Question

某學(xué)生為了測量一物體的質(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，即可測得與物體質(zhì)量成正比的輸出電壓U。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、電鍵及導(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。
（l）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）以下為簡要的測量步驟，請將不完整處補(bǔ)充完整：
A．調(diào)節(jié)滑動變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；
B．將        放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₀；
C．將待測物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₁；
（3）根據(jù)以上測量，可求出：比例系數(shù)k=      ，待測物體的質(zhì)量m=      。
（4）請?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會出現(xiàn)的一個問題：                              。

Answer 1

（11分）
（1）設(shè)計的電路圖如圖所示。（3分）

（2）砝碼（2分）
（3），。（4分）
（4）①因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零；
②待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。
（2分，答出一個即可得2分）

試題分析：要求力電轉(zhuǎn)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，滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，力電轉(zhuǎn)換器末端應(yīng)該接一個電壓表。應(yīng)把砝碼先放在力電轉(zhuǎn)換器上，因?yàn)轫来a的質(zhì)量是已知的，用已知測量未知的質(zhì)量。輸出電壓與砝碼的重力或質(zhì)量成正比，則有；當(dāng)放上物體時，有。如果電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零或待測物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程等，都將會導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程可能出現(xiàn)問題。