2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-实验十四　用多用电表测量电学中的物理量

实验十四用多用电表测量电学中的物理量1.多用电表测电压、电流和电阻多用电表的认识和原理图1.认识多用电表(1)上半部分为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关,它的四周刻有多种测量项目和量程。(2)其他:电阻表的欧姆调零旋钮(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)。2.原理图用多用电表测电压、电流和电阻使用前应该调整指针定位螺丝,使指针指到零刻度。1.测电压和电流按如图甲所示的电路图连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压。红表笔接电势高的点。按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。2.测电阻(1)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在电阻表的“0”刻度,若不指在电阻表的“0”刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻表的“0”刻度处。(2)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数。(3)读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果。(4)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。注意事项(1)红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“－”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”“黑出”。(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”。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指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。(3)电阻表读数时注意乘以相应挡位的倍率。(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆。(5)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。(6)测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。2.多用电表电阻挡工作原理(1)原理及特点电路图I与Rx的对应关系相当于待测电阻Rx=0,调节R使I=Ig=ERg+r+R,此时指针指在Ig处(RΩ=R相当于待测电阻Rx=∞,此时I=0,指针不偏转待测电阻为Rx,则I=ERΩ+Rx,指针指到某确定位置,此时有Rx=刻度特点表头电流满偏Ig处,对应电阻表零刻度(最右侧)表头电流I=0处,对应电阻表∞刻度(最左侧)表头电流I与电阻Rx一一对应,但不是线性关系,表盘刻度不均匀(2)注意:①黑表笔与电源的正极连接,红表笔与电源的负极连接,电流方向为“红进黑出”。②当多用电表指针指在中央时,有Ig2=ERΩ+R中,知中值电阻3.用多用电表测二极管的正、反向电阻(1)认识二极管:晶体二极管由半导体材料制成,它的符号如图所示,左端为正极,右端为负极。特点:当给二极管加正向电压时电阻很小,当给二极管加反向电压时电阻很大。(2)用电阻挡判断二极管的正、负极将多用电表电阻挡调零之后,若多用电表指针偏角很大,则黑表笔接触二极管的正极,红表笔接触二极管的负极(如图甲);若多用电表指针偏角很小,则黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极(如图乙)。4.用多用电表探测黑箱内的电学元件元件应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数,说明无电源定值电阻电阻挡两接线柱正、反接时示数相同二极管电阻挡正接时示数很小,反接时示数很大考点一教材原型实验角度多用电表电阻挡的原理例1(2025·河北承德模拟)某同学用普通的干电池(电动势E=1.5V,内阻r=2Ω)、直流电流表(量程Ig=1mA,内阻Rg=350Ω)、定值电阻R1=1000Ω和电阻箱R2、R3等组装成一个简单的电阻表,电路如图所示,通过控制开关S和调节电阻箱,可使电阻表具有“×10”和“×100”两种倍率。(1)图中的a端应与(选填“红”或“黑”)表笔连接。

(2)当开关S断开时,将两表笔短接,调节电阻箱R2,使电流表达到满偏,此时R2=Ω,电阻表的倍率是(选填“×10”或“×100”)。

(3)闭合开关S,调节电阻箱R3,当R3=Ω时,将红、黑表笔短接,调节电阻箱R2使电流表再次满偏,此时就改装成了另一倍率的电阻表。

答案(1)黑(2)148×100(3)150解析(1)由“红进黑出”可知,a端应与黑表笔连接。(2)由闭合电路的欧姆定律得E=Ig(r+Rg+R1+R2),上式代入数据解得R2=148Ω,开关S断开与闭合时相比内阻大,即中值电阻大,所以开关S断开时电阻表的倍率是“×100”。(3)设开关S闭合时电阻箱R2的电阻变为R2',开关S断开时电阻表的倍率是“×100”,电阻表的内阻大小为r+Rg+R1+R2=1500Ω,因为开关S闭合时电阻表的倍率是“×10”,而电阻表的中值电阻等于电阻表的内阻,所以此种情况电阻表的内阻为150Ω。由闭合电路欧姆定律得E－Ig(Rg+R1)=Ig+Ig(Rg+R1)R3(R2'+r),r+R2'角度用多用电表测电阻例2(2025·广东惠州模拟)某同学想利用多用电表电阻挡测量电压表内阻,所选用电压表有3V和15V两个量程。(1)测量电压表3V量程的内阻:①先对多用电表进行机械调零,再将选择开关旋至电阻挡“×100”倍率处,短接两表笔,进行,测量时,电压表的“－”极连接多用电表的(选填“红表笔”或“黑表笔”);

②测量时电阻表的指针如图甲,则电压表3V量程的内阻为Ω。

(2)电压表15V量程和3V量程由同一个表头改装的,则可推算出15V量程的内阻等于Ω。

(3)若该多用电表电阻挡可选用电动势为“1.5V”或“9V”两个规格的干电池,根据图甲、乙中电阻表盘及电压表示数,可以推断选择“×100”倍率时所用干电池电动势为V。

答案(1)①欧姆调零红表笔②3000(2)15000(3)1.5解析(1)①先对多用电表进行机械调零,再将选择开关旋至电阻挡“×100”倍率处,短接两表笔,进行欧姆调零。测量时,电阻表的黑表笔接电源的正极,则电压表的“－”极连接多用电表的红表笔。②电压表3V量程的内阻为RV=30×100Ω=3000Ω。(2)由串联分压有U1U15V量程的内阻R=U2RVU1=15×30003(3)选择“×100”倍率时所用干电池电动势为E=U+URVR中=1.00V+1.003000×1500V=1.5角度用多用电表测量二极管的正反向电阻例3(2025·陕西安康模拟)某同学用多用电表测量一个二极管的正向电阻,实验过程如下。(1)先进行机械调零,再把选择开关旋转到电阻挡“×10”挡位,然后进行。

(2)测量时,红表笔接到如图甲所示的二极管的(选填“a”或“b”)端,黑表笔接到另一端,表盘示数如图乙所示。

(3)再次换用(选填“×1”或“×100”)挡位后,进行正确操作,测量结果如图丙所示,则该二极管的正向电阻为Ω,整理器材,结束实验。

答案(1)欧姆调零(2)b(3)×119解析(1)先进行机械调零,选挡后,进行欧姆调零。(2)由题图乙可知所测的是二极管的正向电阻,电流从红表笔流入多用电表,故红表笔应接二极管的b端,黑表笔接另一端。(3)表盘指针偏转角度过大,说明电阻较小,应换用更小的“×1”挡位,由题图丙可知,该二极管的正向电阻为19×1Ω=19Ω。角度探测黑箱内的电学元件例4“黑箱”表面有a、b、c三个接线柱,盒内总共有两个电学元件,每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电表进行了如下探测:第一步:用电压挡对任意两接线柱正、反向测量,指针不发生偏转;第二步:用电阻“×100Ω”挡对任意两个接线柱正、反向测量,指针偏转情况如图所示。(1)第一步测量结果表明盒内不存在。

(2)图2标出了图1甲和乙中电阻表指针所处的位置,其对应的阻值是Ω;图3标出了图1丙中电阻表指针所指的位置,其对应的阻值是Ω。

(3)请在图4的接线柱间,用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。答案(1)电源(2)1200500(3)见解析图解析(1)使用电压挡进行测量,目的是看盒内是否有电源,由于指针不发生偏转,因此盒内不存在电源。(2)电阻表读数时注意其零刻度在右侧,读出数据然后乘挡位倍率即为所测电阻阻值。所以题图2读数为12×100Ω=1200Ω,题图3读数为5×100Ω=500Ω。(3)使用电阻挡进行测量时,注意黑表笔是和内部电源的正极相连的,观察题图1中的甲、乙可知,在测量b、c之间的电阻时,对两个接线柱进行正反测量,其阻值相同,说明b、c之间接有一个定值电阻;观察题图1中的丙、丁可知,在测量a、c之间电阻时,黑表笔接c时电阻较小,接a时电阻很大,说明a、c之间有二极管,而且c应该接二极管的正极;观察题图1中的戊可知,黑表笔接b时电阻比丙中黑表笔接c时电阻大,说明了a、c、b之间串联了二极管和电阻两个元件,由题图1中的己可知,a、b之间电阻无穷大,故盒内元件的连接如图所示。考点二用多用电表探测电路故障1.断路故障的检测方法(1)用直流电压挡将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。(2)用直流电流挡将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。(3)用电阻挡检测将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值说明元件完好,若电阻无穷大说明此元件断路。2.短路故障的检测方法(1)将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。(2)用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路。例5在如图甲所示的电路中,四节干电池串联,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。(1)用多用电表的直流电压挡检查故障:①选择开关置于下列量程的直流电压挡较为合适(用字母序号表示)。

A.2.5V B.10V C.50V D.250V②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灯短路(2)接着用电阻表的“×1”挡测电阻,电阻表已完成“欧姆调零”①测试前,一定要将电路中的开关S。

②测c、d间和e、f间电阻时,某次测量结果如图乙所示,读数为Ω,此时测量的是间的电阻,根据小灯泡的规格计算出的电阻为Ω,它不等于测量值,原因是。

答案(1)①B②A(2)①断开②6e、f12.7温度高时灯丝电阻率大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)解析(1)①因为电源的电动势大约为6V,要使电压挡选择的量程安全以及准确,则选择开关应置于“10V”直流电压挡,故B正确。②测得c、d间电压约为5.8V,接近电源电动势,e、f间电压为0,可知灯泡A断路,故A正确。(2)①用电阻表测量电阻时,开关应断开,使得待测电阻与电源不相连。②电阻表的读数为6×1Ω=6Ω,因为c、d间断路,所以此时测量的是e、f间的电阻。根据R=UI得,小灯泡正常发光时的电阻为R=3.80.3Ω≈12.7Ω。它不等于测量值,原因是温度高时灯丝电阻率大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)限时作业(限时:40分钟)1.(2025·陕西铜川模拟)实验小组利用现有仪器组装简易多用电表,设计电路图如图所示,实验室提供以下仪器。A.微安表G(Ig=200μA,Rg=100Ω)B.定值电阻R1=10049C.定值电阻R2=48ΩD.滑动变阻器R3(最大阻值为1000Ω)E.滑动变阻器R4(最大阻值为200Ω)F.干电池一节(电动势E=1.5V,内阻r=1Ω)G.转向开关一个,红、黑表笔各一支(1)电路图中红表笔应和(选填“a”或“b”)端相连,黑表笔应和另一端相连。

(2)改装成的电流表中央刻度处电流应为mA;改装成的电压表中央刻度处电压应为V。

(3)组装成电阻表时,滑动变阻器R应选(选填“R3”或“R4”);对应电阻表中央刻度处电阻应为Ω。

(4)组装完成后若换用一节旧的干电池(电动势下降,内阻增大),仍能进行欧姆调零,用此电阻表测电阻时,其测量值(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。

答案(1)a(2)50.25(3)R4150(4)大于解析(1)根据“红进黑出”可知红表笔应接a端。(2)转向开关接“1”时为电流表,其量程IA=Ig+IgRgR1=10mA,则电流表中央刻度应为5mA。电流表内阻RA=RgR1Rg+R1=2Ω。当转向开关接“2”为电压表,其量程U=IA(R(3)电压表内阻RV=RA+R2=50Ω,欧姆调零时IA=ERV+R+r=ERΩ,得RΩ=150Ω,R当接外电阻Rx时,有IA=ERx+RΩ,当I=IA2,则Rx=(4)电阻表换用一节旧电池,其电动势E减小,由I=ERx+RΩ可知I减小2.(2025·安徽安庆一中月考)小明同学准备练习用多用电表的使用,他找老师借来多用电表,如图甲所示。请你帮小明完成实验步骤:(1)步骤1:调零(选填“机械”或“欧姆”),调节的是(选填“1”“2”或“3”)旋钮。

(2)步骤2:选择合适倍率:将选择开关旋至电阻挡“×10”挡,红、黑表笔短接后,调节(选填“1”或“2”或“3”)进行调零。

(3)步骤3:接入待测电阻,发现指针位置如图乙所示,接下来的操作步骤。

A.换“×100Ω”挡,红、黑表笔短接,进行欧姆调零,再接入待测电阻进行测量B.换“×1Ω”挡,红、黑表笔短接,进行欧姆调零,再接入待测电阻进行测量C.换“×1Ω”挡,接入待测电阻进行测量(4)步骤4:读数,指针示数如图丙所示,则未知电阻的阻值为。

答案(1)机械1(2)2(3)A(4)2200Ω解析(1)步骤1:机械调零,调节机械调零旋钮1。(2)步骤2:选择合适倍率:将选择开关旋至电阻挡“×10”挡,红、黑表笔短接后,调节欧姆调零旋钮2进行调零。(3)接入待测电阻,发现指针位置如题图乙所示,说明待测电阻阻值偏大,应换更大的挡位,所以接下来的操作步骤为换“×100”挡,红、黑表笔短接,进行欧姆调零,再接入待测电阻进行测量,故A正确。(4)未知电阻的阻值为R=22×100Ω=2200Ω。3.(2025·北京市十一学校模拟)某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻:(1)多用电表表盘如图甲所示,某同学在完成机械调零后,准备测电阻,他进行如下操作,请帮助他完成以下实验步骤:①将K旋转到电阻挡“×10”的位置。②将红、黑表笔短接,旋动(选填“S”或“T”),使指针对准电阻挡的刻线(选填“0”或“∞”)。

③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,如图乙中虚线所示,则应将K旋转到电阻挡“×”的位置(选填“1”或“100”)。

(2)该同学在做好正确操作后,表盘指针如图乙所示,则该电阻阻值为Ω。

(3)图丙是该实验小组绘制的多用电表内部电路图,图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250μA,内阻为480Ω。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:电阻“×100”挡、直流电压1V挡、直流电压5V挡、直流电流1mA挡和直流电流2.5mA挡。根据上述条件可得:R1+R2=Ω,R4=Ω。

答案(1)②T0③100(2)1900(3)160880解析(1)②将红、黑表笔短接,旋动欧姆调零旋钮T,使指针对准电阻挡的0刻线。③将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小,说明倍率挡选择过低,则应将K旋转到电阻挡“×100”的位置。(2)该电阻阻值为19×100Ω=1900Ω。(3)当接1时为2.5mA挡,接2时为1mA挡,则接2时有Igrg=(I2－Ig)(R1+R2)解得R1+R2=160Ω此时电流表内阻r=480×160480+160Ω=120当接4时为直流电压1V挡,则U=I2(r+R4)解得R4=880Ω。4.(2025·浙江稽阳联谊学校联考)某同学用多用电表的电阻挡来测量双量程电压表3V挡的内阻,如图甲所示。(1)先将选择开关旋至倍率“×100”挡,红、黑表笔短接,正确欧姆调零后进行测量,则黑表笔应接电压表的接线柱(选填“—”或“3V”),测量结果如图乙所示,电压表的电阻约为Ω。

(2)在本次测量中,关于电压表的读数,下列说法正确的是。

A.电压表有读数,读数等于电阻表内电源的电动势B.电压表有读数,读数小于电阻表内电源的电动势C.用电阻挡的同一挡位来正确测量该电压表15V挡的电阻时,测得的电阻值大于该电压表3V挡的电阻D.用电阻挡的同一挡位来正确测量该电压表15V挡的电阻时,电压表指针也偏转,但偏转角度比测3V挡电阻时的偏转角度要大答案(1)3V2200(2)BC解析(1)先将选择开关旋至倍率“×100”挡,红、黑表笔短接,正确欧姆调零后进行测量,为保证电流从红表笔流入多用电表,则黑表笔应接电压表的3V接线柱。电压表的电阻约为RV=22×100Ω=2200Ω。(2)电路构成闭合回路,则电压表有读数,电压值为电压表两端的电压,由于多用电表电阻挡的内阻不为零,内阻两端的电压不为零,可知电压表读数