高考物理一轮复习第八章　恒定电流实验十一　练习使用多用电表

实验十一练习使用多用电表学生用书P178一、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RgRrRx.(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当IIg时，Rx0，在满偏电流Ig处标为“0”(图甲)当I0时，Rx，在I0处标为“”(图乙)当I时，RxRgRr，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判断目的应用挡位现象电源直流电压挡两接线柱正、反接试触时均无示数说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指“0”后逐渐增大到“”，且越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小固定示数五、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、0.01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如图甲所示，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多用电表的原理及使用学生用书P179【典题例析】(2019高考全国卷)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_.解析(1)由题知当两表笔间接入15 k的电阻时，电流表示数为50 A，由闭合电路欧姆定律有，代入数据解得R900 ，所以滑动变阻器选择R1.(2)欧姆表的内阻RgRgrR0R15 k，当电流为25 A时有Rx3Rx45 k；当电流为75 A时有RxRx5 k.(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0处题图(c)中电阻箱读数为35 000.0 .答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035 000.0 (2017高考全国卷)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G的满偏电流为250 A，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 1 V 挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和 2.5 mA 挡，欧姆100 挡 (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R1R2_，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)解析：(1)A端与电池正极相连，电流从A端流出，A端与黑表笔相连(2)使用多用电表前，应机械调零，即应调整“指针定位螺丝”，使指针指在表盘左端电流“0”位置，与R6无关，A错；使用欧姆挡时，需要红、黑表笔短接，使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，B对；使用电流挡时，B端与“1”或“2”相连，与R6无关，C错(3)B端与“1”“2”相连时，该多用电表挡位分别为直流2.5 mA挡、直流1 mA挡，如图1所示，由电表的改装原理可知，B端与“2”相连时，有I2IG，解得R1R2160 ；B端与“4”相连时，如图2所示，多用电表为直流电压1 V挡，表头并联部分电阻R0，R4R0880 .(4)B端与“1”相连时，电表读数为1.47 mA；B端与“3”相连时，多用电表为欧姆100 挡，读数为11.0100 1.10103 ；B端与“5”相连时，多用电表为直流电压5 V 挡，读数为5 V2.95 V.答案：(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10103 2.95 V对元件探测和故障检测的考查学生用书P180【典题例析】某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V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表直流 50 V 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(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为_V，说明_正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)甲乙(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是_(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)解析(1)因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在题图乙所示位置时，读数为11.5(11.211.8之间的值均可)V，说明蓄电池正常(2)红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用电表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯答案(1)11.5(11.211.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯 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“3.8 V，0.3 A”，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(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). A2.5 VB10 VC50 V D250 V测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是_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_. 解析：(1)因电源为四节干电池，故电动势E6 V，则多用电表应选直流电压10 V挡较合适；因c、d间电压为5.8 V，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，电阻小创新实验学生用书P181实验原理的创新实验过程的创新实验装置图(2017高考全国卷)创新解读(1)电表的改装(2)多用电表的使用和读数(1)多用电表数据处理(2)电压表内阻已知，根据其示数计算出通过电压表的电流【典题例析】(2017高考江苏卷)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15 mA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t/30.040.050.060.070.080.0Rt/199.5145.4108.181.862.949.1 (1)提供的实验器材有：电源E1(3 V，内阻不计)、电源E2(6 V，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”)(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题图甲中，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 解析(1)如果电源用E1，则在t30 时电路中的最大电流Im A13.67 mA15 mA，故不能实现对此温度的控制，因此电源应选用E2；为了在t80 时实现对温度的控制，设滑动变阻器阻值的最大值至少为R，则0.015 A，解得R330.9 ，因此滑动变阻器应选用R2.(2)要用多用电表的直流电压挡检测故障，应将选择开关旋至C.(3)如果只有b、c间断路，说明b点与电源的负极间没有形成通路，a、b间的电压为零，表笔接在a、b间时，指针不偏转；c点与电源的负极间形成通路，a与电源的正极相通，a、c间有电压，因此两表笔接入a、c间时指针发生偏转(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为50 时被吸合，应先断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，并将阻值调至108.1 ，合上开关，调节滑动变阻器的阻值，直至观察到继电器的衔铁被吸合，这时断开开关，将电阻箱从电路中移除，将热敏电阻接入电路因此操作步骤的正确顺序是.答案(1)E2R2(2)C(3)不偏转偏转(4) (2020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50 V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. (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_. (3)分析图丙可知，电池_(选填“A”“B”“C”或“D”)较优. 解析：(1)用多用电表直流电压50 V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：E11.0 V.(2)根据闭合电路欧姆定律有：EI(R0r)IR，因此有：R(R0r)，由此可知，图象的斜率表示，纵轴截距为：.由图象可知：k，0.5，由此解得：E12 V，r1 .(3)电动势大、内阻小的电源最优，由图象可知C图象代表的电源电动势最大，内阻最小，因此最优答案：(1)11.0(2)121(3)C学生用书P1821(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_(选填“闭合”或“断开”)(2)若(1)中同学检查结果如表所示，由此可以确定_测试点b、fb、eb、dd、e多用电表示数无穷大无穷大500 无穷大A.灯A断路B灯B断路C灯A、B都断路Dd、e间导线断路解析：(1)用欧姆挡检查电路需将电路断开(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间电阻有一定的数值，说明b、d间没有断路，所以断路在d、e之间答案：(1)断开(2)D2(2018高考全国卷)某同学组装一个多用电表可选用的器材有：微安表头(量程100 A，内阻900 )；电阻箱R1(阻值范围0999.9 )；电阻箱R2(阻值范围099 999.9 )；导线若干要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡回答下列问题：(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)解析：(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答案图所示(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1100 ，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R22 910 .答案：(1)如图所示(2)1002 9103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1 000 的定值电阻(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“1 k”“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”或“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1 100 (2)BD4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(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，测量记录如表两表笔接的接点多用电表的示数a，b_ a，c10.0 b，c15.0 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，并在黑箱图中画出一种可能的电路解析：(1)A是机械调零，B是欧姆调零，C是功能选择开关，故选填A.(2)为防止a、b间存在高压电源并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，故可判断出电路图如图所示答案：(1)A(2)短暂(3)5.0见解析图5小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D，设计了如图甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题：(1)小明按图甲连接好电路，闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，若D为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是_A阻值一直为0B阻值先不变，后续阶段变小C阻值恒定且远大于R2D阻值先不变，后阶段变大(2)根据元件D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正、负极之分，在电路中当D的正极接高电势时，其iu图线如图乙中OC所示；当D的负极接高电势时，其iu图线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由此可判断图甲中D的黑色端是它的_极(选填“正”或“负”)(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框部分是其内部等效电路，已知电源电动势E9 V，电表满偏电流Ig3 mA.实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为_；调零后按图丙连接元件D进行测量，若D恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为_.解析：(1)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6 V不变，则知元件阻值可能先不变，后续阶段变小，故B正确(2)结合第(1)问中所给条件，可知D元件黑色部分为负极(3)由R总，解得R总3 000 ；D恰好处于稳压工作区时，其两端电压U6 V，而U，解得RD6 000 .答案：(1)B(2)负(3)3 00