某学生运用力电转换器测量物体的质量，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（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，而后在其受

Question

某学生运用力电转换器测量物体的质量，该转换器的输出电压正比于受压面受到的压力（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，而后在其受压面上放上被测物体，即可测得与物体质量成正比的输出电压U．
现有下列器材：力电转换器、已知质量为m₀的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池一个、电键及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上），要求．
（1）设计一个电路，要求力转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在图示中画出完整的测量电路图；
（2）简要说明测量步骤；
（3）求出比例系数k，写出待测物体质量m的表达式．

Answer 1

（1）根据“可测得与物体的质量成正比的输出电压U”可知：输出端应接电压表．又根据“为了使输入电路的电压调节范围尽可能大”可知：必须用滑动变阻器在输入端组成分压电路．设计的电路如图所示．
（2）测量步骤与结果：
A、调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；
B、将质量为m₀的砝码放在转换器上，记下输出电压U₀；
C、将待测物放在转换器上，记下输出电压U₁，
（3）由以上测量可知，U₀=km₀g，U₁=kmg
得：k=(U0)/(m0g)，
得：m=(U1)/(U0)•m0
答：（1）电路图如图所示；
（2）测量步骤与结果：A、调节滑动变阻器，使转换器的输出电压为零；B、将质量为m₀的砝码放在转换器上，记下输出电压U₀；
C、将待测物放在转换器上，记下输出电压U₁，
（3）比例系数k=(U0)/(m0g)，待测物体质量m的表达式m=(U1)/(U0)•m0．