题目
用米尺(分度值为 1(mm), Delta_({仪)} = 0.05(cm))测量一物体长度,测得数值为: 98.98(cm)、98.94(cm)、98.96(cm)、98.97(cm)、99.00(cm)、98.95(cm)、98.97(cm)。已经求得物体长度的平均值 overline(L) = 98.97((cm)),标准误差 sigma_(L) = 0.02((cm)),则不确定度 U_(L) 为()A U_(L) = sqrt(sigma_(L)^2 + Delta_{{仪)}^2} = sqrt(0.02^2) + 0.05^(2) = 0.06((cm));B U_(L) = sqrt(Delta_({仪))^2} = 0.05((cm));C U_(L) = sqrt(sigma_(L)^2) = 0.02((cm));D U_(L) = sqrt(sigma_(L)^2 + Delta_{{仪)}^2} = sqrt(0.02^2) + 0.05^(2) = 0.054((cm)).
用米尺(分度值为 $1\text{mm}$, $\Delta_{\text{仪}} = 0.05\text{cm}$)测量一物体长度,测得数值为: $98.98\text{cm}$、$98.94\text{cm}$、$98.96\text{cm}$、$98.97\text{cm}$、$99.00\text{cm}$、$98.95\text{cm}$、$98.97\text{cm}$。已经求得物体长度的平均值 $\overline{L} = 98.97(\text{cm})$,标准误差 $\sigma_{L} = 0.02(\text{cm})$,则不确定度 $U_{L}$ 为() A $U_{L} = \sqrt{\sigma_{L}^{2} + \Delta_{\text{仪}}^{2}} = \sqrt{0.02^{2} + 0.05^{2}} = 0.06(\text{cm})$; B $U_{L} = \sqrt{\Delta_{\text{仪}}^{2}} = 0.05(\text{cm})$; C $U_{L} = \sqrt{\sigma_{L}^{2}} = 0.02(\text{cm})$; D $U_{L} = \sqrt{\sigma_{L}^{2} + \Delta_{\text{仪}}^{2}} = \sqrt{0.02^{2} + 0.05^{2}} = 0.054(\text{cm})$.
题目解答
答案
根据题目数据,标准误差 $\sigma_L = 0.02 \, \text{cm}$,仪器误差 $\Delta_B = 0.05 \, \text{cm}$。
总不确定度为:
\[
U_L = \sqrt{\sigma_L^2 + \Delta_B^2} = \sqrt{(0.02)^2 + (0.05)^2} = \sqrt{0.0029} \approx 0.054 \, \text{cm}
\]
选项分析:
- A 项将 $0.054$ 近似为 $0.06$,不符合要求。
- B 项未考虑随机误差。
- C 项未考虑仪器误差。
- D 项正确。
答案:D. $U_L = \sqrt{\sigma_L^2 + \Delta_B^2} = \sqrt{(0.02)^2 + (0.05)^2} = 0.054 \, \text{cm}$。
解析
本题考查测量不确定度的计算,解题思路是明确测量不确定度的合成方法,即总不确定度由标准误差(代表随机误差)和仪器误差(代表系统误差)共同决定,需要将二者的平方和开方来得到总不确定度。
- 首先明确已知条件:
- 标准误差$\sigma_{L} = 0.02\text{cm}$,它反映了测量值的随机波动情况。
- 仪器误差$\Delta_{\text{仪}} = 0.05\text{cm}$,这是由于测量仪器本身的精度限制所带来的误差。
- 然后根据不确定度的合成公式计算总不确定度$U_{L}$:
- 不确定度合成公式为$U_{L}=\sqrt{\sigma_{L}^{2}+\Delta_{\text{仪}}^{2}}$。
- 将$\sigma_{L} = 0.02\text{cm}$和$\Delta_{\text{仪}} = 0.05\text{cm}$代入公式可得:
$U_{L}=\sqrt{0.02^{2}+0.05^{2}}=\sqrt{0.0004 + 0.0025}=\sqrt{0.0029}$。 - 计算$\sqrt{0.0029}\approx0.054\text{cm}$。
- 最后对各选项进行分析:
- 选项A:虽然使用了正确的公式,但将结果$0.054\text{cm}$近似为$0.06\text{cm}$,在一般测量不确定度计算中,不需要进行这样的近似,所以A选项不符合要求。
- 选项B:只考虑了仪器误差$\Delta_{\text{仪}}$,未考虑随机误差$\sigma_{L}$,根据不确定度合成原理,总不确定度应同时包含这两种误差,所以B选项错误。
- 选项C:只考虑了标准误差$\sigma_{L}$,未考虑仪器误差$\Delta_{\text{仪}}$,同样不符合不确定度合成的要求,所以C选项错误。
- 选项D:使用了正确的公式$U_{L}=\sqrt{\sigma_{L}^{2}+\Delta_{\text{仪}}^{2}}$,并且计算结果$0.054\text{cm}$准确,所以D选项正确。