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全国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案-力学

全国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案-力学
全国中学生物理竞赛实验指导书思考题参考答案-力学

在气轨上研究瞬时速度

【思考题参考答案】

1.试测量气轨倾斜角度β,并把实验中所求得的加速度a 和g sin β相比较。

答:测量β的方法:先用匀速法把气垫导轨调节水平,然后,测出两个支点沿气轨的长度L ,测出垫块的高度h ,L h =βsin 。

测量加速度的方法:(1)将两个光电门安放在一定距离的适中位置,读出距离s ,

(2)滑块装上U 型挡光片,将光电计时器调节到测两个速度状态,让滑块静止下滑测

量经过两个光电门的速度v 1、v 2。(3)计算加速度a 并与L

h g g =βsin 比较,其中s

v v a 22122-=。 注:为消除粘滞阻力影响,可以通过测量四个速度分别计算下滑和上升的加速度。

道理如下:=-=f a a a 下s

v v 22122-,s v v a a a f 22423-=+=上,所以s v v v v a 421242322--+= 2.使用平板型挡光片和两个光电门,如何测量滑块

通过倾斜气轨上一点A 的瞬时速度。

答:将光电计时器调到测量一个时间间隔状态,在滑

块上装平板型挡光片,控制滑块从气轨上一个固定点P 由

静止滑下,从挡光片前沿挡第一光电门开始计时,挡第二光电门停止计时,测出时间t ,根据匀变速运动公式,有at v v v B A +==,而()t l at v v v v B =-=+=22

选择不同的l ,测出t ,计算出t l v =,在坐标纸上画出v —t 曲线,确定斜率和截距,其斜率的绝对值为a /2,截距为A 点的瞬时速度v 。

【补充思考题】测量气轨的阻尼因数。滑块在气轨上运动,由于内摩擦和气轨平整度问题,也会有较小的阻力,一般认为阻力与速度方向相反,大小成正比。即bv f =。设计一个实验,测量b 值。

测量依据和测量公式:将气轨调节水平,放一质量为

m 的滑块,气轨上两光电门之间距离为s 。轻推滑块是它

向右运动,由于阻尼A B v v <,同理,向左运动B A v v '<'。 由于阻力很小,滑块接近匀速运动 v b f =

利用牛顿第二定律 m bs t m v b v v v A B ==-=?,s

m v b ?=

A

B

测量方案:在滑块上装一个挡光距离为δS (很小)的U 型挡光片,测出经过两个挡光片的速度,在沿相反方向测量一次,用两次测量的速度差的平均值计算。

s

m v v b 2'+=?? 实验三 测量金属的杨氏模量(伸长法)

【思考题参考答案】

1.用光杠杆测量微小长度变化的原理是什么?用Dl d MgLR E 28π=

测定杨氏模量要满足哪些条件?

答:第一问,利用光的反射规律将微小长度变化转化为微小角度变化,进而转化为远处明显的位置变化,l R

D l 2=δ,放大倍数为2R /D 。第二问,测定杨氏模量要满足两个条件:(1)即使加最大载量,金属丝的伸长要在弹性限度内;(2)光杠杆转角要小。另外,装置的初状态尽量保证光杠杆三个足尖在同一水平面,平面镜竖直,直尺竖直。

2.在增减砝码,从望远镜中读取i r 和i r '时,如何判断所得的数据是否合理。 答:第一,i r 和i r '读数基本相同;第二,增减一个砝码,读数的变化量基本相同。

3.如果金属丝稍有弯曲,可能给实验结果带来什么影响?为了减小实验误差,应该采取什么措施?

答:如果金属丝弯曲,加一定的力金属丝由于弯曲部分被拉直使δl 过大,测出的杨氏模量比真实值偏小。为了减小误差,应选取金属丝的无弯曲部分,或者将弯曲的金属丝擀直。

4.在本实验中,用不同的仪器来测量各个长度量,这是怎样考虑的?为什么?

答:根据测量公式E 的相对标准偏差为2

2222??? ??+??? ??+??? ??+??? ??=l d R L E l d R L E σσσσσ。从误差等分的原则出发,数值较大的长度量可以用精确度低的测长仪器,数值小的长度量要用精确度高的测长仪器或经放大后测量。据此本实验用毫米尺和游标卡尺测量L 、R ,用螺旋测径器测量d ,用光杠杆将δl 放大后测量。

[补充思考题]在增减砝码,从望远镜中读取的i r 和i r '差别较大的可能原因。

答:读数差别较大或者不随载荷按比例增减的可能原因有:(1)金属丝本身不直,且初始砝码较小,导致加在到一定载荷时金属丝被突然拉直;(2)杨氏模量仪支柱未调垂直,导致金属丝下端夹头在圆孔内摩擦力过大;(3)光杠杆主杆脚尖与金属丝相碰,导致角度变化不正常;(4)增减砝码时有明显碰撞,导致光杠杆脚尖发生位移;(5)金属丝夹头没夹紧,导致增加载荷时金属丝下滑。

实验四 研究单摆的运动特性

【思考题参考答案】

1.请想出一种用摆锤为不规则形状的重物(如一把挂锁)制成“单摆”,并测定重力加速度的方法。

答:假设作为摆锤的不规则形状重物长度为d 。因为2

102102??? ??+??? ??=T l g T l g σσσ,从误差均分看,我们可以用长度为l 的刚性轻线,将重物悬起,只要d l >>(例如20倍以上),就可以近似认为摆长是l +d /2。测量10个周期的时间,计算出周期,测量出g 。

2.假设单摆的摆动不在竖直平面内,而是作圆锥运动(即“锥摆”)。若不加修正,在同样的摆角条件下,所测的g 值将会偏大还是偏小?为什么?

答:锥摆的运动也是周期运动,这时测量的周期是圆周运动周期。

根据牛顿第二定律,有 mg F =βcos ,ωβ2sin mr F =

由于, βsin l r =,T πω2=

可以求出 βπcos 422T l g = 如果测量者误认为是单摆,而按224T l g π=计算重力加速度,由于1cos 0<<β,测得的重力加速度将比实际值大

实验五 气轨上研究碰撞过程中动量和能量的变化

【思考题参考答案】

1.为什么要求挡光片与滑块运动方向平行,而且挡光边与

滑块运动方向垂直?如果不平行或不垂直会带来什么影响?

答:只有挡光片与滑块运动方向平行,而且挡光边与滑块运

动方向垂直时,测量的挡光时间才是挡光宽度s δ对应的挡光时

间。如果挡光片与滑块运动方向不平行,挡光边与滑块运动方向

就不会垂直。如图,实际挡光宽度l δ将大于设计的挡光宽度s δ,造成测量的挡光时间长,而计算速度是按s δ与挡光时间之比进行,测量速度小于实际速度,实验误差明显。

2.碰撞前滑块A 的速度v A 过大或过小有什么不好?

答:碰撞前滑块A 的速度v A 过小时,一方面滑块运动不平稳(左右振动明显),另一方面,阻尼的影响明显,甚至不碰,造成误差明显。碰撞前滑块A 的速度v A 过大时,其一,冲撞激烈,碰簧形变严重,造成碰撞后两滑块侧向振动或鼓起,偏离正碰,且速

度不稳;其二,如果m A >m B ,B 滑块运动过快,致使碰到气轨一端的碰簧后脱离气轨;其三,如果m A >m B ,B 滑块运动过快,致使碰到气轨一端后快速返回,在A 滑块还没有运动到第二个光电门时,B 滑块再次与A 滑块碰簧,致使A 滑块的碰后速度无法测量。碰撞前滑块A 的速度一般取20-30cm/s 。

【补充思考题】两个物体对心碰撞的恢复系数定义为:碰撞后两物体相对远离速度与碰撞前两物体的相对接近速度之比。怎么测定两滑块对心碰撞的恢复系数

答:假设气轨上两滑块A 、B ,A 接近B 并发生对心碰撞,则

B

A A

B v v v v e -'-'= 这四个量是代数量。利用滑块上的U 型挡光片和光电计时器测出相应速率。

保持0=B v ,对于B A m m >的情况,碰撞后A 继续向前运动。

A

A B v v v e '-'= 对于B A m m <的情况,碰撞后A 返回。

A

A B v v v e '+'= 实验六 测量空气中的声速

【思考题参考答案】

1.为什么不测量单个的λ/2或λ,而要测量多个?在计算λ/2或λ时,将所测数据首尾相减,再除以λ/2或λ的个数。这种计算方法与逐差法比较,哪一种较好?

答:超声波的波长λ数值较小,测量一个λ/2或λ时偶然误差过大。测量多个进行平均,削弱偶然误差的影响。对第二个问题,当然逐差法较好,第一种求平均的方法只使用了首尾两个数据,增加了大误差机会,逐差法求平均利用了所有测量数据,出现大偶然误差的机会极其微小。

2.用第一种方法(极值法),为什么要在正弦波振幅为极大时进行测量?用第二种方法(相位法),为什么在利萨如图形呈直线时进行测量?

答:用第一种方法即极值法测量时,要在正弦波振幅为极大时进行测量。因为信号源发射的信号不是理想正弦信号,带有一定的谐波成份,但基波最强谐波一般都比较弱,谐波的能量达到一定强度时,也会产生驻波。当接收端和发射端的距离满足基波信号成分的驻波条件λn x =2时,驻波振幅极大值最大(称为谐振),当接收端的位置微小变化时,基波信号不再满足驻波条件,而个别谐波信号可能满足驻波条件()λ'=?+n x x 2,振幅就明显减小。所以利用基波进行测量灵敏度高,易于测准待测位置。

在相位法测量时,出现斜直线代表发射端和接收端信号的相位差是2π整倍数,这时接收端位置的微小变化将引起相位变化,直线就往闭合曲线变化,直线变曲线容易看出来。如果采用利萨如图形为正椭圆进行测量,尽管出现正椭圆也代表发射端和接收端信号的相位差是2π整倍数,这时接收端位置的微小变化将引起相位变化,正椭圆向斜椭圆变化,这不容易判断。

【补充思考题】在测量空气中的声速的实验中,怎样测量谐振频率?

答:使两个换能器之间有适当距离,信号发射器有适当输出,调节示波器,使荧光屏上出现稳定的、适当大小的正弦波形。改变信号源频率,并略微调整接收端位置,使正弦波振幅尽可能大,反复这样调节,直到在一定距离上不管改变信号频率还是改变距离正弦波幅度都减小,此时的信号频率即换能器的谐振频率。

[补充思考题]在测量空气中的声速的实验中,为什么波节处振幅一般不为零? 答:因为信号源发射的信号不是理想正弦信号,带有一定的谐波成份,其中基波最强,当基波在接收端位置满足波节条件时,而个别谐波信号并不满足波节条件,振幅并不为零。

实验七 弦线上的驻波实验

【思考题参考答案】

1.弦线上出现驻波的条件是什么?

答: n

L 2=λ,),3,2,1(Λ=n 。 2.如果要确定弦线作受迫振动时共振频率与弦线有效长度L 之间的关系,应如何安排实验?

答:固定T ,改变L ,测出n =1的共振频率f 。 根据n L 2=λ,λf v =,μT v = 得L

T f 121μ= 令f y ln =,L x ln =,则x b y -=0 其中???

? ??=μT b 21ln 0

根据实验数据作x y -图线,用最小二乘法计算斜率和截距,将斜率与“-1”比较。

[补充思考题]弦振动实验中,如何寻找弦振动的基频,为什么在驱动信号频率较低的情况下也能产生共振?

答:弦振动的基频是只有一个波腹时弦振动出现共振(稳定的驻波)时弦振动频率。对固定的弦长和拉力,连接好信号源和示波器,接收线圈安放在两个支点的正中间位置,保持已知的信号输出功率,缓慢调节输出频率,当出现正弦信号有稳定趋势时更慢调节

频率,当正弦波形幅度最大时,用示波器测出驱动和接收的正弦波峰峰值,测出接收的正弦波周期即弦振动周期。继续增大信号源频率,只要出现稳定驻波都进行上述测量,你会发现这些共振的弦振动频率一样。当引起共振的信号很强时就看到弦振动并且是一个波幅,这个频率就是基频频率。

由于信号源输出的不是单一频率的理想正弦波,特别是较低频率时,带有一定的谐波成份,谐波的能量达到一定强度时,如果满足了共振条件(谐波频率等于弦振动固有频率)也会产生稳定驻波。

水力学实验-参考答案

水力学实验1-参考答案 水力学实验 参考答案 静水压强实验 1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线?测压管水头指z?p,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2.当pB?0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 pB?0,相应容器的真空区域包括以下三个部分: (1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占区域,均为真空区域。 (2)同理,过箱顶小不杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定?0。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0,由

式?whw??0h0 ,从而求得?0。 4.如测压管太细,对于测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算 h?4?cos? d? 式中,?为表面张力系数;?为液体容量;d为测压管的内径;h 为毛细升高。常温的水, ??0.073Nm,??0.0098Nm3。水与玻璃的浸润角?很小,可以认为cos??1.0。于是有 h?29.d (h、d均以mm计) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm时,毛细影响可略而不计。另外,当水质不洁时,?减小,毛细高度亦较净水小;当采用 有机下班玻璃作测压管时,浸润角?较大,其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 5.过C点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面? 不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水 平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面:(1)重力液体;(2)静止;(3)连通;(4)连通介质为同一均质液体;(5)同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件(4),相对管5

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论

工程流体力学及水力学实验报告及分析讨论 实验一流体静力学实验 验原理 重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 (1.1) 中: z被测点在基准面的相对位置高度; p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; p0水箱中液面的表面压强; γ液体容重; h被测点的液体深度。 对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管,应用等压面可得油的比重S0有下列关系: (1.2) 此可用仪器(不用另外尺)直接测得S0。 验分析与讨论 同一静止液体内的测管水头线是根什么线? 测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根。 当P B<0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 ,相应容器的真空区域包括以下三部分:

)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真。 )同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油 至油面的垂直高度h和h0,由式,从而求得γ0。 如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛由下式计算 中,为表面张力系数;为液体的容量;d为测压管的内径;h为毛细升高。常温(t=20℃,=7.28dyn/mm,=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小,可认为cosθ=1.0。于是有 单位为mm) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm时,毛细影响可略而不计。另外,当水质,减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机玻璃作测压管时,浸润角较大,其h较普管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 过C点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?

全国中学生物理竞赛集锦(光学)和答案

全国中学生物理竞赛集锦(光学) 第21届预赛2004.9.5 一、(15分)填空 1.d .一个可见光光子的能量的数量级为_________J 。 2.已知某个平面镜反射的光能量为入射光能量的80%。试判断下列说法是否正确,并简述理由。 a . 反射光子数为入射光子数的80%; b .每个反射光子的能量是入射光子能量的80%。 六、(15分)有一种高脚酒杯,如图所示。杯内底面为一凸起的球面,球心在顶点O 下方玻璃中的C 点,球面的半径R =1.50cm ,O 到杯口平面的距离为8.0cm 。在杯脚底中心处P 点紧贴一张画片,P 点距O 点6.3cm 。这种酒杯未斟酒时,若在杯口处向杯底方向观看,看不出画片上的景物,但如果斟了酒,再在杯口处向杯底方向观看,将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n 1=1.56,酒的折射率n 2=1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。 第21届复赛 四、(20分)目前,大功率半导体激光器的主要结构形式是由许多发光区等距离地排列在一条直线上的长条状,通常称为激光二极管条.但这样的半导体激光器发 出的是很多束发散光束,光能分布很不集中,不利于传输和应用.为了解决这个问题,需要根据具体应用的要求,对光束进行必需的变换(或称整形).如果能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束,对半导体激光的传输和应用将是非常有意义的.为此,有人提出了先把多束发散光会聚到一点,再变换为平行光的方案,其基本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明. 如图,S 1、S 2、S 3 是等距离(h )地排列在一直线上的三个点光源,各自向垂直于它们的连线的同一方向发出半顶角为α =arctan ()41的圆锥形光束.请使用三个完全相同的、焦距为f = 1.50h 、半径为r =0.75 h 的圆形薄凸透镜,经加工、 组装成一个三者在同一平面内的组合透镜,使三束光都能全部投射到这个组合透镜上,且经透镜折射后的光线能全部会聚于z 轴(以S 2为起点,垂直于三个点光源连线,与光束中心线方向相同的射线)上距离S 2为 L = 12.0 h 处的P 点.(加工时可对透镜进行外形的改变,但不能改变透镜焦距.) 1.求出组合透镜中每个透镜光心的位置. 2.说明对三个透镜应如何加工和组装,并求出有关数据. 第20届预赛 一、(20分)两个薄透镜L 1和L 2共轴放置,如图所示.已知L 1的焦距f 1=f , L 2的焦距f 2=—f ,两透镜间距离也是f .小物体位于物面P 上,物距u 1 =3f .

水力学实验报告思考题答案(供参考)

水力学实验报告 实验一流体静力学实验 实验二不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺利方程)实验 实验三不可压缩流体恒定流动量定律实验 实验四毕托管测速实验 实验五雷诺实验 实验六文丘里流量计实验 实验七沿程水头损失实验 实验八局部阻力实验 实验一流体静力学实验 实验原理 在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 或 (1.1) 式中:z被测点在基准面的相对位置高度; p被测点的静水压强,用相对压强表示,以下同; p0水箱中液面的表面压强; γ液体容重; h被测点的液体深度。 另对装有水油(图1.2及图1.3)U型测管,应用等压面可得油的比重S0有下列关系: (1.2) 据此可用仪器(不用另外尺)直接测得S0。 实验分析与讨论

1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线? 测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B<0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 ,相应容器的真空区域包括以下三部分: (1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域。 (2)同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ0。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h和h0,由式,从而求得γ0。 4.如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算 式中,为表面张力系数;为液体的容量;d为测压管的内径;h为毛细升高。常温(t=20℃)的水,=7.28dyn/mm,=0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小,可认为cosθ=1.0。于是有 (h、d单位为mm)

第28届全国中学生物理竞赛决赛实验试题及参考解答

第28届全国中学生物理竞赛决赛 实验试题一试卷及答卷 直流电源特性的研究 一、 题目: 一直流待测电源x E ,开路电压小于2V 。 (1) 利用所给仪器,自组电压表、并测量待测电源x E 的开路电压; (2) 利用所给仪器,测量待测电源x E 的短路电流。 二、 仪器: 直流待测电源x E ,六位电阻箱二台,标称值350欧姆的滑线变阻器一台,标称值3V 直流电压源E 一台,准确度等级0.5级指针式100微安直流电流表1A 一台,准确度等级0.5级指针式多量程直流电流表 2A 一台,准确度等级1.5级指针式检流计G 一台,开关、导线若干。 三、 说明: 1、 待测电源x E 具有非线性内阻,不适合用U I -曲线外推法测量; 2、 测量中需要的电压表用100微安指针式直流电流表1A 和电阻箱自组; 3、 标称值3V 直流电压源E 由两节1号干电池、15欧姆保护电阻串联构成; 4、 所画测量电路中的待测电源x E 、3V 直流电压源E 、电流表1A 、电流表2A 需用“+”和“-”标明其正负极性; 5、 检流计G 两接线端子上并联两个保护二级管,作为平衡指示器使用时,可以不使用串联保护电阻。 如果测试中需要用检流计G 判断电流是否为0时,应说明检流计G 指示为0的判断方法或者判断过程。 四、 要求: 1、 (7分)利用所给器材,测量100微安电流表内阻,并将100微安电流表改装成2.00V 量程的电压表。 要求画出测量内阻的电路图,简述测量原理,给出测量结果;画出自组电压表的示意图,并标明元件的数值。 2.1(5分)画出测量待测电源x E 的开路电压的电路图,简述测量待测电源x E 开路电压的原理和步骤。 2.2(6分)连接电路、测量并记录必要的数据,标明待测电源x E 开路电压的测量值。 3.1(5分)画出测量待测电源x E 短路电流的电路图,并简述测量待测电源x E 短路电流的原理和步聚。 3.2(7分)连接电路、测量并记录必要的数据,写出待测电源x E 短路电流的测量值。 实验试题一答题纸: 1(7分)利用所给器材,测量100微安电流表内阻,并将100微安电流表改装成2.00V 量程的电压表。要 求画出测量内阻的电路图,简述测量原理,给出测量结果;画出自组电压表的示意图,并标明元件的

流体力学实验-参考答案

流体力学实验思考题 参考答案 流体力学实验室 静水压强实验

1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 测压管水头指p z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2.当0?B p 时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 0?B p ,相应容器的真空区域包括以下三个部分: (1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占区域,均为真空区域。 (2)同理,过箱顶小不杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ,由式00h h w w γγ= ,从而求得0γ。 4.如测压管太细,对于测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体容量;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。常温的水,m N 073.0=σ,30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小,可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= (h 、d 均以mm 计) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。另外,当水质不洁时,σ减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机下班玻璃作测压管时,浸润角θ较大,其h 较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 5.过C 点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面? 不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面:(1)重力液体;(2)静止;(3)连通;(4)连通介质为同一均质液体;(5)同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件(4),相对管5

水力学实验指导书

实验一伯努利方程实验 一、实验目的 1.验证流体恒定总流的能量方程; 2.通过对动水力学诸多水力现象的实验分析研讨,进一步掌握有压管流中动水力学的能量转换特征; 3.掌握流速、流量、压强等动水力学水力要素的实验测量技能。 二、实验属性 综合性试验。本实验涉及的《工程流体力学》课程知识是综合性的。内容有: 流体力学相似性原理和因次分析、流体力学连续性方程、能量方程及动量方程等。 1、自循环供水器; 2、实验台; 3、可控硅无级调速器; 4、溢流板; 5、稳水孔板; 6、恒压水箱; 7、测压计; 8、滑动测量尺; 9、测压管; 10、实验管道;11、测压点;12、毕托管;13、实验流量调节阀 四、实验要求 实验前应预习实验报告。 实验开始前,待一切实验准备工作就绪后,报告指导教师。在启动设备之前,必须经指导教师检查认可。 实验结束时,实验数据要经指导教师审阅、签字,并整理好实验现场后,按要求在实验记录本上填写有关内容,方可离去,严禁将实验室的任何物品带走。

实验完成后应按学校对实验报告的格式、纸张要求写出实验报告。实验报告描述应清楚、肯定,语言通顺,用语专业、准确;结构严谨、层次清晰。实验报告数据观察细致,记录及时、准确、真实,外文、符号、公式准确,使用统一规定的名词和符号。 实验报告的内容要求: 1.实验名称; 2. 实验目的; 3.实验原理; 4. 实验装置; 5.实验步骤; 6. 实验原始数据; 7.实验数据处理及结果; 8.思考题分析。 五、实验原理 在实验管路中沿管内水流方向取n 个过水断面。可以列出进口断面(1)至另一断面(i )的能量方程(i=1,2,3,……,n ) )1(22111 122i w i i i i h g v a p Z g v a p Z -+++=++γγ 取1a =2a =……n a =1选好基准面,从已设置的各断面的测压管中读出γ p Z + 值,测出 通过管路的流量,即可计算出断面平均流速v 及g av 22 ,从而即可得到各断面测管水头和总 水头。 六、实验步骤 1、熟悉实验设备,分清哪些测管是普通测压管,哪些是毕托管测压管,以及两者功能的区别。 2、打开开关供水,使水箱充水,待水箱溢流,检查调节阀关闭后所有测压管水面是否平齐。如不平则需要查明故障原因(例连接管受阻、漏气或夹气泡等)并加以排除,直至调平。 3、开阀13,观察思考: 1) 测压管水头线和总水头线的变化趋势; 2) 位置水头、压强水头之间的相互关系; 3) 测点(2)、(3)测管水头同否?为什么? 4) 测点(10)、(11)测管水头是否不同?为什么? 5) 当流量增加或减少时测管水头如何变化? 4、调节阀13开度,待流量稳定后,测记各测压管液面读数,同时测记实验流量(毕

全国初中物理竞赛题及答案

全国初中物理竞赛精选题及答案 初中物理知识要点一览与初中物理基本概念概要 (一)初中物理知识要点一览 速度:V(m/S)?v=?S:路程/t:时间? 重力G?(N)?G=mg(?m:质量;?g:9.8N或者10N?) 密度:ρ?(kg/m3)?ρ=?m?(m:质量;?V:体积?) 合力:F合?(N)?方向相同:F合=F1+F2?;?方向相反:F合=F1—F2?方向相反时,F1>F2? 浮力:F浮?(N)?F浮=G物—G视?(G视:物体在液体的重力?) 浮力:F浮?(N)?F浮=G物?(此公式只适用?物体漂浮或悬浮?) 浮力:F浮?(N)?F浮=G排=m排g=ρ液gV排?(G排:排开液体的重力?;m排:排开液体的质量?;ρ液:液体的密度?;?V排:排开液体的体积?(即浸入液体中的体积)?) 杠杆的平衡条件:?F1L1=?F2L2?(?F1:动力?;L1:动力臂;F2:阻力;?L2:阻力臂?) 定滑轮:?F=G物?S=h?(F:绳子自由端受到的拉力;?G物:物体的重力;?S:绳子自由端移动的距离;?h:物体升高的距离) 动滑轮:?F=?(G物+G轮)/2?S=2?h?(G物:物体的重力;?G轮:动滑轮的重力) 滑轮组:?F=?(G物+G轮)?S=n?h?(n:通过动滑轮绳子的段数)机械功:W?(J)?W=Fs?(F:力;?s:在力的方向上移动的距离?)有用功:W有?=G物h? 总功:W总?W总=Fs?适用滑轮组竖直放置时? 机械效率:?η=W有/W总?×100%?

功率:P?(w)?P=?w/t?(W:功;?t:时间) 压强p?(Pa)?P=?F/s?(F:压力;?S:受力面积) 液体压强:p?(Pa)?P=ρgh?(ρ:液体的密度;?h:深度【从液面到所求点的竖直距离】?) 热量:Q?(J)?Q=cm△t?(c:物质的比热容;?m:质量?;△t:温度的变化值?) 燃料燃烧放出的热量:Q(J)?Q=mq?(m:质量;?q:热值)? 串联电路?电流I(A)?I=I1=I2=……?电流处处相等? 串联电路?电压U(V)?U=U1+U2+……?串联电路起分压作用? 串联电路?电阻R(Ω)?R=R1+R2+……? 并联电路?电流I(A)?I=I1+I2+……?干路电流等于各支路电流之和(分流)? 并联电路?电压U(V)?U=U1=U2=……? 并联电路?电阻R(Ω)1/R?=1/R1?+1/R2?+……? 欧姆定律:?I=?U/I? 电路中的电流与电压成正比,与电阻成反比? 电流定义式?I=?Q/t?(Q:电荷量(库仑);t:时间(S)?) 电功:W?(J)?W=UIt=Pt?(U:电压;?I:电流;?t:时间;?P:电功率?) 电功率:?P=UI=I2R=U2/R?(U:电压;?I:电流;?R:电阻?) 电磁波波速与波?长、频率的关系:?C=λν?(C:波速(电磁波的波速是不变的,等于3×108m/s);?λ:波长;?ν:频率?) (二)初中物理基本概念概要 一、测量

工程流体力学及水力学实验报告(实验总结)

工程流体力学及水力学实验报告实验分析与讨论 1.同一静止液体内的测管水头线是根什么线? 测压管水头指,即静水力学实验仪显示的测管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测 压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2.当P B <0时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 ,相应容器的真空区域包括以下三部分: (1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占的空间区域,均为真空区域。 (2)同理,过箱顶小水杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定γ 。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂 直高度h和h 0,由式,从而求得γ 。 4.如测压管太细,对测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算 式中,为表面张力系数;为液体的容量;d为测压管的内径;h为毛细升高。常温(t=20℃)的水,=7.28dyn/mm, =0.98dyn/mm。水与玻璃的浸润角很小,可认为cosθ=1.0。于是有(h、d单位为mm) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm时,毛细影响可略而不计。另外,当水质不洁时,减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机玻璃作测压管时,浸润角较大,其h较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 5.过C点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面? 不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面。因为只有全部具备下列5个条件的平面才是等压面:(1)重力液体;(2)静止;(3)连通;(4)连通介质为同一均质液体;(5)同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件(4),因此,相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是等压面。 6.用图1.1装置能演示变液位下的恒定流实验吗? 关闭各通气阀门,开启底阀,放水片刻,可看到有空气由c进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定流。因为由观察可知,测压管1的液面始终与c点同高,表明作用于底阀上的总水头不变,故为恒

水力学的实验报告

水力学的实验报告 水力学的实验报告 今天为大家收集资料整理回来了关于水力学实验报告,希望能够为大家带来帮助,希望大家会喜欢。 本学期我们进行了七周的水力学实验,从这些实验中我学到了很多。 例如,所有实验都是需要耐心地去测量一组一组的数据,还需要在实验后认真处理核对每一组数据。这些实验加强了我的动手能力,并且培养了我的独立思考能力。特别是在做实验报告时,因为在做数据处理时出现很多问题,如果不解决的话,将会很难的继续下去。 例如:数据处理时,遇到要进行数据获取,插入图表命令,这些就要求懂得excel软件一些基本操作。通过这几次的实验,我不仅学会了如何正确使用实验仪器,还学习到了认真严肃的科研精神,并且激发了我学习新事物的兴趣,这些我个人觉得都是极为可贵的。 在实验开始之前,我认为最为重要的就是提前预习实验内容:包括实验仪器、实验原理、实验步骤以及实验分析总结。我认为这里面需要我们花费很多心思去思考体会,想出自己对什么有疑问,以便上课时向老师提问寻求解答。 以我们的电拟实验为例:当时我们做这个实验时反复做了很多遍,也向老师提出了一些疑问。在开始时,仪器需要校准。因为上下游电势差不是10V,仅仅这一点我们就搞了很长时间。最终我们得出的误差原因是因为电笔接触不好影响实验进行,所以我们更换了其他不可使用仪器的完好的电笔,实验才得以进行。其次,实验分析阶段是培养我们自己独立思考、分析问题和解决问题的能力的阶段。

我认为培养这种能力的前题是你对每次实验的态度。如果我们每次对待实验都是随随便便的态度,抱着等老师教你怎么做,拿同学的报告去抄,必然会导致我们对待实验过程的懈怠。尽管可能也会的到好的成绩,但这对将来工作态度的养成是极为不利的。 最后,也是最为重要的就是关于实验的思考问题:哪些实验仪器能改进,哪些数据需要重新获取等都是我们要考虑的。像堰流实验,以为我们分析的实验误差很大,所以我和同组的王琦玮同学就去做了3遍才最终确定的数据,局部水头损失也是如此。关于动量方程实验仪器,做实验中砝码的固定和加载都是一项难题,同时这也对实验精确性产生了极大影响,对此,我想到是不是可以采用电磁体来代替人工加载(不知可不可行)。虽然没有对实验仪器改进产生正面意义,但是这促进了我深入思考,我想这便是让学生做实验的最终目的吧。

流体力学实验思考题解答全

流体力学课程实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线就是根什么线? 答:测压管水头指γp Z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压 管水头线指测压管液面的连线。从表1、1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线就是一根水平线。 2、 当0

水力学实验1-参考答案

水力学实验 参考答案 静水压强实验 1.同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 测压管水头指p z +,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测压管水头线指测压管液面的连线。实验直接观察可知,同一静止液面内的测压管水头线是一根水平线。 2.当0?B p 时,试根据记录数据,确定水箱内的真空区域。 0?B p ,相应容器的真空区域包括以下三个部分: (1)过测压管2液面作一水平面,由等压面原理知,相对测压管2及水箱内的水体而言,该水平面为等压面,均为大气压强,故该平面以上由密封的水、气所占区域,均为真空区域。 (2)同理,过箱顶小不杯的液面作一水平面,测压管4中,该平面以上的水体亦为真空区域。 (3)在测压管5中,自水面向下深度某一段水柱亦为真空区域。这段高度与测压管2液面低于水箱液面的高度相等,亦与测压管4液面高于小水杯液面高度相等。 3.若再备一根直尺,试采用另外最简便的方法测定0γ。 最简单的方法,是用直尺分别测量水箱内通大气情况下,管5油水界面至水面和油水界面至油面的垂直高度h 和0h ,由式00h h w w γγ= ,从而求得0γ。 4.如测压管太细,对于测压管液面的读数将有何影响? 设被测液体为水,测压管太细,测压管液面因毛细现象而升高,造成测量误差,毛细高度由下式计算 γ θσd h cos 4= 式中,σ为表面张力系数;γ为液体容量;d 为测压管的内径;h 为毛细升高。常温的水,

m N 073.0=σ,30098.0m N =γ。水与玻璃的浸润角θ很小,可以认为0.1cos =θ。于是有 d h 7.29= (h 、d 均以mm 计) 一般来说,当玻璃测压管的内径大于10mm 时,毛细影响可略而不计。另外,当水质不洁时,σ减小,毛细高度亦较净水小;当采用有机下班玻璃作测压管时,浸润角θ较大,其h 较普通玻璃管小。 如果用同一根测压管测量液体相对压差值,则毛细现象无任何影响。因为测量高、低压强时均有毛细现象,但在计算压差时,互相抵消了。 5.过C 点作一水平面,相对管1、2、5及水箱中液体而言,这个水平面是不是等压面?哪一部分液体是同一等压面? 不全是等压面,它仅相对管1、2及水箱中的液体而言,这个水平面才是等压面。因为只有全部具有下列5个条件的平面才是等压面:(1)重力液体;(2)静止;(3)连通;(4)连通介质为同一均质液体;(5)同一水平面。而管5与水箱之间不符合条件(4),相对管5和水箱中的液体而言,该水平面不是水平面。 6、用该实验装置能演示变液位下的恒定水流吗? 关闭各通气阀门,开启底阀,放水片刻,可看到有空气由C 进入水箱。这时阀门的出流就是变液位下的恒定水流。因为由观察可知,测压管1的液面始终与C 点同高,表明作用于底阀上的总水头不变,故为恒定流动。这是由于液位的降低与空气补充使箱体表面真空度的减小处于平衡状态。医学上的点滴注射就是此原理应用的一例,医学上称这为马利奥特容器的变液位下恒定流。

(完整word版)全国中学生物理竞赛真题汇编(热学)

全国中学生物理竞赛真题汇编---热学 1.(19Y4) 四、(20分)如图预19-4所示,三个绝热的、容积相同的球状容器A 、B 、C ,用带有阀门K 1、K 2的绝热细管连通,相邻两球球心的高度差 1.00m h =.初始时,阀门是关闭的,A 中装有1mol 的氦(He ),B 中装有1mol 的氪(Kr ),C 中装有lmol 的氙(Xe ),三者的温度和压强都相同.气体均可视为理想气体.现打开阀门K 1、K 2,三种气体相互混合,最终每一种气体在整个容器中均匀分布,三个容器中气体的温度相同.求气体温度的改变量.已知三种气体的摩尔质量分别为 31He 4.00310kg mol μ--=?? 在体积不变时,这三种气体任何一种每摩尔温度升高1K ,所吸收的热量均为 3/2R ,R 为普适气体常量. 2.(20Y3)(20分)在野外施工中,需要使质量m =4.20 kg 的铝合金构件升温;除了保温瓶中尚存有温度t =90.0oC 的1.200kg 的热水外,无其他热源。试提出一个操作方案,能利用这些热水使构件从温度t 0=10.0oC 升温到66.0oC 以上(含66.0oC),并通过计算验证你的方案. 已知铝合金的比热容c =0.880×103J ·(k g·oC)-1 , 水的比热容c = 4.20×103J ·(kg ·oC)-1 ,不计向周围环境散失的热量. 3.(22Y6)(25分)如图所示。两根位于同一水平面内的平行的直长金属导轨,处于恒定磁场中。 磁场方向与导轨所在平面垂直.一质量为m 的均匀导体细杆,放在导轨上,并与导轨垂 直,可沿导轨无摩擦地滑动,细杆与导轨的电阻均可忽略不计.导轨的左端与一根阻值为 尺0的电阻丝相连,电阻丝置于一绝热容器中,电阻丝的热容量不计.容器与一水平放置的开口细管相通,细管内有一截面为S 的小液柱(质量不计),液柱将l mol 气体(可视为理想气体)封闭在容器中.已知温度升高1 K 时,该气体的内能的增加量为5R /2(R 为普适气体常量),大气压强为po ,现令细杆沿导轨方向以初速V 0向右运动,试求达到平衡时细管中液柱的位移. 4.(16F1)20分)一汽缸的初始体积为0V ,其中盛有2mol 的空气和少量的水(水的体积可以忽略)。平衡时气体的总压强是3.0atm ,经做等温膨胀后使其体积加倍,在膨胀结束时,其中的水刚好全部消失,此时的总压强为2.0atm 。若让其继续作等温膨胀,使体积再次加倍。试计算此时: 1.汽缸中气体的温度; 2.汽缸中水蒸气的摩尔数; 3.汽缸中气体的总压强。 假定空气和水蒸气均可以当作理想气体处理。 5.(17F1)在一大水银槽中竖直插有一根玻璃管,管上端封闭,下端开口.已知槽中水银液面以上的那部分玻璃管 的长度l=76cm,管内封闭有n=1.0×10-3 mol的空气,保持水银槽与玻璃管都不动而设法使玻璃管内空气的温度缓慢地降低10℃,问在此过程中管内空气放出的热量为多少?已知管外大气的压强为76cmHg,每摩尔空 气的内能U=CVT,其中T为绝对温度,常量CV=20.5J·(mol·K)-1 ,普适气体常量R=8.31J·(m ol·K)-1 31Kr 83.810kg mol μ--=??31Xe 131.310kg mol μ--=??

水力学实验报告思考题答案(想你所要)..

实验二不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺利方程)实验 成果分析及讨论 1.测压管水头线和总水头线的变化趋势有何不同?为什么? 测压管水头线(P-P)沿程可升可降,线坡J P可正可负。而总水头线(E-E)沿程只降不升,线坡J 恒为正,即J>0。这是因为水在流动过程中,依据一定边界条件,动能和势能可相互转换。测点5至测点7,管收缩,部分势能转换成动能,测压管水头线降低,Jp>0。测点7至测点9,管渐扩,部分动能又转换成势能,测压管水头线升高,J P<0。而据能量方程E1=E2+h w1-2, h w1-2为损失能量,是不可逆的,即恒有h w1-2>0,故E2恒小于E1,(E-E)线不可能回升。(E-E) 线下降的坡度越大,即J越大,表明单位流程上的水头损失越大,如图2.3的渐扩段和阀门等处,表明有较大的局部水头损失存在。 2.流量增加,测压管水头线有何变化?为什么? 有如下二个变化: (1)流量增加,测压管水头线(P-P)总降落趋势更显著。这是因为测压管水头 ,任一断面起始时的总水头E及管道过流断面面积A为定值时,Q增大, 就增大,则必减小。而且随流量的增加阻力损失亦增大,管道任一过水断面上的总水头E相应减 小,故的减小更加显著。 (2)测压管水头线(P-P)的起落变化更为显著。 因为对于两个不同直径的相应过水断面有 式中为两个断面之间的损失系数。管中水流为紊流时,接近于常数,又管道断面为定值,故Q增大,H亦增大,(P-P)线的起落变化就更为显著。 3.测点2、3和测点10、11的测压管读数分别说明了什么问题? 测点2、3位于均匀流断面(图2.2),测点高差0.7cm,H P=均为37.1cm(偶有毛细影响相差0.1mm), 表明均匀流同断面上,其动水压强按静水压强规律分布。测点10、11在弯管的急变流断面上,测压管水头差为7.3cm,表明急变流断面上离心惯性力对测压管水头影响很大。由于能量方程推导时的限制条件之一是“质量力只有重力”,而在急变流断面上其质量力,除重力外,尚有离心惯性力,故急变流断面不能选作能量方程的计算断面。在绘制总水头线时,测点10、11应舍弃。 4.试问避免喉管(测点7)处形成真空有哪几种技术措施?分析改变作用水头(如抬高或降低水箱的水位)对喉管压强的影响情况。 下述几点措施有利于避免喉管(测点7)处真空的形成: (1)减小流量,(2)增大喉管管径,(3)降低相应管线的安装高程,(4)改变水箱中的液位高度。

第届全国中学生物理竞赛决赛试题及详细解答

第26届全国物理竞赛决赛试题理论部分及标准答案 一、填空题(每题5分,共20分) 1.某光滑曲面由曲线()y f x =绕竖直y 轴旋转一周形成,一自然半径为a 、质量为m 、劲度系数为k 的弹性圆环置于该曲面之上,能水平静止于任意高度,则曲线方程为 。 参考答案:2 22()y C x a mg π=--(C 为任意常数)。 2.如图所示的电阻框架为四维空间中的超立方体在三维空间中的投影模型(可视为内外两个立方体框架,对应顶点互相连接起来),若该结构中每条棱均由电阻R 的材料构成,则AB 节点间的等效电阻为 。 参考答案: 712 R 3.某种蜜蜂的眼睛能够看到平均波长为500nm 的光,它是由5000个小眼构成的复眼,小眼一个个密集排放在眼睛的整个表面上,小眼构造很精巧,顶部有一个透光的圆形集光装置,叫角膜镜;下面连着圆锥形的透明晶体,使得外部入射的光线汇聚到圆锥顶点连接的感光细胞上(入射进入一个小眼的光线不会透过锥壁进入其他小眼),从而造成一个“影像点”(像素);所有小眼的影像点就拼成了一个完整的像。若将复眼看作球面圆锥,球面半径 1.5r mm =,则蜜蜂小眼角膜镜的最佳直径d 约为(请给出两位有效数字) 。 参考答案:30m μ 4.开路电压0U 与短路电流SC I 是半导体p-n 结光电池的两个重要技术指标,试给出两者之间的关系表达式:0U = ,式中各符号代表的物理量分别为 。 参考答案:0ln 1SC S I kT U e I ??= + ??? ,式中e 为电子电量的绝对值,k 为波尔兹曼常量,T 为绝对温度,S I 为p-n 结的反向饱和电流。 评分标准:本题共20分。 第1、2题每题填对均得5分,第3题只要答案在27-30m μ之间即得5分,否则0分。第4题第一空格占4分,第二空格占1分。 二、(15分)天体或微观系统的运动可借助计算机动态模拟软件直观显示。这涉及几何尺寸的按比例缩放。为使显示的运动对缩放后的系统而言是实际可发生的,运动时间也应缩放。 1.在牛顿力学框架中,设质点在力场()F r 中作轨道运动,且有()()k F r F r αα=,k 为常数, r 为位矢。若几何尺寸按比率? 缩放显示,确定运行时间的缩放率?。 2.由此证明,行星绕太阳轨道运动周期的平方与轨道几何尺寸的立方成正比。 参考答案

水力学实验-1

水力学实验 指导书与报告 专业班级学号姓名 贵州大学土木建筑工程学院 水力学实验室

目录 1.实验一:流体静力学实验 2.实验二:不可压缩流体恒定流能量方程(伯诺里方程)实验4.实验三:雷诺实验 5.实验四:文丘里流量计实验

实验一:流体静力学实验 一、实验目的要求 1.掌握用测压管测量流体静压强的技能; 2。验证不可压缩流体静力学基本方程; 3.通过对诸多流体静力学现象的实验分析研讨,进一步提高解决静力学实 际问题的能力。 二、实验装置 本实验装置如图1.1所示 图1.1流体静力学实验装置图 1.测压管;2.带标尺测压管;3.连通管;4.真窄测压管;5.U 型测压管 6.通气阀;7.加压打气球;8.截止阀; 9.油柱;l0.水柱;11.减压放水阀。 三、实验原理 1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 p z const γ + = 或 0p p h γ=+ 式中: Z ——被测点在基准面以上的位置高度

p ——被测点的静水压强。用相对压强表示,以下同; 0p ——水箱中液面的表面压强; γ——液体容重; H ——被测点的液体深度 另对装有水油(图1.2及图1.3)U 型测管,应用等压面可得油的比重S 。有下列关系:01 012 h S h h ωγγ= = + 据此可用仪器(不用另外尺)直接测得S 。 2、采用加压法、减压法来测定各断面的压强,油的容重 四、实验方法与步骤 1.搞清仪器组成及其用法。 包括: 1)各阀门的开关; 2 )加压方法 关闭所有阀门(包括截止阀),然后用打气球充气; 3 )减压方法 开启筒底阀ll 放水; 4 )检查仪器是否密封,加压后检查测管1、2、5液面高程是否恒定。 若下降,表明漏气,应查明原因并加以处理。 2.记录仪器号No .及各常数(记入表1.1)。 3.量测点静压强(各点压强用厘米水柱高表示)。 1)打开通气阀6(此时0P =O),记录水箱液面标高?。和测管2液面标高H ? (此时0?=h ?); 2)关闭通气阀6及截止阀8,加压使之形成0P >O ,测记0?及h ? “;

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 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

流体力学实验思考题解答(全)

流体力学课程实验思考题解答 (一)流体静力学实验 1、 同一静止液体内的测压管水头线是根什么线? 答:测压管水头指γ p Z + ,即静水力学实验仪显示的测压管液面至基准面的垂直高度。测 压管水头线指测压管液面的连线。从表1.1的实测数据或实验直接观察可知,同一静止液面的测压管水头线是一根水平线。 2、 当0

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