2019_2020版高中物理第二章恒定电流8多用电表的原理教案新人教版.docx

8多用电表的原理学科素养与目标要求物理观念：1.知道欧姆表测量电阻的原理.2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.3.了解多用电表的基本结构.4.知道多用电表的测量功能科学思维：1.知道同一表头改装成电压表、电流表、欧姆表的原理.2.进一步提高应用闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析问题的能力一、欧姆表的原理1内部结构：由表头、电源和可变电阻三部分组成如图1所示图12测量原理(1)原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成(2)测量：如图2所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I.改变被测电阻Rx的阻值，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值图2二、多用电表1用途：共用一个表头，可以分别测量电压、电流和电阻等物理量2.最简单的多用电表原理图：图3如图3所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用；接通2时，可作为欧姆表使用；接通3时，可作为电压表使用1判断下列说法的正误(1)欧姆表的红表笔与内部电源的正极相连()(2)欧姆表的刻度盘是均匀的()(3)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡是共用一个表头()(4)多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外部提供电源的()2欧姆表所用电源的电动势为3 V，满偏电流为3 mA，则欧姆表的内电阻r为_ .答案1 000解析r 1 000 .一、欧姆表测电阻的原理如图所示是多用电表的表盘(1)为何欧姆表的零刻度在表盘的右端？(2)欧姆表的刻度为何是不均匀的？(3)刻度盘的中间刻度值有什么重要意义？答案(1)当红、黑表笔短接时，调节可变电阻，使电流表指针满偏，所以在电流表满刻度处标电阻“0”如图甲所示甲(2)由闭合电路欧姆定律得I，I与Rx不成正比，所以欧姆表的刻度不均匀，如图乙所示：乙(3)欧姆表满偏调零时，Ig测量指针指在中值时得Rx中rRgRr内1原理(如图4所示)图42欧姆表表盘的刻度标注刻度标注方法标注位置“0 ”红、黑表笔相接，调节调零旋钮，使指针满偏，被测电阻Rx0满偏电流Ig处“”红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻Rx电流为零处中值电阻Rx中rRRgr内刻度盘正中央“Rx”红、黑表笔接Rx，Ix，Rx与Ix一一对应与Rx对应电流Ix处例1把一量程6 mA、内阻100 的电流表改装成欧姆表，电路如图5所示，现备有如下器材：A.电源E3 V(内阻不计)；B.变阻器0100 ；C.变阻器0500 ；D.红表笔；E.黑表笔图5(1)变阻器选用_(2)红表笔接_端，黑表笔接_端(填“M”或“N”)(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2 mA刻度处，则电阻值应为_；若指在电流表3 mA刻度处，则电阻值应为_(4)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述电阻Rx，其测量结果与原结果相比将_(填“偏大”、“偏小”或“不变”)答案(1)C(2)NM(3)1 000 500 (4)偏大解析(1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏Ig，解得R0400 ，故变阻器应选C.(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M端(3)电流I2 mA时，有I，解得Rx1 000 .电流I3 mA时，I，解得Rx500 .(4)当电池电动势变小，内阻变大时，欧姆表重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig，欧姆表内阻得调小，待测电阻的阻值是通过电流表的示数体现，由公式I，可知当r内变小时，接入同样的被测电阻，通过的电流变小，欧姆表读数变大学科素养通过解欧姆表的相关问题，让闭合电路欧姆定律在学生头脑中得到升华，这体现了“物理观念”的学科素养提出在使用过程中如果电源电动势变小怎么办这个物理问题，并在探究过程中得到结论，这体现了“实验探究”的学科素养针对训练1(2018新余市高二第一学期期末)如图6所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的示意图，其中电源电动势E1.5 V改装后若将原电流表3 mA刻度处定为零阻值位置，则1.5 mA刻度处应标_ ，1 mA刻度处应标_ .图6答案5001 000解析欧姆表内阻：R内 500 ，电流为1.5 mA时，解得：R500 ；电流为1 mA时，I0.001 A，解得：R1 000 .二、多用电表的改装原理1多用电表的改装原理：如图7甲、乙、丙所示，分别为电流表、欧姆表、电压表的示意图，把它们组合在一起构成多用电表，如图丁所示图72多用电表中电流的流向：红表笔接“”插孔，黑表笔接“”插孔(1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出电表(2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”(3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍然是“红进、黑出”例2如图8所示是简化的多用电表的电路图转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3R4，下面是几位同学对这一问题的讨论，请你判断下列说法正确的是()图8AS与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较小BS与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大CS与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大DS与5连接时，多用电表就成了欧姆表答案D解析S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1、R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，电流表与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻综上所述，正确答案为D.针对训练2如图9所示是一个电流、电压两用表的电路，电流表G的量程是0100 A，内阻是1 000 ，电阻R10.1 ，R299 000 .当双刀双掷开关接到A、B上时，电流表改装成_表，其量程是_；当双刀双掷开关接到C、D上时，电流表改装成_表，其量程是_图9答案较大量程的电流01 A电压010 V解析因双刀双掷开关的手柄是绝缘的，所以当开关接到A、B上时，电路转换成图甲所示的电路，此时电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，原电流表改装成较大量程的电流表根据并联电路的特点有(IIg)R1IgRg.电流表的最大测量值为I A1 A.当开关接到C、D上时，电路变成图乙所示的电路，此时电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，原电流表改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表的最大测量值为UIg(RgR2)0.000 1(1 00099 000) V10 V.1(欧姆表的构造和原理)(多选)欧姆表的内部电路如图10所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r.下列说法正确的是()图10A欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律B电路图中左侧的表笔为黑表笔C欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度D欧姆表表盘的中间刻度值为R中rRgR0答案AD解析欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的，A正确；电流从黑表笔出，红表笔进，B错误；“”刻度在刻度盘的左端，C错误；当欧姆表指针指在中间位置时，Ig，所以RxRgR0r，即中间刻度值为R中rRgR0，D正确2(欧姆表的表盘标度)把一个满偏电流为3 mA的电流表改装成欧姆表，其中电源电动势为3 V在测电阻时，电流表指针指在表盘上2 mA处，在改成相应的电阻刻度时，应是()A250 B500 C1 000 D1 500 答案B解析当电流表满偏时，欧姆表的内阻为R内 1 000 ，当电流表指针指在表盘上2 mA处时，整个回路的电阻RxR内 1 500 ，所以Rx500 ，选项B正确3.(多用电表的简单构造)如图11所示为多用电表电路图，如果用该多用电表测量直流电压U和电阻R，红表笔插入多用电表的正()插孔，则()图11A前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表B前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表C前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表D前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表答案B解析题图中所示是多用电表电路图，无论是测电压U还是测电阻R，电流都是从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表，选项B正确4.(综合应用)如图12所示为一简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig300 A，内阻Rg100 ，可变电阻R的最大阻值为10 k，电池的电动势E1.5 V，内阻r0.5 ，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是_色按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx_ k.图12答案红5解析由I及Ig，且指针指在刻度盘中央，IIg150 A，联立解得Rx5 k.一、选择题考点一欧姆表的原理1以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是()答案C解析选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项A、D电流表的负极接到了电源的正极，A、D错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C对2(多选)下列关于多用电表欧姆挡的说法中，正确的是()A表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度线越疏B红表笔是与表内的电源正极相连的C测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻D为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近答案CD解析由I，电流I与对应的待测电阻阻值Rx不成正比，电阻的刻度线是不均匀的，刻度值越大处刻度线越密，故A错误；在欧姆表内部黑表笔接的是电源的正极，故B错误；测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻，故C正确；当指针指在刻度盘的中间刻度附近时，测量的数据误差最小，所以为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近，故D正确3.如图1是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度的处现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的处，则该电阻的阻值为()图1A4R B5RC10R D16R答案D解析由闭合电路的欧姆定律得：调零时有EIgR内；指针偏转至满刻度的时有E；指针偏转到满刻度的时有E.联立三式可解得Rx16R.D正确，A、B、C错误4一个用满偏电流为3 mA的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量500 的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间如用它测量一个未知电阻时，指针指在1 mA处，则被测电阻的阻值为()A1 000 B5 000 C1 500 D2 000 答案A解析设欧姆表的内阻为R内，由闭合电路欧姆定律知：3103 A，1.5103 A，所以R内500 ，E1.5 V，又1103 A，所以Rx1 000 ，故选A.5(2018华南师大附中期末)如图2所示为欧姆表的原理示意图其中，电流表的满偏电流为300 A，内阻rg100 ，调零电阻最大值R50 k，串联的定值电阻R050 ，电池电动势E1.5 V用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是()图2A3080 k B38 kC300800 D3080 答案B解析用欧姆表测量电阻，指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确当电流最大时，Ig，其中R内为欧姆表的内阻，得R内 5 000 ，用它测量电阻Rx，当指针指在表盘中央时Ig，得RxR内5 000 ，故能准确测量的阻值范围是5 k附近，选项B正确考点二多用电表的原理6(多选)关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是()A直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用同一刻度线B电阻刻度线是不均匀的C电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应D电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应答案ABC7(多选)(2017浏阳一中期中)某同学设计了一个多量程多用电表，其内部结构原理图如图3所示测电流和测电压时各有两个量程，还有两个挡位用来测电阻下列说法正确的是()图3A当功能选择开关S与触点1、2相接时，测的是电流B当功能选择开关S与触点3、4相接时，测的是电压CA表笔为红表笔，B表笔为黑表笔D功能选择开关S旋到触点5时的量程比旋到触点6时的量程大答案AC解析当功能选择开关S与触点1、2相接时，表头并联电阻，改装为电流表，选项A正确；当功能选择开关S与触点3、4相接时，内含电源和调零电阻，测的是电阻，选项B错误；电流从红表笔流进，则A表笔为红表笔，B表笔为黑表笔，选项C正确；功能选择开关S旋到触点5时串联一个电阻，串联的电阻值比旋到触点6时小，旋到触点5时的量程比旋到触点6时的量程小，选项D错误二、非选择题8在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，如图4甲为电表的电路图已知选用的电流表内阻Rg10 、满偏电流Ig10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数据没有标出图4(1)若指针在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为_ mA；选择开关接3时其读数为_ V.(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图5，则C处刻度应为_ .图5计算得到多用电表内电池的电动势为_ V(保留两位有效数字)(3)调零后将多用电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为_ .(结果保留两位有效数字)答案(1)6.9173(172174均可)(2)1501.5(3)67解析(1)选