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（比例系数为k），如图6-4-5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。?

图6-4-5

（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）简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m；?

（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。?

Answer 1

解析：（1）力电转换器虽然是一个全新的仪器，但它与其它所有测量仪器一样，有它们的共性，即需要有一个“调零”步骤，这个“调零”工作的要求就是当受压面上不放物体时通过对输入电路的输入电压的调零从而使输出电压为零，这就是力电转换器的“调零”。

（2）为了使输入电路上的电压可调节且调节范围尽可能大一点，可以用滑动变阻器组成分压电路。?

（3）根据题给信息“被测物体质量与输出电压成正比”，先在受压面上放质量为m₀的砝码，测出其输出电压U₀，然后将待测物体放在受压面上，测出其输出电压U，根据两者的比例关系，便可得出m。?

答案：（1）设计的电路图如图6-4-6所示。?

图6-4-6

（2）测量步骤与结果如下：?

 ① 闭合开关S，调节变阻器的滑片P，使转换器的输出电压为零；?

 ② 将砝码放在转换器上，记下输出电压U₀；?

 ③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U，测得U=kmg?

代入k值得m=m₀。?

（3）力电转换器作为一种测量装置就有量程和零误差问题，所以实验中可能会出现的问题有:①待测物体质量超出转换器量程;②因电源电压不够而输出电压调不到零。