Question

某同學為了測量一物體的質(zhì)量，找到一個力電轉換器，該轉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18-7-4所示.測量時先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉換器空載時的輸出電壓為0；然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.

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

圖18-7-4

請完成對該物體質(zhì)量的測量.

(1)設計一個電路，要求力電轉換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖.

(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.

(3)請設想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題.

Answer 1

解析：與其他測量儀器一樣，力電轉換器在使用前要“調(diào)0”，這個“調(diào)0”工作就是當受壓面上不放物體時，通過對輸入電路的輸入電壓的調(diào)節(jié)，從而使輸出電壓為“0”.為了使輸入電路的電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大些，所以必須用滑動變阻器組成分壓電路.然后根據(jù)題目所提供的“被測物體質(zhì)量與輸出電壓成正比”的信息，先在受壓面上放一質(zhì)量已知為m₀的砝碼，測出輸出電壓U₀，再將被測物體放在受壓面上，測出輸出電壓，可建立方程組求解待測物體的質(zhì)量.

(1)設計的電路如圖18-7-5所示

圖18-7-5

(2)測量步驟與結果：①調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉換器的輸出電壓為0；②將砝碼放在轉換器上，記下輸出電壓U₀；③將待測物放在轉換器上，記下輸出電壓U₁.

    由U₀=km₀g,得k=

    測得U=kmg,所以m=.

(3)①因電源電壓不夠而使輸出電壓調(diào)不到0位置；②待測物體質(zhì)量超出轉換器量程.