第三章 1. 传感器--2. 温度传感器和光传感器
3.1 传感器§3.2温度传感器和光传感器导学提纲
3.1 传感器§3.2温度传感器和光传感器班级姓名小组【学习目标】1．知道传感器的概念、结构及工作原理．2．了解传感器的分类情况及热敏电阻的特性．3．知道温度传感器的原理，了解温度传感器在生活中的应用．4．知道光电传感器的原理，了解光电传感器在生活中的应用．【重点难点】1.传感器的基本原理及其构造．2．利用实验研究热敏电阻的温度特性曲线．【导学流程】一、了解感知回顾旧知1、回顾前面所学的电路公式？2、什么是与门？什么是非门？二、深入学习（一）、传感器1．定义：传感器通常是把被测的____信息，按一定规律转换成与之对应的___信息的器件或装置．2．传感器的组成（1）构成：一般由_________和_________组成，如图所示．（2）各部分的作用：(1)敏感元件：能直接感受非电信息，并将这些信息变成易测量的______的元件，例如：光传感器：把_____转化成电信息；声传感器：把_____转化成电信息；温度传感器：把_____转化成电信息。
(2)处理电路：能把微小的信号进行_____，并除去干扰信号，使敏感元件输出的电信号转变成便于显示、记录、处理和控制的_______（二）、敏感元件的原理1．敏感元件按原理的分类：（1）物理类：基于___、____、____、_____和_____等物理效应。
（2）化学类：基于_________的原理。
（3）生物类：基于___、_____和____等分子识别功能。
2．关于热敏电阻特性的实验设计：（1）实验器材：热敏电阻、多用电表、烧杯（备用冷、热水）、温度计、铁架台。
（2）实验步骤：①如图所示，将一热敏电阻连入电路中，用多用电表的欧姆挡测其电阻，记录温度、电阻值。
②将热敏电阻放入装有少量冷水并插入有温度计的烧杯中，记录温度和电阻值。
③再分几次向烧杯中倒入热水，观察不同温度下热敏电阻的阻值。
把测量到的温度、电阻值填入下表中④在坐标纸上，粗略描绘出热敏电阻的阻值R随温度t变化的R－t图线。
传感器的主要分类
传感器的主要分类传感器是测量和检测技术中的重要组成部分，广泛应用于各个领域。
传感器按功能和工作原理可以分为多个不同的分类。
以下是传感器的主要分类：1. 基于测量类型的分类：- 温度传感器：用于测量环境或物体的温度。
常见的温度传感器包括热电偶和热敏电阻。
- 压力传感器：用于测量液体或气体的压力。
常见的压力传感器有压阻式和压电式传感器。
- 光传感器：用于检测光线的强度。
光传感器分为光敏电阻和光电二极管等类型。
- 湿度传感器：用于测量空气中的湿度。
常见的湿度传感器有电容式和电阻式传感器。
- 速度传感器：用于测量物体的速度。
其中包括激光测距传感器、超声波传感器以及旋转编码器等。
- 位移传感器：用于测量物体的位移或位置。
常见的位移传感器包括压敏电阻、光电编码器和霍尔传感器等。
2. 基于工作原理的分类：- 电阻式传感器：根据电阻值的变化来测量物理量，如温度传感器和湿度传感器。
- 压电式传感器：利用压电效应将信号转换为电荷或电压输出，如压力传感器和加速度传感器。
- 感应式传感器：利用感应原理来测量物理量，如电感传感器和磁敏传感器。
- 光电式传感器：利用光电效应来测量光的强度或光的特性，如光电二极管和光敏电阻。
- 超声波传感器：利用超声波的发射和接收来测量物体与传感器之间的距离，广泛应用于测距和避障等领域。
3. 基于应用领域的分类：- 工业自动化传感器：包括流量传感器、液位传感器和加速度传感器等。
- 环境监测传感器：如温湿度传感器、气体传感器和光照传感器等。
- 生物医学传感器：如血压传感器、血糖传感器和心率传感器等。
- 智能家居传感器：如温度传感器、门磁传感器和烟雾传感器等。
- 汽车传感器：包括转向传感器、刹车传感器和氧气传感器等。
4. 基于信号输出形式的分类：- 模拟输出传感器：通过模拟信号输出来反映测量物理量的变化。
- 数字输出传感器：通过数字信号输出来反映测量物理量的变化。
- 脉冲输出传感器：通过脉冲信号输出来反映测量物理量的变化。
传感器及其工作原理
传感器及其工作原理传感器是一种将物理量转换为可测量的电信号的装置。
它们在各种领域中发挥着关键的作用，如工业自动化、环境监测、医疗诊断和智能手机等。
传感器的工作原理基于物质与物质相互作用的基本原理，通过使用不同的物理效应来测量和检测所感兴趣的物理量。
下面将介绍几种常见的传感器及其工作原理。
1.温度传感器温度传感器是用于测量温度变化的设备，常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶和红外测温传感器等。
其中，热敏电阻是最常见的温度传感器之一，它的工作原理基于材料的电阻随着温度的变化而变化。
当温度升高时，传感器中的电阻值降低，反之亦然。
2.压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力。
电阻式压力传感器是最常见的一种，它借助于物理量与电阻值的线性关系来测量压力。
压力传感器具有薄膜或弹性元件，其电阻值会随着外部压力的变化而发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定外部压力的大小。
3.光传感器光传感器用于检测光线的强度和频率。
最常见的光传感器是光敏电阻和光电二极管。
光敏电阻基于光线的照射产生电阻的变化，光电二极管则利用光线照射在半导体材料上产生的电流来测量光强度。
光传感器在自动照明、光电开关和光学通信等领域有广泛的应用。
4.加速度传感器加速度传感器用于测量物体的加速度或振动。
其中，最常见的是MEMS加速度传感器。
它利用微机电系统技术制造出微小的机械加速度计件，通过测量件的微小位移或电容的变化来判断物体的加速度。
MEMS加速度传感器在汽车安全系统、智能手机和运动监测等领域中得到广泛应用。
5.湿度传感器湿度传感器用于测量空气中的湿度或水分含量。
热电阻湿度传感器是一种常见的湿度传感器，它利用湿度的变化导致传感器加热元件温度的变化来测量湿度。
传感器中的温度变化将与湿度成正比。
总结起来，传感器通过利用不同的物理效应来测量感兴趣的物理量，如温度、压力、光强度、加速度和湿度等。
它们在各个领域中发挥着关键作用，实现了自动控制、环境监测和数据采集等功能。
常用传感器及工作原理及应用
常用传感器及工作原理及应用传感器是指能够将其中一种感知量变换成电信号或其他可以辨识的输出信号的装置。
它们广泛应用于工业自动化、环境监测、医疗器械、汽车电子、智能家居以及移动设备等各个领域。
本文将介绍一些常用传感器的工作原理及应用。
1.温度传感器温度传感器用于测量环境的温度。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和半导体温度传感器。
热电偶通过两个不同金属之间的温差来产生电压，热电阻则利用温度对电阻的敏感性来测量温度，而半导体温度传感器则利用半导体材料的特性来测量温度。
温度传感器广泛应用于气象观测、工业生产过程中的温度控制和家电中的温度监测等领域。
2.光敏传感器光敏传感器可以测量光的强度和光的频率。
常见的光敏传感器有光敏电阻、光敏二极管和光敏晶体管。
光敏电阻根据光照的强弱改变电阻值，光敏二极管和光敏晶体管则根据光照的强弱改变电流值。
光敏传感器广泛应用于照明控制、安防监控和光电设备等领域。
3.声音传感器4.湿度传感器湿度传感器可以测量环境中的湿度。
常见的湿度传感器有电容式湿度传感器和电阻式湿度传感器。
电容式湿度传感器利用电容的变化来感应湿度，电阻式湿度传感器则是利用湿度对电阻的敏感性来感应湿度。
湿度传感器广泛应用于气象观测、室内湿度控制和农业领域等。
5.加速度传感器加速度传感器可以测量物体的加速度。
常见的加速度传感器有压电式加速度传感器和微机械式加速度传感器。
压电式加速度传感器利用压电效应来感应加速度，微机械式加速度传感器则是利用微机械结构的变化来感应加速度。
加速度传感器广泛应用于汽车电子、智能手机以及航空航天领域等。
总的来说，传感器在现代社会中扮演着重要的角色，广泛应用于各个领域。
通过测量和感应物理量，传感器能够实现自动化控制、环境监测和智能化等功能，为社会的发展和人们的生活带来了便利和效益。
传感器分类及20种常见传感器
传感器分类及20种常见传感器目录1.常用传感器的分类 (1)1.1.按被测物理量分类 (1)1.2.按工作的物理基础分类 (2)2. 20种常见的传感器 (2)2. 1. 温度传感器(TemPeratUreSenSor)： (2)2. 2. 湿度传感器(HUmidity Sensor) ： (2)2. 3. 光敏传感器(Light Sensor)： (2)2. 4. 声音传感器(SoUnd Sensor) ： (3)2. 5. 压力传感器(PreSSUre Sensor)： (3)2. 6. 位移传感器(PoSition Sensor)： (3)2. 7.加速度传感器(ACCelerometer)： (3)2. 8. 磁感应传感器(MagnetiC Sensor) ： (4)2. 9. 接近传感器(ProXirnity Sensor) ： (4)2. 10. 电容传感器(CaPaCitiVe Sensor)： (4)2. 11. 气体传感器(GaSSenSor)： (5)2. 12. 颜色传感器(ColOrSenSor)： (6)2. 13. 生物传感器(BiOIogiCaISenSor)： (7)2. 14. 速度传感器(SPeedSenSor)： (8)2. 15. 重量传感器(WeightSenSor)： (9)2. 16. 红外传感器(InfraredSenSor)： (9)2. 17. 压敏传感器(PreSSUre-SenSitiVeSenSOr)： (10)2. 18.射频识别传感器(RFlD)： (11)2. 19. 光电传感器(PhotOdeteCtOr)： (13)2. 20.位角传感器(AngUIar Position Sensor)： (14)1.常用传感器的分类Ll.按被测物理量分类机械量：长度、厚度、位移、速度、加速度、转数、质量，重量、力、压力、力矩;声：声压、噪声;温度：温度、热量、比热;磁：磁通、磁场;光：亮度、色彩。
传感器的主要分类
传感器的主要分类传感器是一个非常广泛应用于工业、医疗、航空航天、农业等领域的设备，它能够将各种物理量转换为电信号或其他易于处理的形式，从而让我们能够对环境的变化进行感知和控制。
根据其工作原理和应用领域的不同，传感器可以被分为多个主要分类。
1. 按照测量的物理量分类：- 压力传感器：测量气体或液体的压力，常见的有压电传感器、压阻式传感器等。
- 温度传感器：测量物体的温度，常见的有热电偶、热电阻、红外传感器等。
- 湿度传感器：测量空气中的湿度，常见的有电容式传感器、电阻式传感器等。
- 流量传感器：测量液体或气体的流量，常见的有涡轮流量传感器、超声波传感器等。
- 光传感器：测量光线的强度或频率，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
- 加速度传感器：测量物体的加速度，常见的有压电传感器、光纤传感器等。
2. 按照传感器的工作原理分类：- 电阻性传感器：通过物理量的变化引起电阻值的改变，常见的有压阻式传感器、电位器等。
- 容性传感器：通过物理量的变化引起电容值的改变，常见的有电容式湿度传感器、触摸屏等。
- 电感性传感器：通过物理量的变化引起电感值的改变，常见的有磁力传感器、电感式传感器等。
- 压电性传感器：通过物理量的变化引起压电材料产生电荷，常见的有压电传感器、声波传感器等。
- 光学传感器：通过物理量的变化引起光的变化，常见的有光敏电阻、光电二极管等。
3. 按照传感器的应用领域分类：- 工业自动化传感器：常见的有压力传感器、温度传感器、液位传感器等，用于监测和控制工业过程中各种物理量的变化。
- 医疗传感器：常见的有心率传感器、血压传感器、血糖传感器等，用于监测患者的生命体征和健康状况。
- 环境监测传感器：常见的有温湿度传感器、PM2.5传感器、CO2传感器等，用于监测大气、水质和土壤等环境参数。
- 智能家居传感器：常见的有人体红外传感器、声音传感器、烟雾传感器等，用于实现家居设备的自动控制和安全监测。
- 农业传感器：常见的有土壤湿度传感器、光照传感器、气象传感器等，用于监测农作物的生长环境和农田的气候条件。
物理传感器的原理
物理传感器的原理
物理传感器是一种能够感知、测量和检测物理量的装置，广泛应用于科学研究、工程技术和市场应用中。
不同类型的物理传感器基于不同的原理工作，以下是几种常见的物理传感器原理。
1. 压力传感器：基于弹性体受力变形的原理工作。
当被测物体施加压力时，压力传感器内部的弹性体会发生形变，通过测量形变程度可以确定所受压力的大小。
2. 温度传感器：基于物质的热膨胀特性或电阻与温度之间的关系工作。
一种常见的温度传感器是热敏电阻，当温度变化时，导电材料的电阻值会随之改变，通过测量电阻变化可以得到温度信息。
3. 光传感器：基于光与物质相互作用的原理工作。
一种常见的光传感器是光敏电阻，当光线照射到光敏电阻上时，导电材料的电阻值会随之改变，通过测量电阻变化可以得到光强信息。
4. 加速度传感器：基于质量与加速度之间的关系工作。
加速度传感器通常由质量块和弹簧组成，当传感器受到加速度作用时，质量块会相对于弹簧发生位移，通过测量位移可以确定加速度的大小。
5. 磁力传感器：基于磁场与物质相互作用的原理工作。
磁力传感器通常利用霍尔效应或磁阻效应来测量磁场强度，当磁场改变时，传感器内部的电阻值或电压会发生变化，通过测量变化可以获得磁场信息。
以上是一些常见的物理传感器原理，不同的物理传感器原理适用于不同的应用场景，可以通过这些传感器来实现各种物理量的测量和检测。
传感器的原理及应用
传感器的原理及应用
传感器是一种能够感知和检测环境信号并转化为可用电信号的设备。
它们的工作原理基于不同的物理效应和技术。
以下是一些常见的传感器类型及其工作原理和应用。
1. 温度传感器：温度传感器的工作原理基于物质的热膨胀效应或热电效应。
它们可用于测量环境温度，并广泛用于家电、汽车、气象和工业控制等领域。
2. 压力传感器：压力传感器的工作原理基于压力对传感器内感应的力的影响。
它们可用于测量气体或液体压力，并广泛应用于工业过程控制、汽车制造和医疗设备等领域。
3. 光传感器：光传感器的工作原理基于光敏材料对光的敏感性。
它们可用于检测光线强度、颜色和位置，并广泛应用于光电子技术、照明控制和自动化系统中。
4. 加速度传感器：加速度传感器的工作原理基于加速度对传感器内质量或微电子振荡器的影响。
它们可用于测量物体的加速度和振动，并广泛应用于智能手机、汽车安全和结构监测等领域。
5. 湿度传感器：湿度传感器的工作原理基于湿度对传感器内湿度敏感元件的影响。
它们可用于测量空气中的湿度，广泛应用于气象测量、室内环境控制和农业等领域。
6. 气体传感器：气体传感器的工作原理基于气体对传感器内化
学反应或光学吸收的影响。
它们可用于检测和测量空气中的特定气体浓度，并广泛应用于环境监测、工业安全和室内空气质量控制等领域。
除了以上传感器，还有许多其他的传感器类型，如声音传感器、磁场传感器和位移传感器等，它们在许多不同的应用中发挥着重要的作用。
这些传感器的工作原理和应用广泛涵盖了各个领域，为我们提供了实时、准确的环境信息，推动了科学技术和工程的发展。
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03第三章传感器1.传感器2.温度传感器和光传感器基础巩固1.传感器可以进行信息采集并把采集到的信息转换为易于控制的量,其工作过程可能是()A.将力学量(如形变量)转换成磁学量B.将电学量转换成热学量C.将光学量转换成电学量D.将电学量转换成力学量解析:传感器是指能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量,并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量或转换为控制电路通断的一类元件;故只有C项正确.答案:C2.(多选)下列说法正确的是()A.传感器担负着信息采集的任务B.干簧管是一种磁传感器C.传感器不是电视遥控接收器的主要元件D.传感器是力、温度、光、声、化学成分转换为电信号的主要工具解析:由传感器的定义知选项A、D正确.电视遥控接收器的主要元件是红外线传感器,故选项C错误.由干簧管的工作原理,干簧管是一种能够感知磁场的元件,故选项B正确.答案:ABD3.关于传感器工作的一般流程,下列说法正确的是()A.非电学量→敏感元件→转换电路→电学量→转换元件B.电学量→敏感元件→转换电路→转换元件→非电学量C.非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量D.非电学量→转换电路→转换元件→敏感元件→电学量解析:传感器通常是把被测的非电信息,按一定规律转换成与之对应的电信息的器件或装置.传感器工作的一般流程:非电学量被敏感元件感知,然后通过转换元件转换成电信号,再通过转换电路将此信号转换成易于传输或测量的电学量,所以选项C正确.答案:C4.(多选)在温控电路中,通过热敏电阻阻值随温度的变化可实现对电路相关物理量的控制.如图所示电路,R1为定值电阻,R2为半导体热敏电阻(温度越高电阻越小),C为电容器.当环境温度降低时()A.电容器C所带的电荷量增大B.电压表的读数增大C.电容器C两板间的电场强度减小D.R1消耗的功率增大解析:当环境温度降低时,R2变大,电路的总电阻变大,由I=E知I变小,又U=E-Ir,电压表的读数U增R总大,选项B正确;又由U1=IR1及P1=I2R1可知U1变小,R1消耗的功率P1变小,选项D错误;电容器两板,Q=CU2可知Q、E'都增大,故选项A正确,选项C错间的电压U2=U-U1,U2变大,由电场强度E'=U2d误.答案:AB5.在下列有关一些电阻应用的说法中,错误的是()A.热敏电阻可应用于温度测控装置中B.光敏电阻是一种光电传感器C.电阻丝可应用于电热设备中D.电阻在电路中主要起通过直流、阻碍交流的作用解析:热敏电阻对温度很敏感,光敏电阻对光照很敏感,电阻丝可用于电加热,这很常见,所以A、B、C 三项均正确.交流电、直流电均可通过电阻,电阻对它们均可产生阻碍作用,所以D项错误.答案:D6.如图所示,用光敏电阻LDR和灯泡制成的一种简易水污染指示器,下列说法正确的是()A.严重污染时,LDR是高电阻B.轻度污染时,LDR是高电阻C.无论污染程度如何,LDR的电阻不变,阻值大小由材料本身因素决定D.该仪器的使用不会因为白天和晚上受到影响解析:严重污染时,透过污水照到LDR上的光线较少,LDR电阻较大,A对,B错;LDR由半导体材料制成,受光照影响电阻会发生变化,C错;白天和晚上自然光强弱不同,或多或少会影响LDR的电阻,D错.答案:A7.如图所示,小强用恒温箱进行实验时,发现恒温箱的温度持续升高,无法自动控制.经检查,恒温箱的控制器没有故障.下列对故障判断正确的是 ()A.只可能是热敏电阻出现故障B.只可能是温度设定装置出现故障C.热敏电阻和温度设定装置都可能出现故障D.可能是加热器出现故障解析:由恒温箱原理图可知,若热敏电阻出现故障或温度设定装置出现故障都会向控制器传递错误信息,导致控制器发出错误指令,故C正确,A、B错误.若加热器出现故障,只有一种可能,即不能加热,而题中加热器一直加热才会使温度持续升高,故D错误.答案:C8.热敏电阻常用于温度控制或过热保护装置中.右图为某种热敏电阻和金属热电阻的阻值R随温度t变化的示意图.由图可知,这种热敏电阻在温度上升时导电能力(选填“增强”或“减弱”);相对金属热电阻而言,热敏电阻对温度变化的影响更(选填“敏感”或“不敏感”).解析:温度越高,热敏电阻的阻值越小,即对电流的阻碍作用越小,故导电能力增强;根据图像可知,热敏电阻在相同的温度范围内变化时,阻值变化越大,对温度越敏感.答案:增强敏感9.为解决楼道内的照明问题,在楼道内安装一个传感器与控制电灯的电路相接.当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这种传感器为传感器,它输入的是信号,经传感器转换后,输出的是信号.解析:当楼道内有走动而发出声响时,电灯即与电源接通而发光,这说明此传感器是将声音信号转换为电信号的,是声音传感器,它输入的是声音信号,输出的是电信号.答案:声声电能力提升1.如图所示的电路中,电源两端的电压恒定,L为小灯泡,R为光敏电阻,D为发光二极管(电流越大,发光越强),且R与D距离不变,下列说法正确的是()A.当滑片向左移动时,L消耗的功率增大B.当滑片向左移动时,L消耗的功率减小C.当滑片向右移动时,L消耗的功率可能不变D.无论怎样移动滑片,L消耗的功率不变解析:滑动变阻器滑片P向左移动时,电阻减小,通过D的电流变大,发光二极管发出的光增强,光照射光敏电阻,R的阻值减小,通过L的电流变大,L消耗的功率变大;反之,P向右移动时,L的功率变小.A 正确.答案:A2.如图所示的装置是一个测定液面高度的传感器,在导线芯的外面涂上一层绝缘物质,放在导电液体中,导线芯和导电液体构成电容器的两极,把这两极接入外电路,当外电路中的电流变化说明电容值增大时,则导电液体的深度h变化为()A.h增大B.h减小C.h不变D.无法确定解析:由题意知,导线芯和导电液体构成电容器的两极,类似于平行板电容器的两极,当液面高度发生变化时相当于两极正对面积发生变化,会引起电容的变化,与平行板电容器类比可得,导电液体深度h 增大时,导线芯和导电液体正对面积增大,电容器的电容值变大.答案:A3.如图所示,将一光敏电阻连入多用电表两表笔上,将多用电表的选择开关置于“欧姆”挡,用光照射光敏电阻时,表针的偏角为θ;现用手掌挡住部分光线,表针的偏角变为θ',则可判断()A.θ'=θB.θ'<θC.θ'>θD.不能确定θ和θ'的关系解析:根据光敏电阻的特性可知,光照越强,电阻越小,用手掌挡住部分光线时,光敏电阻变大,多用电表的指针偏角变小,所以θ'<θ,所以正确选项为B.答案:B4.(多选)有定值电阻、热敏电阻、光敏电阻三只元件,将这三只元件分别接入如图所示电路中的A、B两点后,用黑纸包住元件或者把元件置入热水中,观察欧姆表的示数.下列说法正确的是()A.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数变化较大的一定是热敏电阻B.置入热水中与不置入热水中相比,欧姆表示数不变化的一定是定值电阻C.用黑纸包住与不用黑纸包住相比,欧姆表示数变化较大的一定是光敏电阻D.用黑纸包住与不用黑纸包住相比,欧姆表示数相同的一定是定值电阻解析:此题考查了热敏电阻、光敏电阻、定值电阻的特性.热敏电阻的阻值随温度变化而变化,定值电阻和光敏电阻的阻值不随温度变化;光敏电阻的阻值随光照变化而变化,定值电阻和热敏电阻的阻值不随光照变化而变化.答案:AC5.(多选)下图是利用硫化镉制成的光敏电阻自动计数的示意图,其中A是发光仪器,B是光敏电阻,R是普通定值电阻.下列说法正确的是()A.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小B.当传送带上没有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大C.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变小,电压表读数变小D.当传送带上有物品挡住由A射向B的光信号时,光敏电阻的阻值变大,电压表读数变大解析:B是光敏电阻,其阻值随光照强度的增强而减小.当没有物品挡住光时,光射向B,B的阻值减小,电流变大,由U=E-Ir知电压表读数变小,选项A正确,选项B错误;有物品时,光被挡住,B的阻值增大,电流减小,电压表读数变大,选项C错误,选项D正确.答案:AD6.某学生为测量一个物体的质量,找到一个力电转换器,该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k),如图所示.测量时先调节输出端的电压,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m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个,开关及导线若干,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:(1)设计一个电路,要求力电转换器的输入电压可调,并且使调节范围尽可能大,画出这一完整的电路(包括力电转换器在内);(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)设想实验可能会出现的问题.解析:(1)设计的电路如图所示(2)测量步骤与结果如下:①闭合开关S,调节变阻器的滑片P,使力电转换器的输出电压为零.②将质量为m0的砝码放在力电转换器的受压面上,记下此时的输出电压U0.③取下砝码,将待测物体放在力电转换器的受压面上,记下此时的输出电压U.由以上测量可求出比例系数k及待测物体的质量m.因为U0=km0g,所以有k=U0m0gm0.又由于U=kmg,所以待测物体的质量为m=UU0(3)实验中可能会出现的问题有①因电源电压太小而输出电压调不到零.②待测物体的质量超过此力电转换器的量程.答案:见解析。