2018-2019版学案导学高中物理选修3-1教科版配套文档：第二章 直流电路7

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精7学生实验：练习使用多用电表[学习目标］1.知道欧姆表的原理，了解多用电表的结构.2。学会用多用电表测量电压、电流和定值电阻。3。学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻,并据此推断二极管的正、负极．一、欧姆表的原理1．欧姆表的构造：表头、电源和可变电阻三部分组成．2．原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成．3．测量原理如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，图1通过表头的电流I＝eq\f(E，r＋Rg＋R0＋Rx）.改变Rx，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．4．内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig＝eq\f(E，r＋Rg＋R0)，故欧姆表内电阻R内＝eq\f(E，Ig）＝r＋Rg＋R0。5．中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R0＝R内时，电流为I＝eq\f（E,Rx＋R0＋Rg＋r）＝eq\f(1,2）Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央,该电阻叫中值电阻．6．欧姆表刻度盘特点：（1)如图2所示,当红、黑表笔短接时，调节调零电阻,使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”；当红、黑表笔断开时,电流表中电流为零,此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”．图2(2）I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀(填“均匀”或“不均匀”）．(3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0"刻度而言的)越大,表明被测电阻越小．二、多用电表的构造和原理1．多用电表由表头、电流测量电路、电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等组成．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．图32．外形构造如图4所示，表的上半部分为表盘,下半部分是选择开关,开关周围标有测量功能区域及量程．使用前应该调整“定位螺丝"，使其指针指到零刻度．不使用的时候应该把选择开关旋转到“OFF”或交流电压的最大量程位置．图43．测量时，红表笔要插入＋插孔、黑表笔要插入－插孔,并通过转换开关接入与待测量相应的测量端．4．电流进出电表的流向(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，即“红进、黑出”．(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”．三、练习使用多用电表1．测电压（1)选择直流电压挡合适的量程,并将选择开关旋至相应位置．（2）将多用电表并联在待测电路两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电势高．（3）根据表盘上的直流电压标度读出电压值，读数时注意最小刻度所表示的电压值．2．测电流（1)选择直流电流挡合适的量程,并将选择开关旋至相应位置．(2）将被测电路导线拆开一端,把多用电表串联在电路中．(3）读数时，要认清刻度盘上的最小刻度．注意：电流应从红表笔流入多用电表．3．测电阻（1)将选择开关旋至欧姆挡，此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．电流从欧姆表的黑表笔流出，经过被测电阻，从红表笔流入．（2)测量步骤：①选挡：估计待测电阻的大小,旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位．②欧姆调零:将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω"．③测量、读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触,指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．④实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．4．研究二极管的单向导电性（1)认识二极管：如图5所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极．特点:电流从正极流入时电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从正极流出时电阻很大(填“很大”或“很小”)．图5(2)多用电表测二极管的正反向电阻①测二极管正向电阻:将多用电表的选择开关选至低(填“低”或“高”）倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极．②测二极管反向电阻:将多用电表的选择开关选至高(填“低"或“高”）倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极．5．注意事项(1)电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出．（2）电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少，及应读到的有效数字位数．（3）测电阻时注意:①测电阻必须把待测电阻隔离．②两个调零过程，切记换挡需进行欧姆调零．③合理选择量程，使指针尽可能指在中值附近．④读数时应乘以相应的倍率．⑤欧姆表的表盘刻度不均匀,一般不估读．⑥电池用旧后，电动势会变小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池．一、欧姆表测电阻的原理1．原理如图6所示图62．欧姆表表盘的刻度标注刻度标注方法标注位置“0Ω"红、黑表笔相接,调节调零旋钮，使指针满偏,被测电阻Rx＝0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＝r＋R＋Rg＝r内刻度盘正中央“Rx"红、黑表笔接Rx，Ix＝eq\f(E，r＋R＋Rg＋Rx），Rx与Ix一一对应与Rx对应电流Ix处特别提醒根据欧姆表的原理知：对任意电阻值有I＝eq\f(E，Rg＋r＋R＋Rx），由此式可以看出电流与表内、表外总电阻成反比，与待测电阻Rx不成反比也不成正比,所以欧姆表的刻度是不均匀的．例1把一量程6mA、内阻100Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图7所示,现备有如下器材：A。电源E＝3V（内阻不计）；B.变阻器0~100Ω;C.变阻器0～500Ω；D.红表笔;E.黑表笔．图7（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2mA刻度处，则电阻值应为________；若指在电流表3mA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）1000Ω500Ω（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＝eq\f（E,Rg＋R0）,解得R0＝400Ω，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I＝2mA时,有I＝eq\f（E,Rg＋R0＋Rx),解得Rx＝1000Ω.电流I′＝3mA时,I′＝eq\f（E,Rg＋R0＋Rx′），解得Rx′＝500Ω。(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＝eq\f（E，r内)，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＝eq\f(E，Rx＋r内）＝eq\f（Igr内，Rx＋r内)＝eq\f(Ig，\f(Rx,r内)＋1)，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．

针对训练如图8所示是欧姆表的工作原理图．图8(1)若表头的满偏电流为Ig＝500μA，干电池的电动势为1.5V，把灵敏电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在表中:电流刻度0200μA300μA500μA电阻刻度∞（2)这只欧姆表的总内阻为________Ω，表针偏转到满刻度的eq\f(1，3）处时，待测电阻为________Ω。答案(1）4。5×103Ω2×103Ω0（2）30006000解析(1）当表头指针满偏时,欧姆表内阻rΩ＝eq\f（E,Ig)＝3000ΩI＝eq\f(E，rΩ＋Rx）,得Rx＝eq\f（E，I)－rΩ当I1＝200μA时，Rx1＝eq\f(1。5,200×10－6)Ω－3000Ω＝4.5×103Ω当I2＝300μA时,Rx2＝eq\f(1。5，300×10－6）Ω－3000Ω＝2×103Ω当I3＝500μA时，Rx3＝eq\f（1.5,500×10－6）Ω－3000Ω＝0(2）I4＝eq\f(Ig,3）时,Rx4＝eq\f(E,\f(Ig，3)）－rΩ＝eq\f(1。5,\f(500,3）×10－6)Ω－3000Ω＝6000Ω.

二、多用电表测电流、电压和电阻例2在练习使用多用电表的实验中．图9(1）某同学连接的电路如图9所示．①若旋转选择开关,使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过______的电流；②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的阻值；③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关,并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是______________两端的电压．（2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若()A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B．测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量C．选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25ΩD．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零,但测量值将略偏大答案（1)①R1②R1和R2串联③R2(或电源)(2)D解析(1）①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，电流表与R1串联，此时电流表测得的是通过R1的电流．②切断电路，选择开关尖端对准欧姆挡时，测得的是R1和R2的串联总电阻．③选择开关尖端对准直流电压挡，闭合开关,并将滑动变阻器的滑片移至最左端，电阻R1被短路,此时多用电表示数等于电阻R2两端的电压，也等于电源的路端电压．（2)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，应偏小，A错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B错误;选择开关对应“×10”倍率，指针位于20与30正中间时，测量值应小于250Ω，C错误；电池使用时间太久,电动势减小,内电阻变大，虽然完成调零,但测量值将比真实值偏大，D正确．

多用电表使用的“几项注意”1．使用前要机械调零．2．两表笔在使用时,无论测电流、电压还是电阻,电流总是“红入黑出"．3．测电阻时，应选择合适的倍率，使指针指在中值电阻附近,且注意每换一次挡都需重新进行欧姆调零．4．测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源,无电源方可用欧姆挡．例3如图10所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时,表针指示如图所示，则：图10（1）所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2。0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100"或“×1k”）．（2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为__________mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.（3）当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V.答案（1)1.5×103×1k（2）30.8（30。7~30。9都正确)154（3）6.2解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω的电阻时应选“×1k”的欧姆挡．(2)选50mA电流挡，则每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为eq\f（1，10）估读)，指针对应的读数为30.8mA;选择量程为250mA的电流挡，则每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA（此时为eq\f(1,5）估读)，指针对应的读数为154mA.(3)选择10V电压挡，则每一小格表示0.2V，测量的精确度为0。2V，应估读到0。1V(此时应为eq\f（1，2）估读)，指针对应的读数为6.2V。1．读数时要注意读表盘上的哪条刻度线：欧姆表刻度不均匀，读最上一排刻度线；直流电流、直流电压刻度均匀,读中间刻度线．2．电压表、电流表的读数要看清选择开关所选择的量程，搞清楚每一小格表示多少及应读到的有效数字位数．三、测量二极管的正、反向电阻例4某同学用多用电表测量二极管的反向电阻．完成下列测量步骤：(1)检查多用电表的机械零点．（2)将红、黑表笔分别插入正、负插孔,将选择开关拨至欧姆挡的适当倍率处．（3）将红、黑表笔__________，进行欧姆调零．(4)测反向电阻时,将__________表笔接二极管正极,将__________表笔接二极管负极，读出多用电表示数．(5)为了得到准确的测量结果，应让多用电表指针尽量指向表盘__________（填“左侧”“右侧”或“中央”），否则,在可能的条件下，应重新选择量程,并重复步骤(3)、（4)．（6）测量完成后,将选择开关旋转到__________位置．答案（3）短接（4）红黑（5）中央（6）OFF挡或交流电压最高挡四、用多用电表判断电路故障例5某班同学在做“练习使用多用电表”的实验．（1）某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻Rx的阻值，当选择开关置于欧姆挡“×100"的位置时，多用电表指针示数如图11所示，此被测电阻的阻值约为________Ω.图11（2)某同学按如图12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")图12(3)若（2）中同学检查结果如下表所示,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500Ω无穷大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）2.6×103（2)断开（3）D解析(1)欧姆表测电阻的测量值等于读数乘以倍率．（2)用欧姆挡检查电路需将电路断开．(3）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d、e间导线断路．1.(多选）欧姆表的内部电路如图13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13A．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＝r＋Rg＋R0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，eq\f（Ig，2）＝eq\f(E,R0＋Rg＋r＋Rx）,Ig＝eq\f(E，R0＋r＋Rg),所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0,D正确．2．把一个满偏为3mA的电流表改装成欧姆表，其中电源电动势为3V．在测电阻时，电流表指针指在表盘上2mA处，在改成相应的电阻刻度时，应是()A．250Ω B．500ΩC．1000Ω D．1500Ω答案B解析当电流表满偏时,欧姆表的内阻为R内＝eq\f(E，Ig）＝eq\f(3,3×10－3）Ω＝1000Ω，当电流表指针指在表盘上2mA处时，整个回路的电阻Rx＋R内＝eq\f（E,I)＝eq\f(3，2×10－3）Ω＝1500Ω，所以Rx＝500Ω，选项B正确．3．多用电表使用中，将红表笔插入正（＋)插孔，黑表笔插入负(－)插孔，用该表测直流电压、测电阻器电阻或测二极管的正反向电阻时，下列说法正确的是(）A．测电压时，电流从红表笔流出多用电表，测电阻时，电流从红表笔流入多用电表B．测电压时，电流从红表笔流入多用电表,测电阻时,电流从红表笔流出多用电表C．选择欧姆挡“×10”挡并调零后，将两表笔与待测电阻相连，发现电表指针偏转角度太大，则应换用“×1”挡,调零后再测D．选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，可以测得二极管的反向电阻答案C解析不论是测电压还是测电阻，电流均从红表笔流入多用电表，A、B选项错误;测电阻时，发现电表指针偏转角度太大，说明电阻小,应该换小量程的挡位，故C选项正确；选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，可以测得二极管的正向电阻,D选项错误．4．一多用电表的工作状态如图14所示，则此时的测量值为________________，如果选择开关指在底部250挡，则此时的测量值为____________________，选择开关指在底部10挡处，测量值应该为________________，选择开关指在左侧100挡处,测量值应该为__________________，在测量电阻时,要想使指针向左侧偏转一些，应该把选择开关换选__________的挡位（填“更大"或“更小”)，而在换挡之后重新测量之前要重新进行__________．图14答案4Ω200V8。0V80mA更小欧姆调零解析题图中选择开关指在欧姆表×1挡时，可以读出示数为4，电阻值为4×1Ω＝4Ω.当选择开关指在底部250挡时测的是直流电压，且量程为250V,应该读中间均匀刻度线，可选0～250这组数值来读，读得电压为200V．选择开关指在底部10挡时测的也是直流电压,且量程为10V．可选0～10这组数值来读，读得电压为8。0V．选择开关指在左侧100挡时测的是直流电流，且量程为100mA，也应读中间均匀刻度线，可选0～10这组数值来读,读得电流为8×10mA＝80mA.在测量电阻时，要想使指针向左侧偏转一些，即使电阻在盘上的指示值大一些，应该把选择开关换选更小的挡位，而在换挡之后重新测量之前要重新进行欧姆调零．1．（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＝eq\f(E,r＋R＋Rg＋Rx)，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．2．(多选）用多用电表欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是()A．测量前必须调零,而且每测一次电阻都要重新调零B．为了使测量值比较准确，应该用两手分别将两表笔与待测电阻两端紧紧捏在一起，以使表笔与待测电阻接触良好C．待测电阻若是连在电路中，应当先把它与其他元件断开再测量D．使用完毕应当拔出表笔,并把选择开关旋到“OFF”挡或交流电压最高挡答案CD3．一学生使用多用电表测电阻，他在实验中有违反使用规则的地方，他的主要实验步骤如下：A．把选择开关置于“×1”的欧姆挡；B．把表笔插入插孔中，先把两表笔相接触，旋转调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻度线上；C．把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连，发现这时指针偏转角度较小；D．换用“×10”挡,发现这时指针偏转适中，随即记下电阻值;E．把表笔从插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，实验完毕．这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其他元件或电源断开,不用手碰表笔的金属杆．这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规则？答案D步骤中换挡后应先欧姆调零再测电阻；E步骤中应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．解析每换一次挡都要重新进行欧姆调零，所以在步骤D中要重新欧姆调零；欧姆表使用完毕应将选择开关置于“OFF”挡或者交流电压最高挡．4.如图1所示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eq\f(4,5)处．现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的eq\f(1,5）处，则该电阻的阻值为（）图1A．4RB．5RC．10RD．16R答案D解析由闭合电路的欧姆定律得：调零时有E＝IgR内；指针偏转至满刻度的eq\f(4，5)时有E＝eq\f（4IgR＋R内，5);指针偏转到满刻度的eq\f(1,5)时有E＝eq\f(IgRx＋R内,5）。联立三式可解得Rx＝16R，D正确．5．如图2所示是把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1。5V，改装后，原来电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置,则2mA刻度处应标________Ω；1mA刻度处应标________Ω。图2答案2501000解析因为R内＝eq\f(E,Ig）＝eq\f（1.5V,3mA)＝500Ω，I1＝eq\f(E,R内＋Rx1)，即2mA＝eq\f(1.5V，500Ω＋Rx1),所以Rx1＝250Ω.因为I2＝eq\f(E,R内＋Rx2）,即1mA＝eq\f(1.5V，500Ω＋Rx2)，所以Rx2＝1000Ω。6．多用电表表头的示意图如图3所示．在正确操作的情况下：图3（1）若选择开关的位置在a处，则测量的物理量是________，测量结果为______．(2）若选择开关的位置在b处,则测量的物理量是________，测量结果为______．（3)若选择开关的位置在c处,则测量的物理量是______，测量结果为________．答案（1）直流电压1。25V(2）直流电流50mA（3)电阻1700Ω解析(1）选择开关位置在a，测量的物理量是直流电压，其量程为2。5V，精度为0。05V，读数到本位，测量结果为1.25V．（2)选择开关位置在b,测量的物理量是直流电流,其量程为100mA，精度为2mA，读数到本位，测量结果为50mA。(3）选择开关位置在c,测量的物理量是电阻，其倍率为×100，测量结果为17×100Ω＝1700Ω。7．用如图4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4(1）旋动部件_