江苏专用2020版高考物理新增分大一轮复习第七章恒定电流实验九练习使用多用电表讲义含解析.pdf

实验九 练习使用多用电表实验九 练习使用多用电表 一、欧姆表原理(多用电表测电阻原理) 1构造： 如图 1 所示，欧姆表由电流表 G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成 图 1 欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联 外部：接被测电阻Rx. 全电路电阻R总RgRrRx. 2工作原理： 闭合电路欧姆定律，I. E RgRrRx 3刻度的标定： 红、黑表笔短接(被测电阻Rx0)时，调节调零电阻R，使IIg，电流表的指针达到满偏， 这一过程叫欧姆调零 (1)当IIg时，Rx0，在满偏电流Ig处标为“0” (图甲) (2)当I0 时，Rx，在I0 处标为“” (图乙) (3)当I时，RxRgRr，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻 Ig 2 二、多用电表 1功能：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程 2结构 ： 外形如图 2 所示 ： (1)上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度 ； 下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程 图 2 (2)多用电表面板上还有 ： 欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位 螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“”插孔，黑表 笔插入“”插孔) 三、二极管的单向导电性 1 晶体二极管是由半导体材料制成的， 它有两个极， 即正极和负极， 它的符号如图 3 甲所示 图 3 2 晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向) 当给二极管加正向 电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示 ； 当给二极管加反向电压时，它的电阻很大， 电路截止，如图丙所示 3将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正” 极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、 负极 四、练习使用多用电表 1实验器材 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小) 三个 2实验步骤 (1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程 (2)机械调零 ： 检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置若不指零，则可用小螺 丝刀进行机械调零 (3)将红、黑表笔分别插入“” 、“”插孔 (4)测量小灯泡的电压和电流 按如图 4 甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端 的电压 图 4 按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流 (5)测量定值电阻 根据被测电阻的估计阻值， 选择合适的挡位， 把两表笔短接， 观察指针是否指在欧姆表的 “0” 刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处 ； 将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数； 读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果； 测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡 3注意事项 (1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“” 插孔，注意电流的实际方向应为“红入” ，“黑出” (2)区分“机械零点”与“欧姆零点” 机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，可用表盘下边 中间的指针定位螺丝调整；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，可用欧姆调零旋钮调整 (3)由于欧姆挡表盘难以估读， 测量结果只需取两位有效数字， 读数时注意乘以相应挡位的倍率 (4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触 表笔的金属杆 (5)测量电阻时待测电阻要与其他元件及电源断开， 否则不但影响测量结果， 甚至可能损坏电表 (6)测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零 (7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡长期不用，应把表内电池取出. 命题点一 多用电表的基本使用方法命题点一 多用电表的基本使用方法 例 1 (2018·盐城市三模)小明测量 LED(发光二极管)在额定电压(2.5V)时的电阻他选择 的器材有：滑动变阻器(010)；电压表(量程 3V，内阻 3k)；电动势为 3.0V 的电源；多 用电表(电流挡：量程 1mA，内阻 40；量程 10mA，内阻 4；量程 100mA，内阻 0.4) (1) 在判断 LED 极性时，小明先将多用电表选择开关旋至“×10”挡，调节好多用电表，将 二极管两极与表笔相接，多用电表的示数如图 5 甲所示时，多用电表红表笔(插在 A 孔中)与 二极管的_(选填“正”或“负”)极相接触 图 5 (2)再将多用电表的选择开关旋至“100mA”挡，将其接入图乙所示电路多用电表红表笔应 与_(选填“1”或“2”)连接 (3)闭合开关，移动滑片，电压表示数为 2.50V 时，多用电表示数为 8mA，则该 LED 在额定电 压时的电阻为_. (4)为了更准确地测出 LED 在额定电压时的电阻， 在不更换实验器材的条件下， 对小明的实验 提出两点改进建议：_；_. 答案 (1)负 (2)2 (3)312.5 (4)将多用电表的选择开关旋至“10mA”测量电流 改用多用电表(电流挡)内接法 变式 1 用如图 6 所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关 K 和两个部件 S、T.请根据下 列步骤完成电阻测量： 图 6 (1)旋动部件_，使指针对准电流的“0”刻线 (2)将 K 旋转到电阻挡“×100”的位置 (3)将插入“”“”插孔的表笔短接，旋动部件_，使指针对准电阻的 _(填“0 刻线”或“刻线”) (4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果， 请从下列选项中选出合理的步骤，并按_的顺序进行操作，再完成读数测量 A将 K 旋转到电阻挡“×1k”的位置 B将 K 旋转到电阻挡“×10”的位置 C将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 (5)如图 7 所示为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电 阻的阻值应为_；测直流电流时，用的是 100mA 的量程，指针所示电流值为_mA； 测直流电压时，用的是 50V 量程，则指针所示的电压值为_V. 图 7 答案 (1)S (3)T 0 刻线 (4)ADC (5)1700 47 23.5 解析 (1)机械调零应旋动 S，使指针对准电流的“0”刻线 (3)欧姆调零应旋动 T，使指针对准电阻的“0 刻线” (4)指针偏转角度小， 说明待测电阻大， 所选倍率小， 应改选更大的倍率， 重新进行欧姆调零， 所以应按 ADC 顺序操作 (5)欧姆表读数刻度盘读数×倍率17×1001700；100mA 的量程时的读数为：47mA； 选用量程为 50V 的电压挡，读数选取中间刻度第二排，读数为：23.5V. 命题点二 用多用电表进行故障分析命题点二 用多用电表进行故障分析 1故障特点 (1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零； (2)短路特点 ： 用电器或电阻发生短路， 表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零 2检查方法 (1)电压表检测 ： 如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路 ； (2)电流表检测 ： 当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值 的分析，可以确定故障的位置在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程； (3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短 路在运用欧姆表检测时，被检测元件应与电路断开； (4)假设法 ： 将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生某种故障，运用闭合 电路或部分电路的欧姆定律进行推理 例 2 在 如 图 8 甲 所 示 的 电 路 中 ， 4 节 干 电 池 串 联 ， 小 灯 泡 A、 B 的 规 格 均 为 “3.8V,0.3A” 合上开关 S 后，无论怎样移动滑片，A、B 灯都不亮 图 8 (1)用多用电表的直流电压挡检查故障 选择开关置于下列量程的_挡较为合适(用字母序号表示)； A2.5VB10VC50VD250V 测得c、d间电压约为 5.8V，e、f间电压为 0，则仅有的一处故障是_ AA 灯丝断开BB 灯丝断开 Cd、e间连线断开DB 灯被短路 (2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零” ， 测试前，一定要将电路中的开关 S_； 测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为_，此时测量的 是_间电阻根据小灯泡的规格计算出的电阻为_. 答案 (1)B A (2)断开 6 e、f 12.7 解析 (1)由于 4 节干电池串联后电动势为 6V， 电压表量程应选 10V， B 正确 灯泡不亮， 说明电路断路或短路， 电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势， 说明有电流通过电压表， c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e、f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A 正确 (2)使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开， 故填 “断开” 温度高时灯丝的电阻大， 计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)欧姆表读数为 6. 由于 A 灯泡断路，c、d间电阻无穷大，而欧姆表示数为 6，说明测量的应该是e、f间电 阻由R 可求得电阻为 12.7. U I 命题点三 多用电表的创新性使用命题点三 多用电表的创新性使用 多用电表当欧姆表使用时内有电源， 往往会考查闭合电路欧姆定律、 电动势和内阻的测定等， 常涉及的变形有： 1与电压表串联形成闭合电路，则EU·r，从而计算得到E. U RV 2与电流表串联形成闭合电路，则EI(RAr)，从而计算得到E. 例 3 (2018·苏州市模拟)小明同学学过“练习使用多用电表”后想进一步研究多用电表的 有关问题 (1)他先用多用电表测量某元件的电阻，操作如下 ： 先选用欧姆表“×100”倍率挡开始测量， 发现指针偏角过小，则应换用_(选填“×10”或“×1k”)挡；换挡后必须将红表笔 和黑表笔_，调零后再重新测量 (2)为了弄清欧姆表有关问题，小明查阅资料后发现，欧姆表内部电路可等效为 ： 一个无内阻 的电源、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图 9 甲所示为了测定该欧姆表电 源的电动势和“×1k”挡位的内电阻，他设计了如图乙所示的测量电路 图 9 将上述调零后的欧姆表接入电路时，红表笔应和_(选填“1”或“2”)端相连，黑 表笔连接另一端 将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使欧姆表的示数如图丙所示，这时电压表的示数如图 丁所示欧姆表和电压表的读数分别为_ 和_V. 调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零此时多用电表和电压表的读数分别为 12k 和 4.00V从测量数据可知，电压表的内阻为_k. 根据前面的实验数据计算可得， 此多用电表等效电源的电动势为_V， 该电阻挡的内电 阻为_k. 答案 (1) ×1k 短接 (2)1 1.5×104 3.60 12 9.00 15 变式 2 (2018·南京师大附中 5 月模拟)(1)如图 10 甲所示为某多用电表内部简化电路图， 作为电流表使用时，选择开关 S 应接_(选填“1”“2”“3”“4”或“5”)量程较大 图 10 (2)某同学想通过多用电表的欧姆挡测量量程为 3V 的电压表内阻(如图乙)，主要步骤如下： 把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上； 把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处； 把红表笔与待测电压表_(选填“正”或“负”)接线柱相接，黑表笔与另一接线柱 相连，发现这时指针偏转角度很小； 换用_(选填“×10”或“×1k”)欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中， 记下电阻数值； 把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔， 把多用电表放回桌上原处， 实验完毕 (3)实验中(如图 11)某同学读出欧姆表的读数为_，这时电压表读数为_V. (4)请你求出欧姆表内部电源电动势为_V(保留两位有效数字) 图 11 答案 (1)1 (2)负 ×1k (3)4×104 2.20 (4)3.0 解析 (1)当作电流表使用时，电阻应和电表并联分流，故连接 1 和 2 时为电流表，根据欧姆 定律可知并联支路的电压相等，并联支路的电阻越大，分流越小，故当接 1 时量程最大； (2)根据“红进黑出”原理，即电流从红表笔流进可知红表笔接电压表的负极； 欧姆表在测量电阻时指针从无穷大处开始偏转， 故欧姆表指针偏转很小， 说明被测电阻大， 挡位应提升一级，即换×1k 挡测量； (3)欧姆表的读数为RV40×1 000 4×104 ； 电压表最小分度值为 0.1 V，故读数为 2.20 V； (4)根据(3)采用的挡位可知中值电阻即欧姆表内阻为r1.5×104，根据闭合电路欧姆定 律可得 2.20EE，解得E3.0V. RV RVr 4.0 4.01.5 1(2018·镇江市模拟)(1)图 12 甲是某只多用电表的表盘示意图，当用“×10”欧姆挡测量 某定值电阻的阻值时，其指针位置如图甲中所示，其示数为_；当用“010V” 量程测量电压时，其指针位置如图甲中所示，其示数为_V. 图 12 (2)图乙中螺旋测微器的示数为_mm；图丙中游标卡尺的示数为_mm. 答案 (1)30 4.6 (2)9.195(在 9.1929.198 之间均可) 7.6 2(2018·锦屏中学模拟)多用电表表头的示意图如图 13 所示，在正确操作的情况下： 图 13 (1)若选择开关的位置如箭头a所示，则测量的物理量是_，测量结果为_ (2)若选择开关的位置如箭头b所示，则测量的物理量是_，测量结果为_ (3)若选择开关的位置如箭头c所示，则测量的物理量是_，测量结果为_ (4)若选择开关的位置如箭头c所示， 正确操作后发现指针向右偏的偏转角很小， 那么接下来 的正确操作步骤应该为：_. (5)全部测量结束后，应将选择开关拨到_挡或者_ (6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从_(填“红”或“黑”)色 表笔经_(填“正”或“负”)插孔流入电表 答案 (1)直流电压 1.16V (2)直流电流 46mA (3)电阻 1.7k (4)选用欧姆表“×1k”倍率，重新欧姆调零，将红、黑表笔分别接触被 测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值 (5)OFF 交流电压 500V 挡 (6)红 正 3(2018·盐城市、东台市模拟)如图 14 甲所示，指针式多用电表欧姆挡的内部电路是由直 流电源、调零电阻和表头相串联而成，现设计一个实验，测量多用电表“×1”挡的内部电 源的电动势和内部总电阻给定的器材有：待测多用电表，量程为 100mA 的电流表，最大电 阻为 20 的滑动变阻器，鳄鱼夹，开关，导线若干实验过程如下： 图 14 (1)实验前将多用电表调至“×1”挡，将红、黑表笔短接，调节旋钮，使指针指在 _(选填“电阻”或“电流”)的零刻度； (2)用鳄鱼夹将红、黑表笔固定在图甲的两接线柱上，请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整 ； (3)调节滑动变阻器，读出多用电表示数R、毫安表示数I，求出电流倒数 ，记录在下面的表 1 I 格中， 请根据表格数据在图乙的坐标系中描点作图； R/4710141820 I/(×103A)78.067.060.052.045.043.0 /A1 1 I 12.814.916.719.222.223.3 (4)请通过图线求出多用电表内部电源的电动势为_V；内部总电阻为_(结 果均保留三位有效数字)； (5)电流表存在一定的内阻，这对实验结果_(选填“有影响”或“无影响”) 答案 (1)电阻 (2)见解析图 (3)见解析图 (4)1.52 152 (5)无影响 解析 (1)在进行欧姆调零时，应将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到电阻的 零刻度处； (2)多用电表视为电源处理， 根据测量电源的电动势和内电阻实验原理可知电路结构， 注意多 用电表内部电源的正极与黑表笔接触，同时滑动变阻器采用限流接法，测量电路如图甲所示 ； (3)根据描点法可得出对应的图象如图乙所示； (4)根据闭合电路欧姆定律可知：I E Rr 变形可得：R r； E I 则由图可知，当电阻为零时， 10；则有：010Er； 1 I 图象的斜率表示电源的电动势，故Ek V1.52 V； 204 23.312.8 多用电表内部总电阻r15.2 ； (5)由于使用欧姆表直接读出的外部电阻中包含了电流表内阻， 故电流表内阻对实验结果没有 影响