新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题54 用多用电表测量电学中的物理量（含解析）

2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题54用多用电表测量电学中的物理量导练目标导练内容目标1教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理目标2新高考的改进创新实验【知识导学与典例导练】教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理（一）欧姆表原理1.构造: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。2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=ER3.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。(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)(3)当I=Ig2时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,R（二）多用电表1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程。2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。3.多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。4.原理图:（三）多用电表使用实验器材：多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。进行实验：1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。3.测量小电珠的电压和电流。(1)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,测小电珠两端的电压。(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。4.用多用电表测电阻(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。(2)选择开关置于“Ω”挡的×1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。(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)选择开关改置于×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,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。5.研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。6.探索黑箱内的电学元件。判断目的应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数,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注意事项：1.红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。2.区分“两个零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆挡的调零旋钮。3.测电阻时:(1)待测电阻与电源一定要断开。(2)两手一定不要同时接触两表笔金属杆。(3)指针指中值附近较准,否则换挡。(4)每换一挡必须重新欧姆调零。(5)读出示数要乘以倍率。4.使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。【例1】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100SKIPIF1<0，内阻为450SKIPIF1<0。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×100SKIPIF1<0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R1=__________SKIPIF1<0，R4=__________SKIPIF1<0。（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“3”连接的，则读数为________SKIPIF1<0。【答案】

黑

B

20

955

1100【详解】（1）[1]与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。（2）[2]R6是可变电阻，它的作用就是欧姆表调零的作用，也就是使用欧姆挡时，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，故AC错误。B正确。故选B。（3）[3]换挡开关接2时，是量程较小的电流表，电流最大值SKIPIF1<0，有SKIPIF1<0换挡开关接1时，是量程较大的电流表，电流最大值SKIPIF1<0，有SKIPIF1<0联立两式，带入数据解得SKIPIF1<0，SKIPIF1<0[4]换挡开关接4时，是量程较小的电压表，这时R1、R2串联后与表头并联组成新表头，新表头的内阻SKIPIF1<0新表头的量程是1mA，所以SKIPIF1<0（4）[5]若此时B端与“3”相连接，多用电表是欧姆×100Ω挡，则读数为11.0×100Ω即1100Ω。新高考的改进创新实验【例2】高三实验课中，一名学生想要测量多用电表内电源的电动势E和“×10”挡位下的表内内阻SKIPIF1<0。他设计了图甲的电路，使用的器材有：多用电表，毫安表（量程10mA，内阻为45Ω），电阻箱，导线若干。请你分析它的电路，完成下列问题：（1）将多用电表挡位调到电阻“×10”挡，红表笔和黑表笔短接，调零；（2）将电阻箱阻值调到最大，再将图甲中多用电表的黑表笔和___________（填“1”或“2”）端相连，红表笔连接另一端；（3）调节电阻箱，记下多组毫安表的示数I和电阻箱相应的阻值R；某次测量时电阻箱的读数如图乙所示，则该读数为___________Ω；（4）某同学将测量的数据记录在如下表格中，请根据实验数据，回答以下问题：1234567R（Ω）10152330374550I（mA）6.816.546.416.216.025.925.71SKIPIF1<0147153156161166169175①答题卡的坐标纸上已标出5组数据对应的坐标点，请在答题卡的坐标纸上标出第3、5两组数据对应的坐标点并画出SKIPIF1<0图像；___________②根据实验数据可知，多用表内电源的电动势E=___________V，电阻“×10”挡内部电路的总电阻SKIPIF1<0___________Ω。（结果均保留三位有效数字）③若电流表的内阻未知，那么用此方法测出的电动势的结果___________真实值相（填“大于”或“小于”或者“等于”）【答案】

1

32.2

1.43（1.40~1.46）

155（150~160）

相等【详解】（2）[1]

在欧姆表内部，黑表笔接电源的正极，红表笔接内部电源的负极，所以将电阻箱阻值调到最大，再将图a中多用电表的红表笔和2端相连，黑表笔连接1，使得电流从电流表的“＋”接线柱流入；（3）[2]

根据电阻箱的读数方法可知，则该读数为3×10Ω＋2×1Ω+2×0.1Ω=32.2Ω（4）①[3]描点作图如下②[4][5]根据SKIPIF1<0可得SKIPIF1<0图像的斜率为SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0图像与纵坐标的截距为SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0③[6]由于图像的斜率为电动势的倒数，与电流表的内电阻无关，因此若电流表的内阻未知，对测量电动势的结果没有影响。【多维度分层专练】1．某中学的物理实验小组利用实验室的器材组装了一个多用电表，电路如图甲所示，G为量程为400µA、内阻为240Ω的电流表，O为旋钮，A、B为两插孔，旋钮扳到位置1时为量程I＝1mA的电流表，旋钮扳到位置2时为“×100”挡位的欧姆表，旋钮扳到位置3时为量程U＝5V的电压表，由所学的知识回答下列问题：（1）将旋钮分别扳到位置1、2、3时，对于图乙中指针所处位置的示数分别为_____mA、_____Ω、______V；（2）图甲中，两定值电阻的阻值分别为R1＝_______Ω、R3＝_______Ω；（3）用该改装表测二极管的反向电阻时，图甲中的插孔A应与二极管的_______（填“正极”或“负极”）相连接；（4）假设电路图甲中，电池的电动势变小、内阻变大。将插孔A、B用导线直接连接，调节R2，使电流表的示数达满偏，然后将插孔A、B用导线与一未知电阻连接，则该电阻的测量值______（填“大于”、“等于”或“小于”）真实值。【答案】

0.46

1800

2.30

160

4904

负极

大于【详解】（1）[1]当B接1时，为直流1mA挡，所以分度值为0.02mA，故读数为0.46mA；[2]当B接2时，为欧姆表的×100挡，故读数为R=18.0×100Ω=1800Ω；[3]当B接3时，为直流电压5挡所以分度值为0.01V，故读数为2.30V。（2）[4]当接1时，根据串并联规律有SKIPIF1<0[5]当接3时，根据串并联规律有SKIPIF1<0代入数据解得SKIPIF1<0（3）[6]根据电路结构可知B端的电流是流出的，即为正极，所以为了测量二极管的反向电阻，A端应接二极管的负极。（4）[7]当欧姆表中的电池电动势变小，内阻变大时，根据闭合电路欧姆定律知，测量相同的待测电阻时，通过多用电表的电流减小，则电流表指针偏转角度减小，指针指示的欧姆表盘读数变大，则相应的电阻的测量值将变大。2．某实验小组在练习使用多用电表的同时，对多用电表进行了探究（以下问题中均使用同-多用电表）。请回答下列问题：（1）该学习小组先使用多用电表测量直流电压，若选择开关处在直流电压500V挡，指针的位置如图甲所示，则测量结果为________V。（2）将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，进行欧姆调零后将红黑表笔分别接在没有接入电路的滑动变阻器（最大阻值为100Ω，如图乙所示）A、B两个接线柱上，则发现欧姆表指针的偏转角度__________（填“较小”或“较大”）。（3）然后学习小组将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡并重新进行欧姆调零后测未知电阻值的电路如图丙所示。通过查找资料，了解到表头G的满偏电流为10mA，并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻值Rg的关系图象如图丁所示，由此可确定电池的电动势E=________V，该图象的函数关系式为I=_________。综上可判定学习小组使用多用电表欧姆挡的倍率是下列四个选项中的_________（填字母代号）。A．×1B．×10C．×100D．×1k【答案】

270

较大

1.5

SKIPIF1<0

B【详解】（1）[1]最小分度为10V，测量结果为270V。（2）[2]用“×1k”挡来测量100Ω的电阻，指针指在0.1Ω处，故指针的偏转角较大。（3）[3]如图丁所示，当表头满偏时有SKIPIF1<0当表头半偏时有SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0联立代入数据可得E=1.5V。[4]该图象的函数关系式为SKIPIF1<0[5]多用电表欧姆挡的内阻为SKIPIF1<0，而表盘中间刻度为15Ω，故倍率是×10，B正确。故选B。3．某学习小组利用如图1所示的电路测量多用电表内欧姆“×1”挡内部电池的电动势E和多用电表欧姆“×1”挡的内阻r，SKIPIF1<0为滑动变阻器，V为电压表（量程0～2V，内阻约SKIPIF1<0）。实验步骤如下：（1）将多用电表的选择开关调到“×1”挡，将图1中多用电表的黑表笔与_______（填“1”或“2”）端相连。（2）两表笔与1、2正确连接后，改变滑动变阻器接入电路的阻值，某次实验中多用电表和电压表的读数分别如图2、图3所示，多用电表的读数为___________SKIPIF1<0，电压表的读数为___________V。（3）多次改变滑动变阻器接入电路的阻值，记录多用电表的读数R和电压表的读数U，并在计算机上显示出如图4所示的SKIPIF1<0图线，则E=________V，r=________SKIPIF1<0。（计算结果保留三位有效数字）【答案】

1

20

0.85

1.43

13.7【详解】（1）[1]欧姆表内部黑表笔接电源的正极，则应将图1中多用电表的黑表笔与“1”端相连。（2）[2][3]多用电表接“×1”挡，所以读数为20×1Ω=20Ω电压表量程0～2V，所以读数为0.85V。（4）[4][5]由闭合电路欧姆定律可得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0由图像可知SKIPIF1<0；SKIPIF1<0解得E=1.43V；r=13.7Ω4．小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻（最大阻值为R0m），Rs、Rm、Rn为定值电阻（Rs+R0m＜Rm＜Rn），电流计Ⓖ的内阻为RG（RsSKIPIF1<0RG）。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：（1）短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计Ⓖ示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计Ⓖ示数变为In，则Im___In（填“大于”或“小于”）；（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为___（填“×1”或“×10”）；（3）若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计Ⓖ满偏刻度处）时，调零电阻R0的滑片应该___调节（填“向上”或“向下”）；（4）在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100Ω的定值电阻R1，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的SKIPIF1<0；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的SKIPIF1<0，则Rx＝___Ω。【答案】

大于

×10

向上

400【详解】（1）[1]在保持电阻R0滑片位置不变的情况下，因Rm＜Rn，开关S由与m接通变为与n接通后，干路电流变小，由并联电路分流性质可知电流计Ⓖ示数变小，故Im大于In。（2）[2]欧姆表的中值电阻为内电阻，“×1”挡的内电阻小于“×10”挡的内电阻，故将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为“×10”。（3）[3]若从“×1”挡位换成“×10”挡位，总电阻增大，通过电流表的电流减小；要想进行欧姆调零，需要使电流表电流增大，所以调零电阻R0的滑片应该向上滑动，时的电流表所在的支路电阻减小、电流增大。（4）[4]在①②间接入阻值为100Ω的定值电阻R1，根据闭合电路的欧姆定律可得SKIPIF1<0在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的SKIPIF1<0，则有SKIPIF1<0当①②间短路时，有IgSKIPIF1<0联立解得Rx＝400Ω5．某同学用普通的干电池（电动势SKIPIF1<0，内阻SKIPIF1<0）、直流电流表（量程SKIPIF1<0、内阻SKIPIF1<0）、定值电阻SKIPIF1<0和电阻箱SKIPIF1<0、SKIPIF1<0等组装成一个简单的欧姆表，电路如图所示，通过控制开关SKIPIF1<0和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。（1）该同学按图甲正确连接好电路。当开关SKIPIF1<0断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱SKIPIF1<0，使电流表达到满偏，在红、黑表笔间接入待测电阻SKIPIF1<0，当电流表指针指向如图乙所示的位置时，则待测电阻SKIPIF1<0的阻值为________SKIPIF1<0。（2）闭合开关SKIPIF1<0，调节电阻箱SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，当SKIPIF1<0________SKIPIF1<0且SKIPIF1<0________SKIPIF1<0时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏，电流表就改装成了另一倍率的欧姆表。则此欧姆表表盘正中刻度的标值为________。（3）若该欧姆表内电池使用已久，电动势降低到SKIPIF1<0，内阻变为SKIPIF1<0，当开关SKIPIF1<0断开时，短接调零时仍能实现指针指到零欧姆刻度处（指针指电流满刻度）。若用该欧姆表测出的电阻值SKIPIF1<0，这个电阻的真实值是________SKIPIF1<0。【答案】

1000

130

32.4

15

1680【详解】（1）[1]满偏时有SKIPIF1<0欧姆表的内阻SKIPIF1<0表盘的中值电阻为SKIPIF1<0，电流表指针指向如图乙所示的位置时的读数为SKIPIF1<0，根据闭合电路的欧姆定律有SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）[2][3]闭合开关SKIPIF1<0，欧姆表的内阻变小，倍率变小至“×10”，调节电阻箱SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，使电流表满偏时欧姆表内阻为SKIPIF1<0，电路总电流为SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0[4]根据两倍率知，欧姆表表盘正中刻度的标值为15。（3）[5]设电流表满偏电流SKIPIF1<0，欧姆调零时：SKIPIF1<0，则SKIPIF1<0；当电动势变小、内阻变大时，由于欧姆表重新调零，内阻的变化不影响，由于满偏电流SKIPIF1<0不变，由SKIPIF1<0知，欧姆表的内阻变小，用欧姆表测电阻时SKIPIF1<0解得SKIPIF1<06．某型号多用电表欧姆挡的电路原理图如图所示。微安表G是欧姆表表头，其满偏电流Ig=500μA，内阻Rg=950Ω。电源电动势E=1.5V，内阻r=1Ω。电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0~9999Ω。（1）图中的a端应与___________（填“红”或“黑”）表笔连接。（2）某同学将图中的a、b端短接，为使微安表G满偏，则应调节R1=___________Ω；然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表G半偏，则接入的电阻阻值为Rx=___________Ω。（3）如图甲所示，该同学将微安表G与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个“×100”倍率的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图乙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R2=___________Ω；用此欧姆表测量一个阻值约2000Ω的电阻，测量前应调节R1=___________Ω。【答案】

红

2049

3000

950

1024【详解】（1）[1]根据多用电表的流向和偏转规律可知电流从红表笔进黑表笔出向右偏，则a端接红表笔。（2）[2]欧姆调零时根据闭合电路欧姆定律Ig=SKIPIF1<0解得R1=SKIPIF1<0-（Rg＋r)=2049Ω[3]当接入Rx后，电流为满偏的一半，则SKIPIF1<0可得Rx=Rg＋R1＋r=3000Ω（3）[4]因欧姆表的中央刻度为15，倍率为“×100”，则欧姆表的内阻RΩ=15×100Ω=1500Ω故调零时的满偏电流为I=SKIPIF1<0=1×10-3A表头和R2并联改装为电流表，由并联分流电压相等得IgRg=(I-Ig）R2解得R2=950Ω[5]改装后的欧姆表需要进行欧姆调零，则RΩ=1500Ω=SKIPIF1<0＋R1＋r解得R1=1024Ω7．图甲是一个多用电表，图乙是多用电表的简化电路图，电流挡的两个量程为10mA和3mA，电压挡的两个量程为10V和4V，表盘如图丙所示。（1）在测量电阻时，要用到图甲中的选择开关K和部件S、T。请完成下列测量步骤：①旋动部件______，使指针对准电流的“0”刻度线。②将K旋转到电阻挡适当的倍率位置。③将插入“+”“－”插孔的两表笔短接，旋动部件______，使指针对准电阻的______刻度线（选填“0”或“∞”）。（2）对于图乙，下列说法正确的是______（请填写选项前面对应的字母）A．A表笔应为黑表笔，B表笔应为红表笔B．当选择开关K旋到“1”时，对应的是电流挡，量程为3mAC．当选择开关K旋到位置“5”测量时，A表笔应接电势高的点D．当选择开关K旋到位置“3”时是电阻挡。某同学测量一电阻时，由于粗心将红、黑表笔插反，这对最终的测量结果没有影响（3）当图乙中的选择开关K旋到“3”时，内部电源电动势为4.5V.欧姆调零后，在A、B两表笔之间接入一个待测电阻，发现表头G刚好半偏，则A、B之间所接的电阻为______Ω，对应的倍率为______（选填“×1”、“×10”、“×100”、“×1k”）。【答案】

S

T

0

CD

1500

SKIPIF1<0【详解】（1）①[1]使用多用表之前要进行调试，旋动部件S