Question

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的压力(比例系数为k)，如图5-19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.

图5-19

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，并且使调节范围尽可能大，画出这一完整的电路(包括力电转换器在内).

(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.

Answer 1

解：(1)为了使输入电路上的电压可调节且调节范围尽可能大一些，可以用滑动变阻器组成分压电路.设计的电路图如图5-20所示.

图5-20

(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，使力电转换器的输出电压为零；②将质量为m₀的砝码放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压U₀；③取下砝码，将待测物体放在力电转换器的受压面上，记下此时的输出电压U.

由以上测量可求出比例系数k及待测物体的质量m，

因为U₀＝km₀g，所以有：k=.

又由于U＝kmg，所以待测物体的质量为：m=m₀.