十三.实验用多用电表探索黑箱内的电学元件.

1、十三. 实验：用多用电表探索黑箱内的电学元件【要点导学】1实验原理：分别用多用电表的电流档、电压档、欧姆档与黑箱内的电学元件相连接，根据欧姆定律和串并联电路的特点，对连接后多用电表反映出来的信息判断出黑箱内电学元件的名称和连接方式。2电学黑箱：一些电学元件按某种规则连接好，藏于箱内，接线柱露于箱外的箱子叫电学黑箱子。一般的“电学黑箱子”有四种，一是纯电阻黑箱子；二是纯电源黑箱子；三是由电阻和电源组成的闭合电路黑箱子；四是含电容器、二极管的黑箱子。3本实验所用的主要器材有：多用电表、二极管若干只，电学黑箱、电阻、小螺丝刀、电池、滑动变阻器、导线若干。4多用电表的使用方法：（1）观察多用电表外形，

2、认识选择开关、量程选择及测量方法，检查指针是否停在表盘左端的电流零刻度线上。若不指零，用小螺丝刀进行调零，然后将红、黑表笔分别插入“+”、“一”插孔，电流从红表笔流入，从黑表笔流出。（2）电流测量可以用干电池和电阻组成简单电路，让学生测量电路中的电流。（3）电压测量可以让学生测量干电池两端的电压，指导学生选择电压档及合适的量程，分清楚红表笔是电压表、电流表的正接线柱，黑表笔是负接线柱。（4）电阻的测量要选择欧姆档，先进行电阻调零（将红、黑表笔短接，调节调零电位器，使表的指针指示电阻零点，即满偏电流处），然后将电阻接入两表笔间，读出电阻值。还可以让学生测量小灯泡灯丝的电阻。（5）用欧姆表测二极管

3、的电阻，让学生了解二极管的单向导电性。交换二极管的两极测电阻，一次电阻很大，一次较小。由于欧姆表内部有电源，黑表笔为内部电源的正极，红表笔是负极。当测到二极管电阻较小（导通）时，与黑表笔连接的是二极管的正极，由此可以判别二极管的极性。5二极管及其单向导电性：晶体二极管是由半导体材料制成的电学元件，熟悉图14131中的二极管的外观、种类和符号；在电路中的符号如图所示，用图14132中的实验可以了解它的单向导电性。 甲图中小灯泡发光，说明二极管处于正向导通状态，乙图中小灯泡不发光，说明二极管加反向电压时不导通。图14131图141326用多用电表探测电学黑箱的基本要点是：（1）用电压表探测黑箱的接

4、点之间中有无电源。（2）用欧姆表（需要改变欧姆表红、黑表笔连接）探测黑箱接点之间的电阻、二极管情况。（3）运用恒定电流知识，综合分析、判断推理各元件的连接方式。7“电学黑箱”问题的分析方法 为了根据对黑盒外部线柱的测试结果，判定黑盒内部元件的种类和电路的连接方式，除了应熟悉电路的基本规律之外，还必须善于利用电压表和多用表欧姆档进行测试(注意：若要用欧姆表测试，必须先用电压表判定盒内无电源后，才能进行)，并对结果做出正确的分析和判断，判断的依据如下： (1)电阻为零两接线柱由无阻导线短接。 (2)电压为零，有下述可能性。 任意两接线柱之间的电压均为零盒内无电源；有的接线柱之间电压为零： 两接线柱

5、由无阻导线短接； 或两接线柱中至少有一个与电源断路； 或两接线柱之间有电动势代数和为零的反串电池组。 (3)电压最大两接线柱间有电源。 (4)正向和反向电阻值差很大两接线柱之间有二极管。 (5)有充、放电现象(欧姆表指针先偏转，然后又回到“"刻度)两接线柱之间有电容器，在分析和解答黑盒问题时，还必须注意问题的多解性。因为不同的内部结构，其外观表现往往相同，所以不仅答案多种多样，而且在无条件限制时，还可能有无数解，“黑盒问题”的这一特点，对培养求异思维能力具有特殊的意义【范例精析】例1 （2003年江苏省高考题）要测量一块多用电表直流10档的内阻（约为40），除此多用电表外，还有下列器

6、材：直流电源一个（电动势E约为1.5V，内阻可忽略不计），电阻一个（阻值R约为150），电键一个，导线若干.要求（1）写出实验步骤；（2）给出的表达式.解析 （1）实验步骤：用多用电表的直流电压档测量电源电动势E. 用多用电表的档测电阻阻值R. 将多用电表置于直流10mA档,与电阻R及电键串联后接在电源两端,合上电键,记下多用电表读数I. （2）拓展 本题主要考查多用表的多种用途，多用表既可以作为电压表来测电源的电动势，又可以作为欧姆表测定值电阻阻值，在测多用表10mA档的内阻时还可以作为电流表，读出电流值。故试题有一定的综合性和灵活性。学生出现的错误有二种：一是直接代入电源电动势1.5V，电

7、阻阻值150进行计算；二是没有充分利用多用表的直流电压档、欧姆档对电源电压、所给电阻阻值进行测量，然后再调到10mA的直流档测量其内阻。在物理学习中要注重全面了解物理仪器的原理、功能和使用方法，并能灵活使用。例2 有一只电阻和一只半导体二极管串联，装在盒子里。盒子外面只露出三个接线柱A、B、C，如图14133所示，今用多用电表的欧姆档进行测量，测量的阻值如下表所示，试在虚线框中画出盒内元件的符号和电路。ABCABC图14133红表笔ACCBAB黑表笔CABCBA阻值有阻值阻值同AC间测量值很大很小很大接近AC间电阻解析 本题结果如下图14134所示（可能还有其它连接情况）。ABC图14134拓

8、展 解题时，首先明确元器件的特点，即电阻无极性，而二极管的正向电阻很小，反向电阻很大；再须明确选择多用表的欧姆档测量时，表内电源接入电路起作用，红表笔与表内电源的负极相连、黑表笔与表内电源的正极相连，故红表笔的电势低，黑表笔的电势高，再根据测量结果进行合理的猜测即可得到结果。【能力训练】1晶体二极管具有导电性，若图14135中的小灯泡发光，那么电路中a端和b端应分别接到电池组的_极和_极。2（1997年上海高考题）用多用电表测电阻。（1）每次换档后，需重新_,再进行测量.(2)如果表的指针偏转过大,为使测量比较精确,应将选择开关拨至倍率较_ (填大或小)的档位上.图14136(3)某次测电阻时

9、,表的指针位置如图14136所示,则该电阻的测量值是_.图14135 3关于多用电表刻度盘上的刻度，下列说法正确的是 （ ） A测量电压、电流和电阻时，所用的刻度都是均匀的 B测电阻时，各档位的测量范围都是0，所以测量时不需要选择档位 C电阻档的零刻度线与电压档的零刻度线是重合的 D电阻档的零刻度线与电流档的满刻度线重合4一同学用多用电表的欧姆档测量一个“220V、40W”的白炽灯泡的电阻值，测量结果为90，但用公式P=U2/R计算该灯泡的阻值是1210，下列说法准确的是 （ ）A两个电阻值相差太大是不正常的，一定是实验时，读错了 B两个电阻值不同是正常的，因为欧姆表测电阻的误差大C两个电阻值

10、相差太大是不正常的，可能是出厂时把灯泡的功率标错了 D两个电阻值相差很大是正常的，1210一个是灯泡正常工作（温度很高）时的电阻值，90是灯泡不发光（室温）时的电阻值。5如图14137所示的一个盒子，盒外有四个接线柱A、B、C、D，盒内有四个电阻，阻值均为6，分别通过导线接在接线柱上。用欧姆表测得各接线柱之间的电阻值如下：RAB=6，RAC=RAD=10，RCD=RBC=RBD=4，试在图上画出盒内电阻的连接图。图141376.(2000年苏、浙、晋高考题)电阻R1，R2，R3连接成如图所示的电路，放在一个箱中（图中虚框所示），箱面上有三个接线柱A，B，C。请用多用电表和导线设计一个实验，通过

11、在A，B，C的测量，确定各电阻的阻值，要求写出实验步骤并用所测的值表示电阻R1，R2，R3。【素质提高】7 (1997年全国高考题)在图14138所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某同学想先将多用电表的红表笔接在电源的正极a，再将黑表笔分别接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是 （ ） 图14138A直流10V档B直流0.5A档C直流2.5V档D欧姆档8图中方框内有一个有电池、两个电阻R1、R2和导线组成的电路，A、B、C、D是这个电路的四个接线柱。已知R2=3R1，电池的电动势为E，内阻为零。测得UAB=E，UBD=0，UAC=UCD/3。请在图中方框内画出电路图。9.如图所示方框内有三个电学元件,用多用电表电