（课标通用版）2020版高考物理总复习第八章07实验十一练习使用多用电表课件.pptx

实验十一练习使用多用电表,一实验目的,二实验原理,三实验器材,基础过关,四实验步骤,五数据处理,六注意事项,七误差分析,考点一实验原理和实验操作,考点二实验数据处理和误差分析,考点三实验拓展和实验创新,考点突破,基础过关,一、实验目的1.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法。2.会使用多用电表测电压、电流及电阻。3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件。,二、实验原理1.外部构造(如图所示)(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻。(2)表盘的上部为表头。,2.欧姆表原理(多用电表测电阻原理)(1)构造:如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。,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=Rg+R+r+Rx。(2)工作原理:闭合电路欧姆定律I=。(3)刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)当I=0时,Rx,在I=0处标为“”。(图乙),当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。(图丙)三、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。,四、实验步骤1.观察多用电表的外形,认识选择开关对应的测量项目及量程。2.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.按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,闭合开关,测小灯泡两端的电压。,5.按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,闭合开关,测量通过小灯泡的电流。,6.用多用电表测电阻的步骤:(1)调整指针定位螺丝,使指针指向电流的零刻度。,(2)将选择开关置于“”挡的“1”挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,然后断开表笔,再使指针指向。(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。(4)选择开关改置“100”挡,重新进行欧姆调零。(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。(6)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。,7.探索黑箱内的电学元件,五、数据处理1.测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。2.测电压和电流时,如果所读表盘的分度值为1、0.1、0.001等,读数时应读到分度值的下一位,若表盘的分度值为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与分度值位数相同即可。,六、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“+”孔,黑表笔插入“-”孔,注意电流的实际方向。2.区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是刻度盘左侧的“0”位置,对应调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,对应调整的是欧姆调零旋钮。3.测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联。,4.测量电阻时,每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。5.由于欧姆表盘刻线不均匀,估读时误差较大,故测量结果不估读,读数时注意乘倍率。6.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。7.测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。8.如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。,9.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。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,电表示数较小,反之电表示数很大,由此可判断出二极管的正、负极。,七、误差分析1.电池用旧后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。2.欧姆表刻度不均匀读数时要注意其左密右疏的特点。3.由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用恰当挡位,尽可能使指针指向表盘的中间区域。4.测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值。5.读数时易产生偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。,考点一多用电表的读数及使用例1(2018课标,22,6分)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有:微安表头(量程100A,内阻900);电阻箱R1(阻值范围0999.9);电阻箱R2(阻值范围099999.9);导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。,考点突破,回答下列问题:(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值应取R1=,R2=。(保留到个位),答案(1)如图所示(2)1002910,解析将量程为100A的微安表头改装成量程为1mA的直流电流表,应并联一个分流电阻,分流电阻的阻值为=100,选用R1;再串联一分压电阻可改装成量程为3V的电压表,分压电阻的阻值为=2910,选用R2。,变式1(2017课标,23,9分)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250A,内阻为480。虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆100挡。,图(a)图(b),(1)图(a)中的A端与(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填正确答案标号)。,A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置(3)根据题给条件可得R1+R2=,R4=。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是与“5”相连的,则读数为。(结果均保留3位有效数字),答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA1.101032.95V解析本题考查电表的改装与应用。(1)为了确保通过电表的电流“红”进“黑”出,A端应与“黑”色表笔相连接。(2)R6应是欧姆挡的欧姆调零电阻,故B项正确。,(3)当换挡开关接“2”时,为直流电流1mA挡,满足IgRg=(I-Ig)(R1+R2),得R1+R2=160。当换挡开关接“4”时,为直流电压1V挡,则满足U=I(R并+R4),R并=120,得R4=880。(4)若B端与“1”相连,则为直流电流2.5mA挡,由1/5估读法可得读数为1.47mA。若B端与“3”相连,则为欧姆100挡,可得读数为1.10103。若B端与“5”相连,则为直流电压5V挡,可得读数为2.95V。,考点二元件探测和故障检测例2某照明电路出现故障,其电路如图1所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用电表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图2所示,读数为V,说明正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。,图1图2,红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和图2相同,可判定发生故障的器件是(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。,答案11.5(11.211.8之间的值均可)蓄电池小灯,解析由题图2可知,直流50V挡的分度值为1V,故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值,说明a、c两点与电源之间是通路,只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障,但故障的具体位置不能确定。同理可知,两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势,说明多用电表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路,故只能是与多用电表并联的小灯发生了断路故障。,变式2在如图甲所示的电路中,四节干电池串联作为电源,小灯泡A、B的规格均为“3.8V0.3A”,合上开关S后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,A、B灯都不亮。,甲,(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)。A.2.5VB.10VC.50VD.250V测得c、d间电压约为5.8V,e、f间电压为0,则故障是()A.A灯丝断开B.B灯丝断开C.d、e间连线断开D.B灯被短路(2)接着利用欧姆表的“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间的电阻时,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,它不等于测量值,原因是:。,乙,答案(1)BA(2)断开6e、f12.7欧姆表测量时小灯泡未工作,小灯泡温度低,电阻小,解析(1)因电源为四节干电池,故电动势E=6V,则多用电表应选直流电压10V挡较合适;因c、d间电压为5.8V,而e、f间电压为0,故故障应为A灯丝断开。(2)用欧姆表测电路中电阻的阻值时,一定要将电路断开;由题图乙读数知阻值为6,应为灯泡B的阻值,即测量的为e、f间电阻;由R=得灯泡B的阻值R12.7,与欧姆表测得的阻值相差较大,这是因为欧姆表测量的是小灯泡未通电工作时的阻值,温度较低,阻值较小。,考点三实验拓展和实验创新,例3(2019甘肃民乐一中期中)电动自行车的电瓶用久以后性能会下降,表现之一为电池的电动势变小,内阻变大。某兴趣小组将一辆旧电动自行车充满电,取下四块电池,分别标为A、B、C、D,测量它们的电动势和内阻。(1)用多用电表直流电压50V挡测量每块电池的电动势。测量电池A时,多用电表的指针如图甲所示,其读数为V。,甲乙,(2)用图乙所示电路测量A、B、C、D四块电池的电动势E和内阻r,图中R0为保护电阻,其阻值为5。改变电阻箱的阻值R,测出对应的电流I,根,据测量数据分别作出A、B、C、D四块电池的-R图线,如图丙。由图,线C可知电池C的电动势E=V,内阻r=。丙(3)分析图丙可知,电池(选填“A”“B”“C”或“D”)较优。,答案(1)11.0(2)121(3)C,解析(1)用多用电表直流电压50V挡测量每块电池的电动势,可以从表盘中的中间刻度读出正确结果,由指针指示可知:E=11.0V。(2)根据闭合电路欧姆定律有:E=I(R0+r)+IR,因此有:=R+(R0+r),由此可知,图像的斜率表示,纵轴截距为:。由图像可知:k=,=0.5,由此解得:E=12V,r=1。(3)电动势大、内阻小的电源最优,由图像可知C图像代表的电源电动势最大,内阻最小,因此最优。,变式3某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约20,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示。,(1)提供的实验器材有:电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0200)、滑动变阻器R2(0500)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0999.9)、开关S、导线若干。为使该装置实现对3080之间任一温度的控制,电源E应选用(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用(选填“R1”或“R2”)。,图甲图乙,(2)实验发现电路不工作。某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选择开关旋至(选填“A”、“B”、“C”或“D”)。(3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查。在图乙中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针(选填“偏转”或“不偏转”)。,(4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是。(填写各步骤前的序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关,将电阻箱从电路中移除合上开关,调节滑动变阻器的阻值断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1,答案(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4)解析本题考查器材选择,故障检测,实验操作。(1)因通过继电器的电流超过15mA时加热器停止加热,为使该装置实现对3080之间任一温度的控制,要求电路在3080之间的任一温度下的电流能通过调节达到15mA。当控制到30时,电路的最小阻值为Rmin=199.5+20=219.5,要使电流达到15mA,则所需电源电动势至少为Emin=IRmin=3.29V,故电源只能选用电动势为6V的E2。为使温度控制在80,则在6V电源下电路中的电流能达到15mA,故此时滑动变阻,器接入电路中的阻值为R=-(Rt+R继)=-49.1-20=330.9,故滑动变阻器应选用R2。(2)由于是用多用电表测直流电压,且电源电动势为6V,故应选择直流电压10V挡。(3)若只有b、c间断路,电路中无电流,a、b间电压为0,a、c间电压等于电源电压,故表笔接入a、b时指针不偏转,接入a、c时指针偏转,且示数等于电源电动势。,(4)欲使衔铁在50时被吸合,则要求温度达到50时电路中电流达到15mA,而此时热敏电阻的阻值为108.1。为确定滑动变阻器应接入电路中的阻值,先将电阻箱调到108.1并替代热敏电阻接入电路,调节滑动变阻器使衔铁恰好被吸合,然后再保持滑动变阻器滑片位置不动,将热敏电阻再替换回电阻箱即可,故合理的顺序应为。,1.某同学用量程为01mA、内阻为120的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为01V和01A的多用电表。图中R1和R2为定值电阻,S为开关。回答下列问题:,巩固训练,(1)根据图(a)所示的电路,在图(b)所示的实物图上连线。(2)开关S闭合时,多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量(填“电流”、“电压”或“电阻”)。(3)表笔A应为色(填“红”或“黑”)。(4)定值电阻的阻值R1=,R2=。(结果取3位有效数字),答案(1)如图所示(2)电流电压(3)黑(4)1.00880,解析(1)图见答案。(2)开关S闭合时,表头和R2串联后与R1并联,为电流表,因此用于测量电流;当开关S断开时,R2与表头串联,为电压表,因此用于测量电压。(3)电流应从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表,因此表笔A应为黑色。(4)开关S断开时为电压表,U=Ig(Rg+R2),解得R2=880;开关S闭合时为电流表,R1=1.00。,2.图(a)为多用电表的示意图,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表测量一阻值约1000的定值电阻。图(a)图(b),(1)测量的某些操作步骤如下:调节可调部件,使电表指针停在(选填“电流0刻度”或“欧姆0刻度”)位置。调节可调部件K,使它的尖端指向(选填“1k”“100”“10”或“1”)位置。将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节可调部件,使电表指针指向(选填“电流0刻度”“欧姆0刻度”)位置。,将红、黑表笔笔尖分别接触待测电阻的两端,当指针摆稳后,读出表头的示数,如图(b)所示,再乘可调部件K所指的倍率,得出该电阻的阻值Rx=。测量完毕,应调节可调部件K,使它的尖端指向“OFF”或交流电压“500”位置。(2)欧姆挡进行调零后,用“10”挡测量另一个阻值未知的电阻,发现指针偏转角度很小,则下列说法和做法中正确的是。,A.这个电阻的阻值较小B.这个电阻的阻值较大C.为测量更准确些,电表应当换用欧姆“1”挡,并且重新调零后进行测量D.为测量更准确些,电表应当换用欧姆“100”挡,并且重新调零后进行测量,答案(1)S电流0刻度100T欧姆0刻度1100(2)BD,3.(1)某同学按如图所示的电路图连接元件后,闭合开关S,发现A、B灯都不亮,该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障,检查前,应将开关S。(填“闭合”或“断开”),(2)若(1)中同学检查结果如下表所示,由此可以确定()A.灯A断路B.灯B断路C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路,答案(1)断开(2)D,解析(1)用多用电表的欧姆挡检查电路的故障时需断开电源。(2)b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路,b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路,d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路,b、d之间电阻有一定的数值,说明b、d之间没有断路,综合分析知断路在d、e之间。,4.如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。甲乙,(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的(选填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整,并在图甲的黑箱图中画出一种可能的电路。,答案(1)A(2)短暂(3)5.0如图所示解析(1)A是指针定位螺丝,B是欧姆调零旋钮,C是功能选择开关,故选填A。,(2)为防止a、b间存在高压电源在持续接通时烧坏电表,应采用“点触”方式。(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管。由题图乙可以读出a、b间阻值为5.0。因黑箱内只有三个阻值相等的电阻,由表内数据知b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和,故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍,故a、b间有一个电阻时a、c间两个电阻串联;b、c间有三个电阻时a、b间两个电阻并联,电路图见答案。,5.(2018山西太原模拟)如图所示,已知黑箱外有A、B、C三个接线柱,黑箱内有一只定值电阻和一个半导体二极管,它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表的欧姆挡依次测三个接线柱间的阻值,结果如下表所示。请判定黑箱内的结构。,解析先利用半导体二极管的性质分析。由表可知,红、黑表笔分别接B、C和C、B时电阻值测量结果不同,故在B、C间一定有二极管存在;同理可知在A、C间也有二极管存在,并且A、C间的正向电阻大