Question

某同學(xué)為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)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18-7-4所示.測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；然后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(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(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)，開(kāi)關(guān)及導(dǎo)線(xiàn)若干，待測(cè)物體(可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上).

圖18-7-4

請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量.

(1)設(shè)計(jì)一個(gè)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(huà)出完整的測(cè)量電路圖.

(2)簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m.

(3)請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題.

Answer 1

解析：與其他測(cè)量?jī)x器一樣，力電轉(zhuǎn)換器在使用前要“調(diào)0”，這個(gè)“調(diào)0”工作就是當(dāng)受壓面上不放物體時(shí)，通過(guò)對(duì)輸入電路的輸入電壓的調(diào)節(jié)，從而使輸出電壓為“0”.為了使輸入電路的電壓調(diào)節(jié)范圍盡可能大些，所以必須用滑動(dòng)變阻器組成分壓電路.然后根據(jù)題目所提供的“被測(cè)物體質(zhì)量與輸出電壓成正比”的信息，先在受壓面上放一質(zhì)量已知為m₀的砝碼，測(cè)出輸出電壓U₀，再將被測(cè)物體放在受壓面上，測(cè)出輸出電壓，可建立方程組求解待測(cè)物體的質(zhì)量.

(1)設(shè)計(jì)的電路如圖18-7-5所示

圖18-7-5

(2)測(cè)量步驟與結(jié)果：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為0；②將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₀；③將待測(cè)物放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₁.

    由U₀=km₀g,得k=

    測(cè)得U=kmg,所以m=.

(3)①因電源電壓不夠而使輸出電壓調(diào)不到0位置；②待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程.