某学生为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，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6-2-9所示.测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出

Question

某学生为了测量一物体的质量，找到了一个力电转换器，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6-2-9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.现有下列器材：力电转换器、质量为m ₀ 的砝码 电压表、滑动变阻器、干电池各一个 电键及导线若干，待测物体（可置于力电转换器的受压面上）.请完成对该物体质量的测量.

图6-2-9

(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，画出完整的电路图.

(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)请设想实验中可能出现的一个问题.

Answer 1

思路解析:物体的重力G与质量的关系是G=mg，重力在数值上等于静止物体对水平支持物的压力F.又因题目所给的力电转换器的输出电压正比于受压面的压力，即U=kF，因此利用电压表测出的电压值可间接地测量物体的质量.

(1)由于测量时要求输入电压的可调范围尽可能大，所以测量电路的输入端应连成滑动变阻器的分压电路，输出端要接电压表，用以测量输出电压，测量电路如图所示.

(2)测量步骤为：

①调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零.

②将砝码m ₀ 放在转换器上，记下输出电压U ₀ ，则U ₀ =km ₀ g，得k=U ₀ /m ₀ g.

③将待测物体放在转换器上，记下输出电压U，测得U=kmg，代入k值得m=  m ₀ .

(3)力电转换器作为一种测量装置就有量程和零误差问题，所以实验中可能会出现的问题有:①待测物体质量超出转换器量程;②因电源电压不够而输出电压调不到零.