Question

某學(xué)生為了測(cè)量一物體的質(zhì)量，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)為k），如圖6-4-5所示．測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端的電壓。使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓U�，F(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器、質(zhì)量為m₀的砝碼、電壓表、滑動(dòng)變阻器、干電池各一個(gè)、電鍵及導(dǎo)線若干、待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）。請(qǐng)完成對(duì)該物體質(zhì)量的測(cè)量。?

圖6-4-5

（1）設(shè)計(jì)一個(gè)電路，要求力電轉(zhuǎn)換器的輸入電壓可調(diào)，并且使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測(cè)量電路圖；?

（2）簡(jiǎn)要說(shuō)明測(cè)量步驟，求出比例系數(shù)k，并測(cè)出待測(cè)物體的質(zhì)量m；?

（3）請(qǐng)?jiān)O(shè)想實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題。?

Answer 1

解析：（1）力電轉(zhuǎn)換器雖然是一個(gè)全新的儀器，但它與其它所有測(cè)量?jī)x器一樣，有它們的共性，即需要有一個(gè)“調(diào)零”步驟，這個(gè)“調(diào)零”工作的要求就是當(dāng)受壓面上不放物體時(shí)通過(guò)對(duì)輸入電路的輸入電壓的調(diào)零從而使輸出電壓為零，這就是力電轉(zhuǎn)換器的“調(diào)零”。

（2）為了使輸入電路上的電壓可調(diào)節(jié)且調(diào)節(jié)范圍盡可能大一點(diǎn)，可以用滑動(dòng)變阻器組成分壓電路。?

（3）根據(jù)題給信息“被測(cè)物體質(zhì)量與輸出電壓成正比”，先在受壓面上放質(zhì)量為m₀的砝碼，測(cè)出其輸出電壓U₀，然后將待測(cè)物體放在受壓面上，測(cè)出其輸出電壓U，根據(jù)兩者的比例關(guān)系，便可得出m。?

答案：（1）設(shè)計(jì)的電路圖如圖6-4-6所示。?

圖6-4-6

（2）測(cè)量步驟與結(jié)果如下：?

 ① 閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)變阻器的滑片P，使轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為零；?

 ② 將砝碼放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U₀；?

 ③將待測(cè)物體放在轉(zhuǎn)換器上，記下輸出電壓U，測(cè)得U=kmg?

代入k值得m=m₀。?

（3）力電轉(zhuǎn)換器作為一種測(cè)量裝置就有量程和零誤差問(wèn)題，所以實(shí)驗(yàn)中可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題有:①待測(cè)物體質(zhì)量超出轉(zhuǎn)換器量程;②因電源電壓不夠而輸出電壓調(diào)不到零。