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（ 设比例系数为 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，即可测得与物体的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m的砝码、电压表、滑动变阻、干电池各一个、开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）．
请完成对待测物体质量的测量．
（1）为使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，某同学设计了如图所示电路．若去掉ab导线，能否达到设计要求？说明理由．
（2）简要说明按图电路进行测量的实验步骤，求出比例系数k，井写出待测物体的质量m与已知量、可测量之间的关系式．

Answer 1

【答案】分析：（1）由图可知，现在的接法是先将滑动变阻器全部接入，再将滑动变阻器的左侧电阻与力电转换器及电压表关联；而如果将ab撤去后，电路成了滑动变阻器与力电转换器串联；分析前后的变化可知能否满足要求；
（2）实验中应首先使受压面压力为零时，电压表输出为零；则将已知质量的砝码放在转换器上方，则可得出电压示数；换用待测物体则同样可读出示数，利用示数的比值可求得物体的质量．
解答：解：（1）ab接入电路时，滑动变阻器的左侧与转换器并联，则力电转换器的输入电压最小可以为零；最大可以为电源电压；测量范围较大；
而将ab撤去后，力电转换器与滑动变阻器串联，则根据串联的分压原理，转换器上的电压不会达到零；当滑动变阻器全部接入时电压最小；故使电压的范围变小；可能无法使转换器的输出为零，达不到实验要求；
（2）测量步骤：
①调节滑动变阻器，使输出电压为0；
②将砝码放在力电转换器上，记下输出电压U；
③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U₁；
④根据根据进行数据处理：因U=Kmg，则k=；
同理U₁=kmg；
则m==；
点评：本题考查了滑动变阻器的两种接法，要求学生能根据连线判断出滑动变阻器的作用，同时理解两种接法的不同之处及各自的优点．