Question

某学生为了测量一物体的质量，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物体，即可测得与物体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m₀的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、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。

（l）设计一个电路，要求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，在方框中画出完整的测量电路图。

（2）以下为简要的测量步骤，请将不完整处补充完整：

A．调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；

B．将         放在转换器上，记下输出电压U₀；

C．将待测物放在转换器上，记下输出电压U₁；

（3）根据以上测量，可求出：比例系数k=       ，待测物体的质量m=       。

（4）请设想实验中可能会出现的一个问题：                               。

Answer

（11分）

（1）设计的电路图如图所示。（3分）

（2）砝码（2分）

（3），。（4分）

（4）①因电源电压不够而输出电压调不到零；

②待测物体质量超出转换器量程。

（2分，答出一个即可得2分）

【解析】

试题分析：要求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，滑动变阻器应采用分压式接法，力电转换器末端应该接一个电压表。应把砝码先放在力电转换器上，因为砝码的质量是已知的，用已知测量未知的质量。输出电压与砝码的重力或质量成正比，则有；当放上物体时，有。如果电源电压不够而输出电压调不到零或待测物体质量超出转换器量程等，都将会导致实验过程可能出现问题。

考点：本题考查电学实验、涉及到滑动变阻器的接法，传感器等知识。