题目内容
【题目】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(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M0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(可置于力电转换器的受压面上).请完成对该物体质量的测量.
(1)设计一个电路,要求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,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,使转换器的输出电压为零;
B.将放在转换器上,记下输出电压U0;
C.将待测物放在转换器上,记下输出电压U1;
(3)根据以上测量,可求出:比例系数k=________待测物体的质量M=________.
(3)请设想实验中可能会出现的一个问题:________.
【答案】;B、将质量为m0的砝码放在转换器上,记下输出电压U0;; “因电源电压小而输出电压调不到零”或“待测物体的质量超出转换器量程”
【解析】
根据题意确定输入端电路,在输出端接测量输出电压的电压表;先调节输入电压,使输出电压为零,然后测量物体质量;根据测量数据求出系数k;从电源电压与量程等角度分析可能出现的问题。
解:(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m0的砝码放在转换器上,记下输出电压U0;
C、将待测物放在转换器上,记下输出电压U1;
(3)由以上测量可知,,
得,所以
(4)该实验中可能会出现的问题有:①因电源电压小而输出电压调不到零;②待测物体的质量超出转换器量程。