Question

某学生为了测量一物体的质量m_x，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（比例系数为k）．如图所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一个物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U．现有下列器材：力电转换器、质量为m_o的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上），请完成对该物体质量的测量．为使力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，某同学设计了如图所示电路．
（1）实验步骤：①调节滑动变阻器，使输出电压为0  ②将砝码m放在力电转换器上，记下输出电压U  ③将待测物体m_x放在转换器上，记下输出电压U₁，该物体质量m_x=    ．
（2）若去掉ab导线，能否达到设计要求？说明理由．答：    （选填“能”或“不能”）达到设计要求，理由是    ．

Answer

（1）实验中应首先使受压面压力为零时，电压表输出为零；则将已知质量的砝码放在转换器上方，则可得出电压示数；换用待测物体则同样可读出示数，利用示数的比值可求得物体的质量．
（2）由图可知，现在的接法是先将滑动变阻器全部接入，再将滑动变阻器的左侧电阻与力电转换器及电压表关联；而如果将ab撤去后，电路成了滑动变阻器与力电转换器串联；分析前后的变化可知能否满足要求．
【解析】
（1）先调节滑动变阻器使输出电压为0，
当将砝码m放在力电转换器上时，受到的压力为mg，
此时输出电压U=Kmg，则k=；
当测物体mx放在转换器上时，受到的压力为mxg，
此时输出电压U1=Kmxg=mxg，
解得：mx=；
（2）ab接入电路时，滑动变阻器的左侧与转换器并联，则力电转换器的输入电压最小可以为零，最大可以为电源电压，测量范围较大；
而将ab撤去后，力电转换器与滑动变阻器串联，则根据串联的分压原理，转换器上的电压不会达到零；
当滑动变阻器全部接入时电压最小，故使电压的范围变小，可能无法使转换器的输出为零，达不到实验要求；
故答案为：（1）；
（2）不能．
ab接入电路时，滑动变阻器的左侧与转换器并联，则力电转换器的输入电压最小可以为零，最大可以为电源电压，测量范围较大；而将ab撤去后，力电转换器与滑动变阻器串联，则根据串联的分压原理，转换器上的电压不会达到零；当滑动变阻器全部接入时电压最小，故使电压的范围变小，可能无法使转换器的输出为零．