《金牌学案》物理粤教版必修第三册 教师用书 第4章　闭合电路

第一节常见的电路元器件第二节闭合电路的欧姆定律[学习目标]1．识别常见元器件及其在电路中的应用，知道电动势、外电路、内电路，理解闭合电路欧姆定律．2．会运用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，能从公式和图像两个角度解决与闭合电路欧姆定律相关的物理问题．3．能用实验探究路端电压随外电阻变化的规律，学会与他人交流合作，提高科学探究能力，培养学习科学的精神．知识点一识别几种常见元器件1．电阻器(1)分为阻值固定的电阻器和阻值可变的电阻器．(2)在电路图中，用字母“R”及符号“”表示．2．电感器(1)由绝缘导线绕成，通过电磁感应能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中．(2)在电路图中用字母“L”及符号“”或“”表示．3．二极管(1)在电路中，它只允许电流由单一方向通过，反向时阻断．(2)在电路图中，用字母“D”及符号“”表示，箭头表示正向电流的方向．知识点二电路和电动势1．闭合电路：用导线把电源、用电器连成的电路叫作闭合电路．电源外部的电路叫作外电路，电源内部的电路叫作内电路．2．非静电力的作用：在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬运到正极，在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加，将其他形式的能量转化为电势能．3．电动势(1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值．(2)公式：E＝Wq(3)单位：伏特，简称：伏，符号：V．(4)物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能的本领的物理量．(5)影响电动势大小的因素只有电源本身的性质．4．内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫作内阻．(1)电动势的单位与电压的单位相同，但两者是截然不同的两个概念．(2)电动势和内阻是电源的两个重要参数．知识点三闭合电路欧姆定律1．内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比．2．表达式：I＝3．适用条件：外电路为纯电阻电路．外电路与内电路中电流的方向是一致的，外、内电路构成了闭合回路．知识点四路端电压与负载的关系1．负载和路端电压：负载是外电路中的用电器，路端电压是外电路的电压，有时也叫电路两端的电压．2．路端电压U与电流I的关系(1)路端电压U与电流I的函数关系式：U＝E－Ir．(2)U­I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻．3．路端电压与外电阻的关系：当R增大时，路端电压U增大；当R减小时，路端电压U减小．4．两种特殊情况(1)当外电路断路时，外电阻R为无穷大，I为零，Ir也为零，可得U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小．(2)当外电路短路时，外电阻R＝0，此时电路中的电流最大，即Im＝Er，路端电压为零，E＝U1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大． (√)(2)在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势． (×)(3)电源一定时，负载电阻越大，电路电流越小． (√)(4)闭合电路欧姆定律I＝ER+r的应用是有条件的． (√(5)外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势． (×)2．填空一台发电机用0.5A的电流向外输电，在1min内有180J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为6_V．日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如干电池、手机电池，它们有的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样．(1)如果把5C的正电荷从1.5V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2C的正电荷从3.7V的手机电池的负极移到正极呢？(2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？提示：(1)把5C的正电荷从1.5V干电池的负极移到正极，电势能增加了7.5J，非静电力做功7.5J；把2C的正电荷从3.7V手机电池的负极移到正极，电势能增加了7.4J，非静电力做功7.4J．(2)不是．非静电力对电荷做功多少与电荷的数量有关．若把相同数量的正电荷从电源的负极移到正极，非静电力做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大．可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映非静电力做功的本领．考点1对电动势的理解1．对电动势的理解(1)电动势是标量，电源内部电流的方向由电源负极指向正极．(2)公式E＝Wq是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q(3)电动势的粗略测量：E的数值等于没有接入外电路时电源正、负两极间的电压，可以用阻值较大的电压表直接接在电源正、负极两端粗略测量，其示数近似为电源电动势E．2．电动势与电压的区别项目电动势电压物理意义不同表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领数值大小不同数值上等于将单位正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功数值上等于将单位正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功决定因素不同由电源本身决定由电源、导体的电阻及导体的连接方式决定联系电路闭合：E＝U内＋U外；电路断开：E＝U外【典例1】下面对电源电动势概念的认识正确的是()A．电源电动势等于电源两极间的电压B．在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和C．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同思路点拨：(1)电动势与电压虽然单位相同，但含义不同．(2)电路闭合：E＝U内＋U外．B[电源电动势在数值上等于电路开路时电源正、负极间的电压，电路闭合时由于存在内电压，此时电源两极间的电压小于电源电动势，故A错误；在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和，故B正确；电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电荷量时，电源提供的电能越多，电动势越大，并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大，故C错误；电动势和电势差意义不同，电势差是表示把电能转化为其他形式的能的本领的物理量，故D错误．]理解电动势的三点注意(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关．(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向．(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降落(即内电压)．[跟进训练]1．下列关于电源电动势的说法不正确的是()A．电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领B．在电源内部正电荷从高电势处向低电势处移动C．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置D．把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势不会变化[答案]B考点2闭合电路的理解及应用1．闭合电路的组成2．闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I＝E电流与电源电动势成正比，与总电阻成反比纯电阻电路E＝I(R＋r)①E＝U外＋Ir②E＝U外＋U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路②③式普遍适用【典例2】如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6V和0.4A．当S断开时，它们的示数分别改变了0.1V和0.1A，求电源的电动势和内阻．[解析]当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路的欧姆定律得U＝E－Ir，即E＝1.6V＋0.4r， ①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路的欧姆定律得U′＝E－I′r，即E＝(1.6＋0.1)V＋(0.4－0.1)r， ②由①②式解得E＝2V，r＝1Ω．[答案]2V1Ω[跟进训练]2．在如图所示的电路中，电源电动势为E，当开关S闭合后，理想电压表示数为23E，则外电阻R与电源内阻rA．Rr＝12 B．RC．Rr＝23 D．B[据题意可知外电阻R两端电压为UR＝23E＝IR，内阻上的电压Ur＝13E＝Ir，可得Rr＝考点3路端电压与外电阻的关系1．路端电压和外电阻的关系对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化情况如下(↑表示增大，↓表示减小)．外电阻变化情况R↑R→∞R↓R→0电流I＝EI↓I→0I↑I→E内电压U′＝Ir＝E－IRU′↓U′→0U′↑U′→E路端电压U外＝IR＝E－IrU外↑U外→EU外↓U外→02．外电压U与电流I的关系由U＝E－Ir可知，U­I图像是一条斜向下的直线，如图所示．(1)图像中U轴截距表示电动势E．(2)I轴截距I0等于短路电流．(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝ΔU注意：图像的纵坐标不从零开始时，图线与纵轴的交点仍表示电源电动势E，但图线与横轴的交点不表示短路电流．【典例3】(多选)如图所示为某一电源的U­I图线，由图可知()A．电源电动势为2VB．电源内电阻为13C．外电路短路时，电流为6AD．电路的路端电压为1V时，电流为5A思路点拨：解此题关键是理解U­I图像中“截距”“斜率”的物理意义．AD[由U­I图线知，电源的电动势E＝2V，A正确；r＝ΔUΔI＝2-0.86Ω＝0.2Ω，B错误；当U＝1V时，I＝E-Ur＝2-1电阻的U­I图像与电源的U­I图像的区别项目电阻电源U­I图像研究对象对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比关系对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化关系图像的物理意义表示导体的性质R＝UI，R不随U与I表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内电阻联系电源的电动势和内电阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化[跟进训练]3．(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是()A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．当外电阻为12Ω时，电源的电流0.5AD．电流为0.4A时的外电阻是13ΩAD[对比闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，可知，图线与纵轴交点表示电动势，即E＝6.0V，图线的斜率表示内阻，大小为r＝ΔUΔI＝6.0-5.00.5Ω＝2Ω，故A正确，B错误；当外电阻为12Ω时，电源的电流I＝合电路欧姆定律可得电流为I＝ER+r，代入数据解得R＝13Ω，故D正确．回归本节知识，自我完成以下问题：1．电动势的物理意义是什么？单位又是什么？提示：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量．单位：伏特，符号：V．2．试写出闭合电路欧姆定律的内容及其表达式．提示：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比，跟电路中内、外电阻之和成反比．表达式：I＝ER+r3．试写出闭合电路中路端电压与电流的关系式及路端电压与外电阻的关系式．提示：U＝E－Ir，U＝E－Er+Rr课时分层作业(十二)常见的电路元器件闭合电路的欧姆定律题组一对电动势的理解1．下列有关电动势的说法正确的是()A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C．非静电力做的功越多，电动势越大D．电动势的大小由电源内非静电力的特性决定[答案]D2．(多选)一组铅蓄电池的电动势为4.8V，内阻不为零，下列说法正确的是()A．电路中每通过1C电荷量，铅蓄电池能把4.8J的其他形式能转变为电能B．体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池的电动势大C．电路中每通过1C电荷量，铅蓄电池内部非静电力做功为4.8JD．该铅蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5V)的强ACD[由W＝Eq可知，电路中每通过1C的电荷量时，电池将4.8J的其他形式的能转化为电能，故A正确；电池的电动势只与电池中非静电力的特性有关，与体积无关，故B错误；电路中每通过1C的电荷量，电池内部非静电力做功为W＝Eq＝4.8J，故C正确；电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小，故D正确．]3．锂离子电池已被广泛地用于智能手机、智能机器人、电动自行车、电动汽车等领域，锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极，依靠Li＋在电池内部正极和负极之间移动来工作．图示为锂电池的内部结构，某过程中Li＋从负极向正极移动．已知某锂电池的电动势为3.6V，则()A．电池处于充电状态B．在锂电池内部，依靠静电力搬运Li＋C．该电池单位时间内把3.6J其他形式的能转化为电能D．该电池未接入电路时，电池两端的电压为3.6V[答案]D题组二闭合电路的理解与应用4．如图所示的电路中，电阻R＝2Ω．断开S后，理想电压表的读数为3V；闭合S后，理想电压表的读数为2V，则电源的内阻r为()A．1Ω B．2ΩC．3Ω D．4ΩA[当S断开后，电压表读数为U＝3V，则电动势E＝3V，当S闭合后，由闭合电路欧姆定律知，E＝U′＋Ir，且I＝U'R，整理得电源内阻r＝E-U5．下列说法正确的是()A．电源电动势等于路端电压B．外电阻越大，内电压越大C．当外电压增大时，内电压一定减小D．无论外电路如何变化，只要电源的内阻不变，则内电压一定不变C[由E＝U外＋U内可知，A错误，C正确；由I＝ER+r和U内＝Ir得U内＝Er6．(多选)某同学在研究性学习活动中自制了一台电子秤，其简化电路图如图所示．用理想电压表的示数指示物体的质量，托盘与电阻可忽略的金属弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计，滑动变阻器的滑片与弹簧上端连接．当托盘中没有放物体时，滑片恰好指在滑动变阻器的最上端，此时电压表示数为0；当所放物体质量为m时，电压表示数为E6．已知电源电动势为E，电源内阻忽略不计，定值电阻R0的阻值为R，滑动变阻器的总电阻也为RA．该电子秤可称量物体的最大质量为6mB．该电子秤电压表各刻度对应的质量是均匀的C．当称量物体的质量为2m时，电压表示数为27D．当电压表示数为38E时，称量物体的质量为3CD[当电压表示数为E6时，有E6＝ER1R+R1，解得R1＝R5，设滑动变阻器的总长为L，则弹簧被压缩L5，有mg＝kL5，故弹簧被压缩L时，有mmaxg＝kL，则mmax＝5m，故A错误；因电压表读数U＝ER'R+R'＝ERR'+1，而R'R＝xL(x为滑片以上部分滑动变阻器的长度)，且Mg＝kx，即U＝EkLMg+1，可知M与U并非线性关系，则该电子秤电压表各刻度对应的质量是不均匀的，故B错误；当称量物体的质量为2m时，有2mg＝kΔx，解得Δx＝25L，则滑动变阻器接入电路的阻值为R2＝25R，电压表示数为U＝ER2R+R2＝题组三路端电压与外电阻的关系7．电动势为3V、内阻为1Ω的电源与一个阻值为9Ω的电阻构成闭合回路，理想电压表和电流表的示数为()A．3V13A C．3V0.3A D．2.7V13B[根据闭合电路欧姆定律I＝ER+r，理想电流表的示数为I＝0.3A，理想电压表的示数为U＝IR＝0.3×8．(多选)如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U­I图像(U为路端电压，I为电路总电流)，则下列说法正确的是()A．电动势E1＝E2，短路电流IB．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2C．电动势E1＞E2，内阻r1＜r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化量较大AD[由题图可知两电源的U­I图线交纵轴于一点，则说明两电源的电动势相同，交横轴于两不同的点，很容易判断电源1的短路电流大于电源2的短路电流，故A正确，C错误；又由两图线的倾斜程度可知图线2的斜率的绝对值大于图线1的斜率的绝对值，即电源2的内阻大于电源1的内阻，B错误；由题图可判断当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压的变化量大于电源1的路端电压的变化量，故D正确．]9．如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4V8W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1A，这时电阻R两端的电压为5V．求：(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻．[答案](1)5Ω(2)6V1Ω10．如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1Ω．当开关S闭合后，电压表的读数为1V；当开关S断开后，电压表的读数为0.8V，则电池的电动势等于()A．1V B．1.2VC．2V D．4VC[当开关S闭合时，I＝UR1＝1A，故有E＝I(1.5＋r)；当开关S断开时，I′＝U'R1＝0.8A，故有E＝I11．(多选)某实验小组发现一个滑动变阻器发生了断路故障，为了检测断路的位置，实验小组设计了如图所示的电路，a、b、c、d、e是滑动变阻器上间距相同的五个位置(a、e为滑动变阻器的两个端点)．某实验小组将滑动变阻器的滑片P分别置于a、b、c、d、x、e(x是d、e间某一位置)进行测量，把相应的电流表示数记录在下表中．已知定值电阻阻值为R，电源内阻和电流表内阻可忽略．下列说法正确的是()P的位置abcdxe电流表示数/A1.800.900.600.451.80A．滑动变阻器cd间发生了断路B．滑片P位于x处的电流表示数的可能值为0.85AC．滑片P位于x处的电流表示数的可能值为0.40AD．若滑动变阻器未断路时，其电阻丝的总电阻为4RCD[若是滑动变阻器cd间发生了断路，P的位置在d点时电流应大于在c点的电流；若x在断路位置的下方，则是滑动变阻器下方部分被接入电路，且总电阻大于滑片接d位置时的电阻，电流就比滑片接d点时的电流要小，所以电流表示数可能是小于0.45A；若x在断路位置的上方，则滑动变阻器是xe部分被接入电路，此时电路中的总电阻应该小于滑片接b点时的电阻，所以电路中的电流应该大于滑片接b点时的电流，即大于0.90A，但是要小于滑片接a点或接e点时的电流，因为接a点和e点时滑动变阻器接入电路中的电阻为零，故C正确，A、B错误；若滑动变阻器未断路时，滑动变阻器接a端I＝1.80A，有I＝ER，设滑动变阻器电阻为R′，接c端时I′＝0.60A，有I′＝ER+12R'12．(源自鲁科版教材改编)交警使用的酒精测试仪工作原理如图所示，传感器电阻R的阻值随气体中酒精浓度的增大而减小，电源的电动势为E，内阻为r，电路中的电表均为理想电表。当一位酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，下列说法正确的是()A．电压表的示数变大B．小灯泡变暗C．电容器上的电荷量增加D．电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比保持不变D[当酒驾驾驶员对着测试仪吹气时，R的阻值减小，电路总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中电流I变大，则小灯泡变亮，R两端电压为U＝E－I(RL＋r)变小，故电压表的示数变小，AB错误；根据并联电路的特点可知，电容器两端的电压减小，则电容器上的电荷量减少，故C错误；电压表示数为U＝E－I(RL＋r)，电压表示数变化量与电流表示数变化量的绝对值之比为ΔUΔI＝RL13．如图所示，甲图中滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC、BC两直线所示．不考虑电表对电路的影响．(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U­I图像中的哪一条直线？(2)定值电阻R0、滑动变阻器的总电阻R分别为多少？(3)求出电源的电动势和内阻．[解析](1)电流增大，路端电压减小，定值电阻R0分压增大，V1测量电阻R0两端电压，示数随电流表示数变化的图像应为直线AC，V2测量路端电压，示数随电流表示数变化的图像应为直线BC．(2)根据闭合电路欧姆定律，由题图乙可知R0＝ΔUACΔ当电流取最小值I0＝0.5A时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，此时滑动变阻器两端电压UR＝UB－UA＝(7.5－1.5)V＝6V则滑动变阻器的总电阻R＝URI0(3)根据闭合电路的欧姆定律，路端电压与电流的关系是U＝E－Ir所以直线BC斜率的绝对值表示电源内阻，即r＝ΔUBCΔ电动势E＝UB＋I0r＝(7.5＋0.5×1)V＝8V．[答案](1)见解析(2)3Ω12Ω(3)8V1Ω第三节测量电源的电动势和内阻[学习目标]1．能用伏安法测量电源电动势和内阻，同时了解测电动势和内阻的另外两个方案．2．学会根据图像合理外推进行数据处理的方法．3．尝试进行电源电动势和内阻测量误差的分析，了解减小误差的方法．一、实验原理和方法如图所示，通过改变滑动变阻器的阻值，测出至少两组I、U数据，代入方程E＝U＋Ir，得到方程组E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r，解方程组可求得电动势E＝I2U1-I二、实验器材待测电池一节，电流表(0～0.6A)、电压表(0～3V)各一块，滑动变阻器一只，开关一只，导线若干，铅笔，坐标纸．三、实验步骤1．确定电流表、电压表的量程，按图连接好电路，并将滑动变阻器的滑片移到左端．2．闭合开关S，接通电路，将滑动变阻器的滑片由左端向另一端移动，从电流表有明显读数开始，记录一组电流表、电压表读数．3．同样的方法，依次记录多组U、I值，填入表格中．4．断开开关S，拆除电路．四、数据处理1．计算法实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6分别将1、4组，2、5组，3、6组数据代入，联立方程组，解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值．E＝E1+E2+2．图像法把测得的多组U、I值，在U­I图像中描点画图像，使U­I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示．由U＝E－Ir可知：(1)纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝Er(2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝ΔUΔI五、误差分析1．偶然误差主要来源于电压表和电流表的读数以及作U­I图像时描点不准确．2．系统误差主要原因是未考虑电压表的分流作用，使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些．U越大，电流表的读数与总电流的偏差就越大，将测量结果与真实情况在U­I坐标系中表示出来，如图所示，可见E测＜E真，r测＜r真．六、注意事项1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，宜选用旧电池和内阻较大的电压表．2．电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电，电流不宜超过0.3A，短时间放电，电流不宜超过0.5A．因此实验中不宜将I调得过大，读电表的示数时要快，每次读完后应立即断电．3．当干电池的路端电压变化不是很明显时，作图像时，纵轴单位可取的小一些，且纵轴起点可不从零开始．如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不再是短路电流，求内阻时要在直线上取相隔较远的两点，用r＝ΔU4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、r时，U1和U2、I1和I2的差值要大一些．5．用伏安法测电动势E和内电阻r时，可以设计成两种电路．甲乙如图所示，在实验中我们选择甲图的原因是：依据闭合电路的欧姆定律E＝U＋Ir，在实验中需要测路端电压U和电源中的电流I，可以看出，甲图中由于电压表的分流作用，使电流表测得的不是真实的电源中的电流；乙图中由于电流表的分压作用，电压表测得的不是真实的路端电压．这两个电路都存在系统误差，由于电流表的电阻和电源的内阻差不多大，则乙图测量的电源内阻阻值和真实值相差太大．故电流表的分压作用不能忽略，所以选用甲图电路较好．6．仪器的选择(1)电流表量程的选择：量程要大于电源允许通过的最大电流，对于一节干电池来讲，允许通过的最大电流是0.5A，故选0～0.6A．(2)电压表量程的选择：量程要大于电源电动势，对一节干电池来讲，电压表量程在大于1.5V的前提下越小越好．(3)滑动变阻器的选择：滑动变阻器的最大电阻为待测电阻的几倍时较好，在该实验中因电源内阻比较小，故滑动变阻器选择较小一点的即可．七、其他案例设计1．用电流表和电阻箱测E、r(又叫安阻法)如图所示，由E＝IR＋Ir可知，如果能得到I、R的两组数据，也可以得到关于E和r的两个方程，于是能够从中解出E和r．这样，用电流表、电阻箱可以测定电源的电动势和内阻．1I＝1ER＋rE，R为横轴，1I为纵轴，得到2．用电压表和电阻箱测E、r(又叫伏阻法)如图所示，由E＝U＋UR·r可知，如果能得到U、R的两组数据，同样能通过解方程组求出E和r．这样可以用电压表、电阻箱来测定电源的电动势和内阻．1U＝rE·1R+类型一实验器材和误差分析【典例1】在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内电阻”的实验中，供选用的器材有：A．电流表(量程：0～0.6A，内阻约1Ω)B．电流表(量程：0～3A，内阻约0.6Ω)C．电压表(量程：0～3V，内阻约5kΩ)D．电压表(量程：0～15V，内阻约10kΩ)E．滑动变阻器(0～10Ω，额定电流1.5A)F．滑动变阻器(0～2kΩ，额定电流0.2A)G．待测电源(一节一号干电池)、开关、导线若干(1)请在题中虚线框中画出能使本实验测量精确程度高的实验电路图．(2)电路中电流表应选用__________，电压表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用字母代号填写)(3)如图所示为实验所需器材，请按原理图连接出正确的实验电路．(4)引起该实验系统误差的主要原因是______________________________________________________________________________________________________．[解析](1)电路如图所示．(2)考虑到待测电源只有一节干电池，所以电压表应选C；放电电流又不能太大，一般不超过0.5A，所以电流表应选A；变阻器不能选择太大的阻值，从允许最大电流和减小实验误差来看，应选择电阻较小而额定电流较大的滑动变阻器E，故器材应选A、C、E．(3)如图所示．(4)系统误差一般是由测量工具和测量方法造成的，该实验中的系统误差是由于电压表的分流作用使得电流表读数(即测量值)总是比干路中真实电流值小，造成E测<E真，r测＜r真．[答案](1)见解析图(2)ACE(3)见解析图(4)电压表的分流作用[跟进训练]1．在“测量干电池的电动势和内阻”实验中：(1)部分连线如图甲所示，导线a端应连接到______(选填“A”“B”“C”或“D”)接线柱上．正确连接后，某次测量中电压表指针位置如图乙所示，其示数为________V．(2)测得的7组数据已标在如图丙所示U­I坐标系上，用作图法求干电池的电动势E＝________V和内阻r＝________Ω．(计算结果均保留两位小数)[答案](1)B1.20(2)1.501.04类型二实验原理与数据处理【典例2】在测量电源电动势和内阻的实验中，两组同学分别设计了不同的电路来进行实验．(1)第一组同学设计了如图甲所示的电路，多次测量并记录对应的电压表示数U和电流表示数I，并绘制了如图乙所示的U­I图线．①由图乙可得出电源的电动势E＝_____________________________V，内阻r＝________Ω．(结果均保留两位小数)②下图中实线为某同学根据测量数据绘制的图线，虚线为在没有系统误差的情况下，电压表两端电压与通过电源电流的关系图线，能正确反映两者关系的是________．ABCD(2)第二组同学设计了如图丙所示的电路，单刀双掷开关S2分别接1、2时记录电压表示数U和电流表示数I，并绘制出图丁所示的A、B两条U­I图线(其中开关S2接1时对应图线A)．分析A、B两条图线可知，此电源的电动势E＝______，内阻r＝______．(均用图中EA、EB、IA、IB表示)[解析](1)①由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir化简可得U＝－r·I＋E由题图乙可知，图线与纵轴的交点就是电源的电动势，即E＝1.50V内阻为r＝ΔUΔI＝1.50-1.00②实验中，由于电压表分流，使得电流表示数小于通过电源的电流，故理想图像应在测量图像的右侧；当外电路短路时，没有电流经过电压表，故理想图像和测量图像的短路电流相同．故选D．(2)单刀双掷开关S2接1时，电流表相对于电源内接，因电流表的分压作用，会导致E测＝E真，I短测＜I短真单刀双掷开关S2接2时，电流表相对于电源外接，因电压表分流作用，会导致E测＜E真，I短测＝I短真结合所给图像，可知E＝EA，I短真＝IB则内阻r＝EI短真＝[答案](1)①1.500.83②D(2)EAE[跟进训练]2．小明用如图甲所示的电路测量电池组的电动势和内阻．(1)开关闭合前，应先将电阻箱的电阻调到________(选填“最大值”“最小值”或“任意值”)．(2)闭合开关，发现电压表指针不偏转，小明用多用电表的直流电压挡来检测故障，保持开关闭合，将________(选填“红”或“黑”)表笔始终接触a位置，另一表笔依次试触b、c、d、e、f、g六个接线柱，发现试触b、c、d、e时，多用电表均有示数，试触f、g时多用电表均无示数．若电路中仅有一处故障，则故障是__________．A．接线柱bd间短路B．接线柱de间断路或没有接好C．定值电阻断路或没有接好(3)排除故障后按规范操作进行实验，改变电阻箱R的阻值，分别读出电压表和电阻箱的示数U、R．某一次测量，电压表的示数如图乙所示，示数为________V．(4)作出1U­1R图线如图丙所示，根据图中数据可得电池组的电动势E＝______V，内阻[答案](1)最大值(2)黑C(3)2.50(4)2.980.493．某同学用伏安法测一节干电池的电动势E和内电阻r，如图所示，所给的实验器材有：A．电压表V：0～3V～15VB．电流表A：0～0.6A～3AC．滑动变阻器R1：(20Ω，1A)D．滑动变阻器R2：(1000Ω，0.1A)E．电阻箱R(0～999.9Ω)F．开关和导线若干(1)实验中电压表应选用的量程为________(选填“0～3V”或“0～15V”)，电流表应选用的量程为________(选填“0～0.6A”或“0～3A”)，滑动变阻器应选用________(选填“R1”或“R2”)．(2)根据实验要求在图甲虚线框中画出电路图，并补充连接实物电路图乙．(3)测出几组电流、电压的数值，并画出U­I图像如图丙所示，由图像知该电池的电动势E＝________V，内电阻r＝________Ω．[解析](1)由题图丙可知，电流小于0.6A，故电流表应选用的量程为0～0.6A；而电池的电动势约为1.5V，故电压表应选用的量程为0～3V；为了调节方便并能减小误差，故滑动变阻器应选用R1．(2)对照电路原理图，连接实物图．(3)U­I图像的纵轴截距表示电池的电动势，故该电池的电动势E＝1.5V；斜率的绝对值表示电源的内电阻，故r＝1.5-1.00.2[答案](1)0～3V0～0.6AR1(2)见解析图(3)1.52.5类型三创新实验设计【典例3】某同学设计了如图甲所示的电路测电源电动势E及电阻R1和R2的阻值．实验器材有：待测电源E(不计内阻)；待测电阻R1，定值电阻R2；电流表A(量程为0.6A，内阻不计)；电阻箱R(0～99.99Ω)；单刀单掷开关S1，单刀双掷开关S2，导线若干．(1)先测电阻R1的阻值(R1只有几欧姆)．请将小明同学的操作补充完整：闭合S1，将S2切换到a，调节电阻箱，读出其示数r1和对应的电流表示数I；将S2切换到b，调节电阻箱，使________________________________，读出此时电阻箱的示数r2，则电阻R1的表达式为R1＝________．(2)该同学已经测得电阻R1＝1.5Ω，继续测电源电动势E．该同学的做法是：闭合S1，将S2切换到b，多次调节电阻箱，读出多组电阻箱示数R和对应的电流表示数I，由测得的数据，绘出了如图所示的1I­R图线，则电源电动势E＝______V，电阻R2(3)若实际电流表A内阻不可忽略，则R2的真实值________(选填“大于”“等于”或“小于”)测量值．[解析](1)结合电路原理有：将S2换到b，调节电阻箱，使电流表示数不变．由题意可知E＝I(R2＋r1)E＝I(R2＋r2＋R1)解得R1＝r1－r2．(2)由题意可知，电源电动势为E＝I(R2＋R＋R1)整理得1I＝1ER由图示1I­Rk＝1E＝6.0-4.04.0-0电源电动势为E＝2V截距R1解得R2＝6.5Ω．(3)若实际电流表A内阻不可忽略E＝I(R2＋R＋R1＋RA)整理得1I＝与以上比较可知，则R2的真实值小于测量值．[答案](1)电流表示数不变r1－r2(2)2(或2.0)6.5(3)小于[跟进训练]4．一个物理兴趣小组的同学准备测定某电池的电动势和内阻，实验室可供选用的实验器材有：电流表A1、A2，滑动变阻器R，电阻箱R0，待测电池E，开关S，导线等．(1)兴趣小组的同学设计了如图甲所示的电路来测定电流表A1的内阻：将电阻箱的阻值调整到R0＝50Ω，调节滑动变阻器的阻值，得到多组电流表A1、A2的读数I1、I2，并用描点法得到I2­I1图像为过原点的倾斜直线，如图乙所示，可得电流表A1的内阻RA1＝________Ω．(2)兴趣小组的同学利用上述实验器材设计了如图丙所示的电路来测定电池的电动势和内阻．实验中，他们通过改变R0的阻值，记录了多组数据(电阻箱阻值R0和电流表A1示数I)．(3)甲同学以IR0为纵坐标U，以I为横坐标作图像处理数据；乙同学以I(R0＋RA1)为纵坐标U，以I为横坐标作图像处理数据，他们在同一坐标纸上画出图像如图丁所示．由图可知，甲同学绘制的图线为________(选填“a”或“b”)，电源电动势E＝______V，内阻r＝________Ω．(4)丙同学以1I为纵坐标，以为横坐标作1I-R0[解析](1)由题图甲得I1RA1R0＋I1＝I2，得I2＝RA1R0＋1I1，结合题图乙可得(3)在闭合电路中，由闭合电路的欧姆定律有E＝IR0＋RA1＋r)，整理得IR0＝E-IRA1+r，I(R0＋RA1)＝E－Ir，IR0­I图像的斜率绝对值大于I(R0＋RA1)­I图像的斜率绝对值，由题图丁可知，甲绘制的图线是a，由题图丁可知E－100×10-3×(5.0＋r)＝0，E(4)在闭合电路中E＝I(R0＋RA1＋r)，则1I＝1ER0＋RA1+rE，则[答案](1)5(3)a1.510(4)见解析图第四节练习使用多用电表[学习目标]1．知道欧姆表的内部结构、测量原理以及刻度特点，掌握多用电表的使用方法．2．能够使用多用电表测量电压、电流及电阻，并能正确读数．3．掌握用多用电表测电压、电流和电阻的操作步骤，能够分析实验数据，会分析实验误差，提升实验数据处理能力和交流讨论能力．知识点一多用电表1．构造多用电表的核心是一只直流灵敏电流计G，即“表头”．表头与电阻、选择开关等组成不同的测量电路．2．多用电表测直流电流、电压的原理(1)表头与电阻串联组成测直流电压的分压电路．(2)表头与电阻并联组成测直流电流的分流电路．3．欧姆表测电阻的原理(1)原理：依据闭合电路欧姆定律制成，它是由电流表改装而成的．(2)内部构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成．如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝Er+Rg+R+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．当Rx＝r＋Rg＋R4．多用电表的外形图用多用电表测电阻时，要注意读数乘以倍率才是所测电阻的数值．知识点二多用电表的使用1．实验原理与设计如图所示是一种测量直流电流、电压和电阻的多用电表原理示意图．多用电表原理示意图用多用电表测直流电流和电压的原理，实质上就是我们学过的分流和分压原理．在图中，若将选择开关拨至触点“1”或“2”，可构成不同量程的电流表；若将选择开关拨至触点“3”或“4”，可构成不同量程的电压表；若将选择开关拨至触点“5”，可构成欧姆表．在图中，R6为可变电阻，称为调零电阻．2．实验步骤(1)用多用电表测量电路元件的电压值①按如图所示电路图连接实验器材，给小灯泡供电．②观察多用电表指针是否在零刻度．若不在零刻度，则用螺丝刀转动机械调零旋钮，使指针停于左端零刻度．③将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，使其量程大于小灯泡两端电压的估计值．④将两表笔分别接触灯泡两端的接线柱，读出小灯泡两端的电压．(2)用多用电表测量通过电路元件的电流值参照(1)中电路图，写出用多用电表测量小灯泡工作时电流值的实验步骤，并完成相关操作．(3)用多用电表测量电阻的电阻值①检查多用电表指针是否仍在左端零刻度．②估测待测电阻的电阻值，将多用电表的选择开关旋至合适倍率的欧姆挡．③将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处．④将表笔搭在待测电阻两端，读取被测电阻的阻值．⑤实验完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置或交流电压最高挡；若长期不用，应取出电池．3．多用电表使用的注意事项(1)测量前，先机械调零，再将红、黑表笔分别插入正、负测试笔插孔．(2)测量时，应把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，读数时，要读跟选择开关的挡位相应的刻度盘上的示数．(3)测电流、电压时，选择恰当的量程，使指针偏转到满刻度的12(4)测电阻时，先估测电阻阻值，将选择开关拨到适当倍率，将红、黑两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针恰好停在“欧姆挡”刻度线的零刻度处，然后将红、黑表笔搭在电阻两端，读取表盘指针所指欧姆挡刻度线的示数，电阻值等于示数乘以倍率．1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)欧姆表的红表笔接内部电源的负极． (√)(2)测电阻时，指针偏角很小，说明电阻很小． (×)(3)测电阻时，每次测电阻前都要进行欧姆调零． (×)2．填空如图所示为一正在测量中的多用电表表盘．(1)如果是用“×10”挡测量电阻，则读数为60Ω．(2)如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为7.2mA．(3)如果是用直流5V挡测量电压，则读数为3.60V．家电维修的师傅利用如图所示的一块多用电表便能检查出家用电器出现的各种故障，如电视机无光、无声，收音机收不到无线电信号，洗衣机不转等．请问多用电表有哪些用途？怎样用它判断一段有包皮的导线内部有无断点？提示：测电压、电流、电阻等；测其电阻，如电阻无限大则有断点，否则无．考点1多用电表的结构与原理1．多用电表的内部构造如图所示是简化的多用电表电路图．它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成．其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端．测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过转换开关接入与待测量相应的测量端．使用时，电路只有一部分起作用．2．多用电表测直流电流和电压的原理测直流电流和直流电压的原理，就是分流和分压原理，其中转换开关接1或2时测直流电流，其中接1时量程较大；接3或4时测直流电压，其中接电阻较大的一端时量程较大；转换开关接5时，测电阻．3．多用电表欧姆挡原理(1)“调零”原理：当红、黑表笔短接时(如图甲所示)，相当于被测电阻Rx＝0，调节R的阻值，使Er+Rg+R＝I甲乙当红、黑表笔不接触时(如图乙所示)，相当于被测电阻Rx→∞，电流表中没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位置是欧姆表刻度的“∞”点．(2)中值电阻：R＋Rg＋r是多用电表欧姆挡的内阻，当被测电阻Rx＝R＋Rg＋r时，通过表头的电流I＝ER+Rg(3)刻度不均匀：由I＝ER+Rg+r+Rx可以知道，不同的Rx对应不同的电流I，若在刻度盘上直接标出与电流I对应的电阻R【典例1】如图所示是欧姆表的工作原理图．(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下表中：电流刻度0200μA300μA500μA电阻刻度∞0(2)这只欧姆表的总内阻为______Ω，表针偏转到满刻度的13思路点拨：(1)电阻刻度值标的都是外电阻数值．(2)当电流表满偏时，此时对应外电阻为0，由闭合电路欧姆定律计算出的电阻为总内阻．[解析](1)对应电流“0”刻度的电阻刻度为“∞”，对应满偏电流“500μA”刻度的电阻刻度为“0”，所以调零时，由闭合电路的欧姆定律有：Ig＝E得欧姆表总内阻R内＝Rg＋r＋R0＝EI测量电阻Rx时有I＝E得Rx＝EI－R当I＝200μA时，Rx＝1.5V200当I′＝300μA时，Rx′＝1.5V300(2)当表针偏转到满刻度的13I″＝500μA3＝Rx″＝EI″－R[答案](1)4500Ω2000Ω(2)30006000掌握多用电表原理的两点注意(1)多用电表欧姆挡是根据闭合电路欧姆定律I＝ERx+R+Rg+r(2)R＋Rg＋r为欧姆表的内阻．[跟进训练]1．(多选)图为多用电表的电路原理图，A为公共接线柱，则正确的是()A．B接线柱接1、2都是电流挡，接1时量程更大B．B接线柱接3是欧姆挡C．B接线柱接4、5都是电压挡，接4时量程更大D．A接线柱应该与红表笔连接AB[B接线柱接1、2表头与电阻并联，电阻起分流作用，是电流挡，接到位置1时，并联的电阻阻值小，所以接位置1时的量程大，故A正确；B接线柱接3表头与电表中的电源相连接，是欧姆挡，故B正确；B接线柱接4、5表头与电阻串联，都是电压挡，电阻起分压作用，电阻越大，分压越大，量程越大，接4时量程更小，故C错误；电流都是从红表笔流入多用电表，B接线柱应该与红表笔连接，故D错误．]考点2多用电表的读数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．【典例2】如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针指示如图所示，则：(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，应选用的欧姆挡倍率是________(选填“×10”“×100”或“×1k”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的直流电流挡测量电流时，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的直流电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V．思路点拨：(1)测电阻时，读数要乘以对应的倍率．(2)测电流、电压时要注意不同的量程，对应着不同的精确度．[解析](1)欧姆表读数：对应刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1500Ω；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110估读(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，指针对应的读数为6.2V．[答案](1)1500×1k(2)30.8(30.7～30.9都正确)154(3)6.2[跟进训练]2．某实验兴趣小组为了研究电表的改装原理和练习使用多用电表，设计了如下实验．(1)图甲为某同学随意设计的电流表、电压表两用表的电路图，已知电流计G的量程是300mA，内阻是220Ω，电阻R1＝11Ω，R2＝100Ω，则选择开关接到________(选填“1”或“2”)时是电流表，电流表、电压表的量程分别是________A、________V．(2)某同学用多用电表测量电阻时采用“×100”倍率，结果多用电表表盘指针位置如图乙中虚线所示，为了测量更加准确，这时应该采用________(选填“×10”或“×1k”)倍率，换完倍率以后需要________，如果此时读数如实线所示，则读数是________Ω．(3)一个多用电表的电池用久了，电动势由1.5V降成1V，内阻r由1.5Ω变成5Ω，现用此电表欧姆调零后测量一未知电阻，测得Rx＝240Ω，则其真实值为________．[答案](1)16.3696(2)×10欧姆调零120(3)160Ω考点3科学探究：用多用电表测量电学量1．测电压、电流(1)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度处．若不指零，则可用螺丝刀进行机械调零．(2)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．(3)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，测量小灯泡两端的电压．(4)如图乙所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．甲乙2．测电阻(1)机械调零：使用前若表针没有停在左端刻度处，要用螺丝刀转动调零定位螺丝，使指针指零．(2)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．(3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端零刻度处．(4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，表针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值．(5)实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．【典例3】在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学连接的电路如图所示．①若旋转选择开关，使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________的电阻；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．(均选填“R1”“R2”或“R1和R2”)(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．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，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刻度的正中间，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，但测量值将略偏大思路点拨：(1)尖端对准直流电流挡时，由电路关系知R1与多用表串联，此时测流过R1的电流．(2)开关断开无外电源，此时测电阻．(3)使用多用电表时不能用双手捏住两表笔金属杆，测电阻时指针指在中央附近较准确．[解析](1)①多用电表作为电流表测电流时应与待测电阻串联，因此测的是通过R1的电流；②断开开关，两个电阻串联，此时多用电表作为欧姆表测量的是滑动变阻器R1接入电路的阻值与R2串联之后的总电阻；③滑动变阻器的滑片移到最左端时，R1无阻值接入，外电阻就剩R2，此时多用电表测的就是R2分得的电压或路端电压．(2)若双手捏住两表笔金属杆，测量值将是人体与待测电阻并联之后的总电阻，测量值将偏小，A选项错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，分两种情况：若偏转角过大，应减小倍率；若偏转角过小，应增大倍率，B选项错误；由于欧姆表刻度线右侧稀左侧密，选择“×10”倍率挡，在20与30刻度正中间的电阻值应小于250Ω且大于200Ω，C选项错误；只有D选项正确．[答案](1)①R1②R1和R2③R2(2)D多用电表的欧姆挡使用的三点注意(1)选择适当的挡位，选挡时若无法估计待测电阻的阻值，应将选择开关先旋到“×1”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角较小，再逐渐增大挡位，直到指针指在中值电阻附近为止．(2)每改变一次挡位，要重新进行欧姆调零，使用同一挡位测量不同的电阻时，无须重新调零．(3)测量待测电阻时要跟其他元件、电源断开．[跟进训练]3．某中学实验小组的同学在“练习使用多用电表”时，进行了如下的探究：(1)该小组的同学利用多用电表测量某蓄电池的电压时，下列操作过程正确的是________．A．欧姆调零→选择合适的挡位→红、黑表笔分别与蓄电池的正、负极相连接→读数B．机械调零→选择合适的挡位→红、黑表笔分别与蓄电池的正、负极相连接→读数C．选择合适的挡位→机械调零→红、黑表笔分别与蓄电池的负、正极相连接→读数D．选择合适的挡位→欧姆调零→红、黑表笔分别与蓄电池的负、正极相连接→读数(2)若该小组的同学想利用多用电表测量插孔的电压，如图甲所示，则应将旋钮扳到图乙中的________(填写挡位所对应的字母)挡位；经检查，操作无误并选择合适的挡位后，多用电表的指针位置如图丙所示，则该插孔的电压大小为________V．甲乙[答案](1)B(2)H2054．图甲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Ⓖ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，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×100Ω挡．(1)图甲中的A端与________(选填“红”或“黑”)色表笔相连接．(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________．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的零刻度处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的零刻度处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＋R2＝_____________________________________Ω，R4＝________Ω．(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示．若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为______________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为__________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为__________(结果均保留三位有效数字)．[解析](1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流的零刻度处，选项A错误；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的零刻度处，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．(3)根据题给条件可知：当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，RgR1+R2＝1-0.250.25＝3当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120Ω，两端电压为0.12V，由串联电路中电压与电阻成正比知，R4两端电压为0.88V，则R4电阻为880Ω．(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5mA，读数为1.50mA．若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100Ω＝1.10kΩ．若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5V，读数为3.00V．[答案](1)黑(2)B(3)160880(4)1.50mA1.10kΩ3.00V回归本节知识，自我完成以下问题：1．试写出多用电表表盘上机械调零旋钮和欧姆调零旋钮的作用．提示：用螺丝刀转动机械调零旋钮，使指针停在左端零刻度．测电阻时，先将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处．2．试写出测电阻的步骤．提示：测电阻时，先机械调零，再估测电阻阻值，将选择开关拨到适当倍率，将黑、红两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针恰好停在“欧姆挡”零刻度处，然后将红、黑表笔搭在电阻两端，读取表盘指针所指欧姆挡刻度线的示数，电阻值等于示数乘以倍率．课时分层作业(十三)练习使用多用电表题组一多用电表的构造与原理1．(多选)关于使用多用电表欧姆挡测电阻，下列说法正确的是()A．测量电路中某个电阻的阻值时，应该把该电阻与电路断开B．测量电阻时，若双手手指分别与两表笔金属部分接触，则会导致测量值偏大C．测量电阻时，若指针偏角较小，应换较大倍率后重新欧姆调零，再进行测量D．用多用电表欧姆挡可以直接测量带电电阻的阻值[答案]AC2．关于多用电表上的刻度，下列说法错误的是()A．直流电流刻度是均匀的B．电阻刻度是不均匀的C．交流电压刻度是均匀的D．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度相对应[答案]C3．如图为欧姆表的内部构造电路图．已知灵敏电流计的量程为Ig＝500μA，电源的电动势为E＝1.5V，则将表盘上的电流值所对应的电阻的刻度值填入下表：电流/μA050100200250300400500电阻/Ω∞0该欧姆表的内电阻为________Ω，当欧姆表的指针偏转角度为表盘的13[解析]对应电流“0”刻度和满偏电流“500μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”．由闭合电路欧姆定律得，欧姆调零时，Ig＝ERg+r+R0，所以欧姆表的内阻R内＝Rg＋r＋R0＝EIg＝3000Ω．测量电阻Rx时，I＝ER内+Rx，Rx＝EI－R内，当I＝50μA时，Rx＝1.550×10-6Ω－3000Ω＝3×104Ω－3×103Ω＝2.7×104Ω，同理可求出100μA、200μA、250μA、300μA、400μA对应的电阻分别为1.2×104Ω、4.5×103Ω、3×103Ω、2×[答案]2.7×1041.2×1044.5×1033×1032×10375030006000题组二多用电表的读数4．(多选)关于多用电表表盘上的刻度，下列说法正确的是()A．电阻刻度不均匀且左密右疏B．直流电流表的刻度和直流电压表的刻度都是均匀的，可以共用一个刻度C．电阻刻度线是均匀的，且每一挡的测量范围都是0～∞D．直流电流表的刻度和电阻的刻度可共用一个AB[多用电表欧姆挡刻度是不均匀的，且刻度值越大刻度越密，A正确，C错误；直流电流表与直流电压表刻度都是均匀的，可以共用，B正确，D错误．]5．根据欧姆表的工作原理回答问题：某同学在测量某一定值电阻的阻值时，他分别用“×1”“×10”“×100”的挡位进行了测量，其中指针在表盘的偏转情况如图所示．如果欧姆表的指针偏转如A所示，则该同学选用的是________挡，如果欧姆表的指针偏转如B所示，则该同学选用的是________挡，如果欧姆表的指针偏转如C所示，则该同学选用的是________挡，该同学进行的三次操作中，最精确的操作是选用________挡，被测电阻阻值约为________．[答案]×1×10×100×10300Ω题组三科学探究：用多用电表测量电学量6．多用电表在选择不同的挡位时，在电路中有不同的连接方式，则下列说法正确的是()①②③④A．当多用电表调至电压挡时按电路图①连接，然后闭合开关B．当多用电表调至电流挡时按电路图②连接，然后闭合开关C．当多用电表调至欧姆挡时按电路图③连接，然后闭合开关D．当用多用电表测量二极管的反向电阻时，按电路图④连接[答案]B7．用多用电表测直流电压U和测电阻R时，若红表笔插入多用电表的正(＋)插孔，则()A．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B．测电压、测电阻时电流均从红表笔流入多用电表C．测电压、测电阻时电流均从红表笔流出多用电表D．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[答案]B8．由欧姆表的构造和工作原理可知，下列选项正确的是()A．表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度线越疏B．测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，应使指针指在电阻为0刻度处C．用欧姆表测电阻时，指针偏角越小，测量的误差越小D．用欧姆表测电阻时，电流从红表笔流出[答案]B9．如图所示是某同学连接的实验实物图，合上开关S后，发现灯A、B都不亮．他采用下列两种方法检查故障：(1)用多用电表的直流电压挡进行检查：①那么选择开关应置于下列量程的________挡．(用字母序号表示)A．2.5VB．10VC．50VD．250V②在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触______(选填“a”或“b”)．③该同学测试结果如表所示，根据测试结果，可以判定故障是________(只有下列中的某一项有故障)．测试点电压表示数a、b有示数c、b有示数c、d无示数d、f有示数A．灯A断路 B．灯B短路C．c、d段断路 D．d、f段断路(2)用欧姆挡检查：①测试前，应将开关S________(选填“断开”或“闭合”)．②测量结果如下表所示，由此可以断定故障是________．测试点表头指针示数c、d有示数e、f有示数d、e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[解析](1)①用多用电表的直流电压挡进行测量时，实质上是用电压表测量，而电压表内阻很大，当并联在断路处(设有一处发生断路)时，电压表示数应为电源电压，因此，用多用电表的直流电压挡检查电路时，电压表的量程必须大于电源电压，为了使示数明显，选择量程不宜过大，而电源电压约为6V，故选10V量程即可．②测试时红表笔应接电势高的a点．③因合上开关S后，A、B灯都不亮，又只有某一项有故障，所以只可能发生断路的故障．根据测试结果，a、b间有示数，说明a→电源→b完好；c、b间有示数，说明c→a→电源→b完好；d、f有示数，说明d→c→a→电源→b→f完好；c、d无示数，结合以上分析可知d、f段断路．(2)①用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开．②根据测试结果，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e时电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路．[答案](1)①B②a③D(2)①断开②D第五节家庭电路与安全用电[学习目标]1．知道常见的家用电器、总空气开关和电能表，了解其工作原理．知道家庭电路的组成，能解释相关的现象．2．理解总空气开关和电能表在电路中的作用，能根据实际用电功率选择合适的电能表等，学会科学用电．3．能体会科技发展对人类生活和社会发展的影响，能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际，知道保护环境、科学用电的重要意义．知识点一家庭用电1．家用电器(1)简称家电，包括电视机、空调机、电冰箱、洗衣机、录像机、音响系统、微波炉、电磁炉、电热水壶、电饭煲、电风扇、电暖器等．(2)家电的总体发展趋势是逐步实现数字化、智能化和网络化．(3)家电一般包含控制部分、工作部分和安全部分．控制部分用于控制家电的运转，工作部分是实现家电功能的核心，安全部分则用于防止各种原因损害家电或者造成事故．2．家庭电路的组成一般由供电线路、电能表、总开关、保险设备、插座、导线、用电器等组成，如图所示．家庭电路示意图3．电能表供电线路在接其他元件之前，首先接在电能表上．电能表用来测量用户在一定时间内消耗的电能．4．总空气开关空气开关又叫空气断路器，是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的装置．总空气开关安装在电能表之后，专线空气开关之前．5．插座在家庭电路中插座是为了给可移动电器供电，分为固定插座和可移动插座，又可分为两孔插座和三孔插座，三孔插座的两个孔分别接火线和零线，另一孔是接地的，这样在把三脚插头插入时，会把用电器的金属外壳和大地连接起来．6．用电器各用电器之间并联连接，使各用电器两端的电压均为220V，用电器的控制开关要接在火线上，不允许接在零线上，大功率家电需要用专线连接．空气断路器及触电保护器，都对用电安全有重大作用，因而电路中必须安装．知识点二安全用电和节约用电1．安全用电(1)电能表和供电导线应与所用的家电匹配．(2)为安全起见，最好使用固定插座．(3)电源插头应该与插座匹配．(4)使用三脚插头的电器比两脚插头的电器更安全．2．节约用电与环境保护(1)节约用电家用电器的选择要根据家庭人口和实际需要，不要盲目地追求大型化；应该参考能效标识，选择高能效节能产品，减少能源消耗和对环境的污染；合理配置照明电器，尽量选用发光效率高的节能光源．家电的使用应符合节约用电的原则，养成良好习惯，例如电器停止使用时要及时切断电源等．(2)环境保护科学地回收和循环利用被淘汰的家电，既可以减少环境污染，又能产生良好的经济效益．1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)触电保护器可检测到触电或漏电． (√)(2)选择熔丝时，应该使它的额定电流等于或稍小于电路的最大正常工作电流． (×)(3)在选择电线时，应该使电线的安全电流稍大于最大正常工作电流． (√)2．填空小明家的限电器允许通过的最大电流是10A，他家有2个标有“220V40W”的日光灯，4只标有“220V15W”的灯泡，1个标有“220V1000W”的热水器，1台合计起来有160W的电脑，1台制冷时耗电为140W的电冰箱，1台耗电为80W的电视机，1台标有“220V1200W”的空调．由此可知：小明家的这些用电器不可以(选填“可以”或“不可以”)同时使用．如图所示为常用的插座，上面为两孔插座，下面为三孔插座．试探究：什么情况下要求用三孔插座？提示：三孔插座一般是用于金属外壳的用电器，比如冰箱等．金属外壳导电，有时由于漏电，使金属外壳上带电，很容易伤人，用三孔插座可以接地线，把漏的电导走，更安全．考点1家庭电路组成1．一般组成框图2．进户线(1)火线：火线跟零线间的电压是220V．(2)零线：零线是与大地相连的，正常情况下零线跟大地之间的电压是0V．(3)地线：在家庭电路中直接与大地相通的导线，这是为了安全另外加接的．火线与地线之间的电压是220V，零线与地线之间的电压是0V．3．电功的国际单位是焦耳(J)，焦耳这个单位太小，通常用较大的单位千瓦时(kW·h)，1kW·h＝3.6×106J．千瓦时俗称度．【典例1】某家庭电路简化后如图所示，下列说法正确的是()A．a线是零线，b线是火线B．电能表是测量用电器总功率的C．电路中的用电器都是并联在电路中的D．三孔插座中上边的那个孔可以不接地C[用电器的开关应该接在火线上，所以和开关相连的那根线是火线，即a线是火线，b线是零线，故A错误；电能表是测量电路中消耗的电能的仪器，不是测量电功率的，故B错误；家庭电路中各个用电器是并联的关系，故C正确；三孔插座的上边的那个孔必须接地，防止带有金属外壳的用电器漏电时发生触电事故，故D错误．][跟进训练]1．如图所示，闭合开关S后，发现电灯L不亮，且保险丝没有熔断．某同学测试灯头的两根电线C、D，发现这两处都能使测电笔的氖管发光，再用测电笔测试火线A和零线B时，氖管在测火线A时能发光，在测零线B时不发光．那么可以判定故障是()A．火线和零线短路B．电灯L短路C．电线AC段某处断路D．电线BD段某处断路[答案]D考点2安全用电及节约用电1．家庭安全用电必须注意以下几点(1)高度重视，谨防触电：接触、搬运电器时头脑中要时刻想着避免触电，不能大意，要定期检查用电器的插头，大功率用电器的插头极易因过热而损坏，更要注意．(2)避免短路：短路时电路中的电流非常大，轻则电源、电线烧毁，重则发生火灾，酿成大祸．从插座拔出插头时要手握插头，切勿用力拉扯电线，以免电线绝缘皮破损或插座接头脱落，形成短路．(3)电器金属外壳应该接地线，容易潮湿的电器如洗衣机等更要接地．(4)不要在同一插座上同时使用多个大功率的用电器，以免流过插座的电流太大，容易引起火灾．(5)不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等．2．节约用电(1)养成良好的用电习惯，记住随手关闭不使用的用电器．(2)节约用电，坚持可持续发展．3．常见故障处理(1)短路故障的处理：查明短路原因并排除故障后换上同样的熔丝，绝对不能换用比原来粗的熔丝或者其他材料的金属丝．(2)断路故障的处理：一般情况是接线螺丝松脱、电线接头处接触不良、导线断裂等．在确认电源没有停电的情况下，可以使用测电笔逐段排查断路点．使用测电笔时要注意安全，手绝对不能接触笔尖的金属部分．(3)漏电故障的处理：仔细检查灯座、吊线盒、开关、插座等容易漏电处，再检查电线连接处、电线穿墙处、电线转弯处等电线绝缘层容易受损的部位．【典例2】现代家庭电