此可求得该平凸透镜的曲率半径 R=____ m。
在分光计上用最小偏向角法测三棱镜折射率:调节望远镜适合接收平行光、载物台水平后,用自准直法测得三棱镜顶角 A = 60.0°;转动载物台使谱线移动并反转,读出最小偏向角 δmin = 48.0°。由公式 n = sin[(A+δmin)/2] / sin(A/2) 可得该棱镜的折射率约为____(结果保留三位有效数字)。
用量热器测冰的熔解热。量热器内筒中盛有 160 g 温度为 25 ℃ 的水(内筒与搅拌器热容可忽略),将 40 g 温度为 0 ℃ 的冰放入水中,搅拌待冰完全熔解后系统达到热平衡,平衡温度为 10 ℃。已知水的比热容为 4.2 J/(g·℃),热量损失可忽略,则冰的熔解热为____ J/g。
定标铜-康铜热电偶时,以冰水混合物为参考端(0℃),测得测温端为80℃时热电动势为3.28 mV,160℃时为6.56 mV。设热电动势E(mV)与两端温差t(℃)满足线性关系E=kt,则定标系数k=____ mV/℃;实验中参考端因故升至20℃,若测得热电动势为2.72 mV,则测温端实际温度为____ ℃。
在验证查理定律的实验中,将一定质量的空气封闭在容积不变的烧瓶内,用压强传感器和温度计同时测量。当烧瓶浸入 t₁=17°C 的水中时,压强传感器显示瓶内气体压强为 p₁=75.0 cmHg。保持烧瓶容积不变,将水缓慢加热到 t₂=77°C,压强稳定后传感器显示为____ cmHg(结果保留三位有效数字)。由该数据可验证:一定质量的气体在体积不变时,压强与热力学温度成____。
用扭摆法测量转动惯量:已知扭摆空载时摆动周期 T₀=2.0 s,弹簧扭转系数 K=2π²×10⁻³ N·m/rad,则载物台的转动惯量 I₀=____ kg·m²。将一质量 m=0.9 kg、半径 R=5.0 cm 的均匀圆盘置于载物台中心后,测得总摆动周期 T₁=2.5 s,则由 T²-I 关系可得该圆盘的转动惯量 I₁=____ kg·m²。
在某金属丝电阻温度系数实验中,用最小二乘法对电阻 R 随温度 t 作线性拟合 R=a+bt,已由 6 组数据算得:t̄=2 ℃,R̄=5 Ω,∑(tᵢ−t̄)²=21 ℃²,∑(Rᵢ−R̄)²=84 Ω²,∑(tᵢ−t̄)(Rᵢ−R̄)=42 Ω·℃。则拟合直线的斜率 b=____ Ω/℃,相关系数 r=____。
某粒子静止质量为 m₀,静能 E₀=m₀c²。将其加速后测得相对论动能为 3E₀。则该粒子加速后的总能量为____E₀(填数字),质量为____m₀,速度大小 v=____c(以 c 的倍数表示,可写为 a√b/c 的形式,如 √15/4)。
一飞船相对地面以恒定速度 0.6c(c 为真空中光速)沿直线飞行。飞船内固定的一只时钟记录飞船内某一物理过程持续的时间为 6.0 μs,则地面观测者测得该过程持续的时间为 ____ μs;若飞船上沿飞行方向放置一根杆,其固有长度为 3.0 m,则地面观测者测得该杆的长度为 ____ m。
某金属的逸出功为 2.5 eV。用频率 ν=1.0×10¹⁵ Hz 的单色光照射该金属表面,发生光电效应。已知普朗克常量 h=6.63×10⁻³⁴ J·s,1 eV=1.6×10⁻¹⁹ J。则光电子的最大初动能为____ J(保留两位有效数字);若只增大入射光的光强而不改变频率,最大初动能将____(填“增大”“减小”或“不变”)。
强度为 I₀ 的自然光垂直入射到偏振片 P₁,其偏振化方向记为竖直方向;偏振片 P₂ 与 P₁ 平行放置且偏振化方向水平(即与 P₁ 垂直),此时透射光强为零。现保持 P₁、P₂ 不动,在两者之间插入偏振片 P₃,P₃ 的偏振化方向与 P₁ 成 45° 角。若不考虑偏振片对光的吸收,则最后从 P₂ 透出的光强为 ____ I₀(填最简分数)。
一单匝正方形导线框位于匀强磁场中,磁场方向垂直线框平面向里,磁感应强度保持 B = 2 T 不变。由于导线框以特殊方式收缩,其边长 a 随时间 t 均匀减小,变化率为每秒缩短 0.05 m(线框始终保持正方形)。则在 t = 1 s 时刻(此时边长为 0.45 m),线框中感应电动势的大小为 ____ V;由楞次定律可知,感应电流沿 ____ 方向(填"顺时针"或"逆时针")。
判断并填空:(a)一段导体在稳恒磁场中平动切割磁感线,其中产生的是____电动势,其非静电力来源于____;(b)磁场随时间变化而导体静止,回路中产生的是____电动势,其非静电力来源于____。
某组同学用两种方案测量重力加速度 g。方案甲(单摆法):摆长 L=100.0 cm,最大误差 0.1 cm;用数字毫秒计测 50 个周期,单个周期 T=2.000 s,误差 0.001 s。方案乙(自由落体法):下落高度 h=1.000 m,最大误差 0.001 m;下落时间 t=0.400 s,误差 0.001 s。已知不确定度传递关系为:g=4π²L/T² 时 Δg/g=ΔL/L+2ΔT/T;g=2h/t² 时 Δg/g=Δh/h+2Δt/t。经比较应选方案____,其相对不确定度约为____%(保留一位小数)。
在伏安法测电阻的设计性实验中,某同学用电压表测得 U=5.00 V,其相对不确定度 u(U)/U=0.5%;用电流表测得 I=50.0 mA,其相对不确定度 u(I)/I=1.2%。按 R=U/I 计算电阻,则电阻的测量值为 R=____ Ω,合成相对不确定度 u(R)/R=____ %,结果表示为 R=(____±____) Ω。
用光栅光谱仪测得氢原子光谱巴耳末系中一条谱线的波长为 434.0 nm,经谱线归属分析确认它对应 n=5 到 n=2 的跃迁。根据里德伯公式 1/λ = R_H×(1/2² − 1/n²),该同学算得的里德伯常数 R_H = ____ ×10⁷ m⁻¹(保留四位有效数字)。