实验3 用拉伸法测量金属丝的杨氏模量
一、填空题
1.杨氏模量的计算式
中, L表示 、b表示 。
参考答案:钢丝原长 光杠杆前后脚距离
分 值:2分
难度系数:2
2. 在测定杨氏模量的实验中,为了测量钢丝的微小伸长量,采用了 方法;为了消除读数过程造成的系统误差,采用 方法。
参考答案:光放大 对称测量
分 值:2分
难度系数:3
3. 在拉伸法测定杨氏模量的实验中,为了消除读数过程造成的系统误差,采用 方法;为减少数据处理过程造成的系统误差,采用了 方法。
参考答案:对称测量 逐差法
分 值:2分
难度系数:3
4.杨氏模量装置水平调节过程中,如发现水平泡偏向一边,则这边 (填“偏高”或“偏低”)。
参考答案:偏高
分 值:2分
难度系数:3
5.拉伸法测量杨氏模量实验中,增荷减荷的含义是 ,这样做的目的是 。
参考答案:依次增加减少钢丝负重 消除系统误差。
分 值:2分
难度系数:3
6.拉伸法测量杨氏模量实验中,螺旋测微器通常进行零点修正,它指的是 。
参考答案: 记录螺旋测微器的初读数
分 值: 2分
难度系数: 3
7. 拉伸法测量杨氏模量实验中,写出下列仪器的误差限:盒尺Δ仪= ,50分度游标卡尺Δ仪= 。
参考答案: 0.5mm 0.002mm
分 值: 2分
难度系数: 2
8. 拉伸法测量杨氏模量实验中,盒尺测量钢丝原长L为56.43cm.则结果的正确表示为 。
参考答案: L=564.3±0.5 mm
分 值: 2分
难度系数: 3
9.在拉伸法测量金属丝的杨氏模量时某同学利用分度值为0.01mm的千分尺测量钢丝直径d为0.750mm,0.775mm,0.762mm,试写出测量结果的正确表示_________。
参考答案: d=0.762±0.009 mm
分 值: 2分
难度系数: 3
10.在光杠杆放大法测量钢丝的微小伸长量
时,测量公式为
,
表
示_____________________,b表示 。
参考答案:标尺上像距离的变化 光杠杆前后脚距离
分 值: 2分
难度系数: 2
二、选择题
1.下列哪个因素的误差对于测量结果杨氏模量的影响最大。 ( )
A. 钢丝直径d; B.钢丝原长 b;C.光杠杆前后脚距离D; D.标尺上像的移动距离Δx。
参考答案: D
分 值: 3
难度系数: 3
2.在测杨氏模量实验中,当负荷按比例增加或减少,读出相应的标尺数据时,发现标尺读数的增量面的不按比例增减,相差较大,可能的原因 。 ( )
A.起初砝码太轻,尚未将金属丝完全拉直;
B.金属丝锈蚀,粗细不均匀使金属丝产生剩余形变;
C.光杠杆后足位置安放不当,与平台有摩擦;
D.杨氏模量仪支柱未调整铅直,造成钢丝一端的夹头不能在平台圆孔中上下自由滑动。
参考答案: D
分 值: 3
难度系数: 3
3. 对于一定温度下金属的杨氏模量,下列说法正确的是: ( )
A.只与材料的物理性质有关而与与材料的大小及形状无关;
B.与材料的大小有关,而与形状无关;
C.与材料的形状有关,而与大小无关;
D.与材料的形状有关, 与大小也有关 ;
参考答案: A
分 值: 3
难度系数: 3
4.用光杠杆测微小长度的变化,从望远镜视场中看到的标尺像是 ( )
A.缩小的倒立实像; B.放大的倒立虚像;
C.缩小的正立虚像; D.放大的正立实像。
参考答案: B
分 值: 3
难度系数: 3
5.在弹性模量测定实验中,通常先预加1Kg砝码,其目的是 ( )
A.消除摩擦力 B.使系统稳定,底座水平
C.拉直金属丝,避免将拉直过程当为伸长过程进行测量
D.减小初读数,消除零误差
参考答案: C
分 值: 3
难度系数: 3
6.杨氏模量实验中,下面说法不正确的是( )。
A.逐差法处理数据,数据必须是偶数个; B. 钢丝伸长量转化为尺子读数改变量的测量;
C. 钢丝原长的测量对杨氏模量影响最大; D. 有的钢丝弯曲,可预加几个砝码使其伸直。
参考答案: C
分 值: 3
难度系数: 3
7.拉伸法测量杨氏模量实验中,钢丝的粗细对于测量结果的影响是( )。
A.偏大; B. 偏小; C. 无影响; D. 无法确定。
参考答案: C
分 值: 3
难度系数: 3
三、简答题
1.杨氏模量的计算式
中,各物理量表示什么?
参考答案:E—表示测量的杨氏模量;D—表示标尺到平面反光镜的距离;L—表示钢丝原长;m—表示加在钢丝上的负荷砝码的质量;g—当地重力加速度;d—钢丝的直径;b—光杠杆前后脚的距离,
—表示钢丝加负荷后标尺上像读数的变化。
分 值: 7分
难度系数:3
2.简述光杠杆放大原理
参考答案:
光杠杆是用来测量微小长度变化的工具。其通过改变物体长度发生变化ΔL,带动光杠杆后底角发生变化,使光杠杆平面镜发生转动θ角,导致入射到平面镜后再反射到望远镜筒中的反射光线发生移动2θ,物体的像位置发生随之移动Δx, 则
其中b为管杠杆前后脚距离,D为平面反光镜到标尺的距离。
分 值: 8分
难度系数:3
3.简述欲通过望远镜筒观察到清晰的标尺上像的调节过程。
参考答案:
1.杨氏模量测定仪仪器调整
(1)调节仪器水平;
(2)调节光杠杆平台与固定钢丝的圆柱体上表面处于同一水平面。调节平面镜与平台垂直;
2.望远镜镜筒的调节
(1)调节望远镜与反射镜等高共轴;
(2)轻移望远镜,通过望远镜外部准线看反光镜可以到标尺的像;
(3)调节目镜,看到清晰叉丝的像;
(4)调焦望远镜,看到反光镜,轻轻的左右移动望远镜尺组和竖直微调旋钮,通过望远镜看到完整反光镜;
(5)调焦望远镜,看到标尺的像。
分 值:7分
难度系数: 4
4.“用拉伸法测量金属丝的杨氏模量”实验中通常采用逐差法处理数据,求
,在什么条件下能用这种方法处理数据?说明用逐差法求
的优点。
参考答案:
如果在实验处理数据时,如自变量为等间距变化,且两物理量之间存在线性关系,可用逐差法处理实验数据---------------------------------4分
逐差法的优点是充分利用数据,保持多次测量的优点,减少测量误差,测量结果更具有可行度。 ----------------------------------8分
分 值:8分
难度系数: 3
5. 光杠杆有什么优点,怎样提高光杠杆测量的灵敏度?
参考答案:
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。
分 值:6分
难度系数:4
6. 何谓视差,怎样判断与消除视差?
参考答案: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。
分 值:6分
难度系数:3
四、计算题
1.某同学利用光杠杆
,测量微小长度是得到如下数据试写出实验结果的正确表示。其中: b=6.712±0.002cm,D=132.29±0.04cm.,Δx=1.04±0.01cm.
解:
-----------------4分
利用间接测量结果的不确定度表示公式:
-----------------------------6分
=0.0096
-----------------------------9分
--------------------10分
分 值:10分
难度系数: 4
2. 拉伸法测量钢丝杨氏模量实验中,利用下面数据给出杨氏模量
的正确表示测得结果如下:钢丝直径d=0.454±0.004mm;光杠杆足长b=54.60±0.02mm;金属丝原长L=612.4±0.5mm;镜尺距离D=1624.4±0.5mm,负荷1kg的标尺读数差为
=1.00±0.03cm.
参考答案:
杨氏模量
---4分
利用间接测量结果不确定度表示得到杨氏模量的表达式为:
得到
------------------------------------------8分
则
-----------------------------------------10分
分 值: 10
难度系数:5
五、操作题
1.在杨氏模量实验中,求出
,依次增加到5个砝码,利用逐差法计算。
操作考试分为操作过程(15分),操作现象(15分),数据记录与处理(8分),仪器摆放与整理(2分)四部分组成。具体如下:
(一)操作过程(15分)
(1)操作过程正确(10-15分)
(2)操作过程基本真确(6-10分)
(3)操作过程错误较多(6分以下)
(二)操作现象(15分)
(1)操作现象明显(10-15分)
(2)操作现象基本明显(6-10分)
(3)操作现象不明显(6分以下)
(三)数据记录与处理(8分)
(1)数据记录与处理正确(7-8分)
(2)数据记录与处理基本正确(4-6分)
(3)数据记录与处理问题较多(4分以下)
(四)仪器摆放与整理(2分)
(1)仪器摆放与整理整齐(2分)
(2)仪器摆放基本整齐(1分)
(3)仪器没有整理(0分)
注:询问一次,5扣分。
分 值:40分
难度系数:4
2.在杨氏模量实验中,分别测量出钢丝的直径3次,求出其平均值,调节望远镜看到标尺的像。
操作考试分为操作过程(15分),操作现象(15分),数据记录与处理(8分),仪器摆放与整理(2分)四部分组成。具体如下:
(一)操作过程(15分)
(1)操作过程正确(10-15分)
(2)操作过程基本真确(6-10分)
(3)操作过程错误较多(6分以下)
(二)操作现象(15分)
(1)操作现象明显(10-15分)
(2)操作现象基本明显(6-10分)
(3)操作现象不明显(6分以下)
(三)数据记录与处理(8分)
(1)数据记录与处理正确(7-8分)
(2)数据记录与处理基本正确(4-6分)
(3)数据记录与处理问题较多(4分以下)
(四)仪器摆放与整理(2分)
(1)仪器摆放与整理整齐(2分)
(2)仪器摆放基本整齐(1分)
(3)仪器没有整理(0分)
注:询问一次,5扣分。
分 值:40分
难度系数:4
题目3:在杨氏模量的实验中,求出
,依次增加到3个砝码,在依次减少3个,利用逐差法计算。
操作考试分为操作过程(15分),操作现象(15分),数据记录与处理(8分),仪器摆放与整理(2分)四部分组成。具体如下:
(一)操作过程(15分)
(1)操作过程正确(10-15分)
(2)操作过程基本真确(6-10分)
(3)操作过程错误较多(6分以下)
(二)操作现象(15分)
(1)操作现象明显(10-15分)
(2)操作现象基本明显(6-10分)
(3)操作现象不明显(6分以下)
(三)数据记录与处理(8分)
(1)数据记录与处理正确(7-8分)
(2)数据记录与处理基本正确(4-6分)
(3)数据记录与处理问题较多(4分以下)
(四)仪器摆放与整理(2分)
(1)仪器摆放与整理整齐(2分)
(2)仪器摆放基本整齐(1分)
(3)仪器没有整理(0分)
注:询问一次,5扣分。
分 值:40分
难度系数:4
4.在杨氏模量实验中,分别测量出光杠杆前后脚距离3次,求出其平均值,调节望远镜看到标尺的像。
操作考试分为操作过程(15分),操作现象(15分),数据记录与处理(8分),仪器摆放与整理(2分)四部分组成。具体如下:
(一)操作过程(15分)
(1)操作过程正确(10-15分)
(2)操作过程基本真确(6-10分)
(3)操作过程错误较多(6分以下)
(二)操作现象(15分)
(1)操作现象明显(10-15分)
(2)操作现象基本明显(6-10分)
(3)操作现象不明显(6分以下)
(三)数据记录与处理(8分)
(1)数据记录与处理正确(7-8分)
(2)数据记录与处理基本正确(4-6分)
(3)数据记录与处理问题较多(4分以下)
(四)仪器摆放与整理(2分)
(1)仪器摆放与整理整齐(2分)
(2)仪器摆放基本整齐(1分)
(3)仪器没有整理(0分)
注:询问一次,5扣分。
分 值:40分
难度系数:4
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