Question

13、（11分）某學(xué)生為了測(cè)量一個(gè)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受到的壓力（比例系數(shù)為k）如圖所示，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；而后在其受壓面上放上物體，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、干電池一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請(qǐng)完成對(duì)該物體的測(cè)量m。

（1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力轉(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，在方框中畫出完整的測(cè)量電路圖。

（2）簡要說明測(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。

答：                                                     

                                                                       

                                                                             

（3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問題。答：                                 

Answer 1

13、解析：

（1）設(shè)計(jì)的電路圖如圖所示，輸入電壓采用分壓接法目的是讓電壓可調(diào)范圍盡可能大。

（2）測(cè)量步驟：①調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零。

②將質(zhì)量為m₀的砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₀。

③將待測(cè)物體放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₁，由U₀=km₀g得k=U₀/m₀g，測(cè)得U₁=kmg，所以m=m₀U₁/U₀。

（3）可能出現(xiàn)的問題（注：本題屬開放性問題答案不唯一）：①因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零。②待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程。