Question

某學(xué)生為了測量一個物體的質(zhì)量，找到一個力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數(shù)為k)，如圖5-19所示，測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U.

圖5-19

現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m₀的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個，開關(guān)及導(dǎo)線若干、待測物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上).

請完成對該物體質(zhì)量的測量：

(1)設(shè)計一個電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使調(diào)節(jié)范圍盡可能大，畫出這一完整的電路(包括力電轉(zhuǎn)換器在內(nèi)).

(2)簡要說明測量步驟，求出比例系數(shù)k，并測出待測物體的質(zhì)量m.

Answer 1

解：(1)為了使輸入電路上的電壓可調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)范圍盡可能大一些，可以用滑動變阻器組成分壓電路.設(shè)計的電路圖如圖5-20所示.

圖5-20

(2)測量步驟與結(jié)果如下：

①閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，使力電轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；②將質(zhì)量為m₀的砝碼放在力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下此時的輸出電壓U₀；③取下砝碼，將待測物體放在力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上，記下此時的輸出電壓U.

由以上測量可求出比例系數(shù)k及待測物體的質(zhì)量m，

因?yàn)閁₀＝km₀g，所以有：k=.

又由于U＝kmg，所以待測物體的質(zhì)量為：m=m₀.