Question

某同学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；然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、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)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

答案：
解析：

解析：与其他测量仪器一样，力电转换器在使用前要“调0”，这个“调0”工作就是当受压面上不放物体时，通过对输入电路的输人电压的调节，从而使输出电压为“0”．为了使输入电路的电压调节范围尽可能大些，所以必须用滑动变阻器组成分压电路．然后根据题目所提供的“被测物体质量与输出电压成正比”的信息，先在受压面上放一质量已知为m0的砝码，测出输出电压U0，再将被测物体放在受压面上，测出输出电压，可建立方程组求解待测物体的质量． (1)设计的电路如图所示 (2)测量步骤与结果：①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为0；②将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；③将待测物放在转换器上，记下输出电压U1． 测得 (3)①因电源电压不够而使输出电压调不到0位置；②待测物体质量超出转换器量程． 答案：见解析 说明：在信息技术、计算机广泛发展的今天，担负着信息采集任务的传感器在自动控制、信息处理技术中发挥着越来越重要的作用．传感器是将所感受的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件，其中的关键部分是对某一物理量敏感的元件，它将感受到的信号转换成便于利用的信号．例如用光敏电阻制成光电传感器；用热敏电阻制成热电传感器．本题就是力电传感器．