Question

某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电传感器，该传感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，使传感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．现有下列器材：

力电传感器、质量为的砝码、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（可置于力电传感器的受压面上）。请完成对该物体质量的测量：

（l）设计一个电路，要求力电传感器的输入电压可调，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，使传感器的输出电压为零；

B．将 放在传感器上，记下输出电压 U0；

C．将待测物放在传感器上，记下输出电压

（3）根据以上测量，可求出：比例系数 k  ，待测物体的质量 m  ．

Answer

（1）设计的电路图如图所示

（2）砝码m0

（3） 、

【解析】

试题分析：（1）根据“可测得与物体的质量成正比的输出电压U”可知：输出端应接电压表．又根据“为了使输入电路的电压调节范围尽可能大”可知：必须用滑动变阻器在输入端组成分压电路，设计的电路如图所示：

（2）测量步骤与结果：

A、调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；

B、将质量为的砝码放在转换器上，记下输出电压；

C、将待测物放在转换器上，记下输出电压。

（3）由以上测量可知，，，得，所以。

考点：常见传感器的工作原理；传感器在生产、生活中的应用

【名师点睛】这是一道设计型实验题，属开放型试题中重要的一种．力电转换器是学生没有用过的新仪器，能不能在试题所提供的各种信息中抓住最关键的有用信息，对学生的处理信息、电路设计和实验创新能力提出了较高要求。