Question

某學生為了測量一物體的質量，找到一個力電轉換器，該轉換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數為k），如圖所示。測量時先調節輸入端的電壓，使轉換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體質量成正比的輸出電壓U。現有下列器材：力電轉換器、質量為m₀的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、電鍵及導線若干、待測物體（可置于力電轉換器的受壓面上）。請完成對該物體質量的測量。
（l）設計一個電路，要求力電轉換器的輸入電壓可調，并且使電壓的調節范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路圖。

（2）以下為簡要的測量步驟，請將不完整處補充完整：
A．調節滑動變阻器，使轉換器的輸出電壓為零；
B．將        放在轉換器上，記下輸出電壓U₀；
C．將待測物放在轉換器上，記下輸出電壓U₁；
（3）根據以上測量，可求出：比例系數k=      ，待測物體的質量m=      。
（4）請設想實驗中可能會出現的一個問題：                              。

Answer 1

（11分）
（1）設計的電路圖如圖所示。（3分）

（2）砝碼（2分）
（3），。（4分）
（4）①因電源電壓不夠而輸出電壓調不到零；
②待測物體質量超出轉換器量程。
（2分，答出一個即可得2分）

解析試題分析：要求力電轉換器的輸入電壓可調，并且使電壓的調節范圍盡可能大，滑動變阻器應采用分壓式接法，力電轉換器末端應該接一個電壓表。應把砝碼先放在力電轉換器上，因為砝碼的質量是已知的，用已知測量未知的質量。輸出電壓與砝碼的重力或質量成正比，則有；當放上物體時，有。如果電源電壓不夠而輸出電壓調不到零或待測物體質量超出轉換器量程等，都將會導致實驗過程可能出現問題。
考點：本題考查電學實驗、涉及到滑動變阻器的接法，傳感器等知識。