Question

13、（11分）某学生为了测量一个物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（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上物体，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）。请完成对该物体的测量m。

（1）设计一个电路，要求力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。

答：                                                     

                                                                       

                                                                             

（3）请设想实验中可能会出现的一个问题。答：                                 

Answer 1

13、解析：

（1）设计的电路图如图所示，输入电压采用分压接法目的是让电压可调范围尽可能大。

（2）测量步骤：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零。

②将质量为m₀的砝码放在转换器上，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U₁，由U₀=km₀g得k=U₀/m₀g，测得U₁=kmg，所以m=m₀U₁/U₀。

（3）可能出现的问题（注：本题属开放性问题答案不唯一）：①因电源电压不够而输出电压调不到零。②待测物体质量超出转换器量程。