Question

（2005?深圳一模）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．已知該轉(zhuǎn)換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力（比例系數(shù)k未知）．測(cè)量時(shí)先調(diào)節(jié)輸入端電壓，使轉(zhuǎn)換器空載時(shí)的輸出電壓為零，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．現(xiàn)有下列器材：力電轉(zhuǎn)換器（如圖）、質(zhì)量為m₀的砝碼、電壓表（）、滑動(dòng)變阻器（）、干電池（）、電鍵（）各一個(gè)；導(dǎo)線若干及待測(cè)物體（可置于力電轉(zhuǎn)換器的受壓面上）．
（1）請(qǐng)?jiān)O(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）若調(diào)節(jié)輸出電壓為零后，放上砝碼后電壓表的示數(shù)為U₁；放上待測(cè)物體后電壓表的示數(shù)為U₂；用在測(cè)量中得到的物理量求出比例系數(shù)k及待測(cè)物體的質(zhì)量m．

Answer 1

分析：（1）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，變阻器采用分壓式接法，畫出滿足要求的電路圖；
（2）由題意，輸出電壓U與物體的質(zhì)量成正比，分別得到電壓表的示數(shù)為U₁和U₂時(shí)電壓與質(zhì)量的關(guān)系，即可求得k和物體的質(zhì)量m．

解答：解：（1）滑動(dòng)變阻器常用有兩種接法：分壓式和限流式，分壓式調(diào)壓范圍，故要使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，變阻器采用分壓式接法，畫出電路圖如圖所示：
（2）根據(jù)題意：輸出電壓U與物體的質(zhì)量成正比，則得
  U₁=km₀g，U₂=kmg
所以 k=

U1

m0g

，m=

m0U2

U1

．
答：
（1）測(cè)量電路圖如圖．
（2）比例系數(shù)k為

U1

m0g

，待測(cè)物體的質(zhì)量m為

m0U2

U1

．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了滑動(dòng)變阻器的分壓接法，要求學(xué)生能根據(jù)連線判斷出滑動(dòng)變阻器的作用．