Question

某學生為了測量一物體的質量，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），如圖所示．測量時先調節(jié)輸入端的電壓。使轉換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質量成正比的輸出電壓U。現(xiàn)有下列器材：力電轉換器、質量為m₀的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、電鍵及導線若干、待測物體（可置于力電轉換器的受壓面上）。

請完成對該物體質量的測量。

（l）設計一個電路，要求力電轉換器的輸入電壓可調，并且使電壓的調節(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量m．

（3）請設想實驗中可能會出現(xiàn)的一個問題。

Answer 1

（1）設計的電路圖如圖所示。

（2）測量步驟與結果：

①調節(jié)滑動變阻器，使轉換器的輸出電壓為零；

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＝U₀/m₀g  測得 U＝kmg，所以m＝m₀U/U₀。

（3）①因電源電壓不夠而輸出電壓調不到零；

②待測物體質量超出轉換器量程。