Question

（9分）某同學為了測量一物體的質量，找到一個力電轉換器，該轉換器的輸出電壓正比于受壓面的壓力(比例系數為k)如下圖所示，測量時先調節輸入端的電壓，使轉換器空載時的輸出電壓為0；而后在其受壓面上放一物體，即可測得與物體的質量成正比的輸出電壓U．
現有下列器材:力電轉換器，質量為m₀的砝碼、電壓表、滑動變阻器、干電池各一個、開關及導線若干、待測物體(可置于力電轉換器的受壓面上). 設計一個電路，要求力電轉換器的輸入電壓可調，并且可使電壓的調節范圍盡可能大，在方框中畫出完整的測量電路.
一位同學根據題意設計的電路圖如下圖所示．他的設計能否滿足要求？為什么？

Answer 1

不能

試題分析：不能．因為在輸入端采用滑動變阻器的限流接法，使得電力轉換器在空載時的輸出電壓不可能為零，并且在測量中，其輸入的電壓的調節范圍非常有限．設滑動變阻器的電阻范圍為0～R，電力轉換的等效電阻為R₀，電源的電動勢為E，內阻不計，則根據歐姆定律可以求得電力轉換器輸入電壓的調節范圍時ER₀/（R+R₀）～E．該電路應該采用滑動變阻器的分壓接法，如下圖所示，這樣在空載時，就可以通過調節使電力轉換器的輸出電壓為零，并且電力轉換器輸入的調節范圍是0～E，可以完全滿足題目的要求．

點評：要求學生能根據連線判斷出滑動變阻器的作用，同時理解兩種接法的不同之處及各自的優點．