第7讲 实验：用多用电表测量电学中的物理量

第九章

恒定电流第7讲

实验：用多用电表测量电学中的物理量目录123考点一多用电表的原理考点二多用电表的使用和读数考点三利用多用电表探测黑箱内元件、检测电路故障课时作业4考点一多用电表的原理2．多用电表的原理多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，如图所示，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用。如图中1、2为电流测量端，其中接1为大量程；5、6为电压测量端，其中接6为大量程；3、4为电阻测量端，其中接4为大倍率。测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过选择开关接入与待测量相对应的测量端。例1某同学欲将内阻为98．5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999．9Ω)，干电池(E＝1．5V，r＝1．5Ω)，红、黑表笔和导线若干。(1)欧姆表设计将图a中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为______Ω；滑动变阻器选_____(填“R1”或“R2”)。答案：如图所示。900R1(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图b所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为______、_____。(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_____kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图c所示，则电阻箱接入的阻值为___________Ω。455035000．0(3)使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处。电阻箱的阻值为(0．1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1000×5＋10000×3)Ω＝35000．0Ω。例2某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头(量程100μA，内阻900Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999．9Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99999．9Ω)；导线若干。要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡。回答下列问题：(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。(2)电阻箱的阻值R1＝_____Ω；R2＝______Ω。(保留到个位)答案：如图所示。1002910考点二多用电表的使用和读数一、实验原理1．认识多用电表多用电表可以用来测电流、电压和电阻，如图甲所示是一种多用电表的外形图，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的区域及量程。(1)表盘：共有三行刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的，其刻度是不均匀的，从右向左越来越密；中间的刻度线用于测直流电流、直流电压和交变电压，其刻度是均匀分布的；最下面一条刻度线左侧标有“2．5V～”，是交流2．5V专用，其刻度是不均匀的。(2)选择开关：周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流；当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻。(3)插孔及调零旋钮①一对正、负插孔通过表笔与待测元件相连，红表笔插“＋”插孔，黑表笔插“－”插孔。②指针定位螺丝，即机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针(在不接入电路中时)指在左端“0”刻线。③欧姆调零旋钮，测电阻之前，用它可进行欧姆调零。2．二极管的单向导电性(1)二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图乙所示。(2)二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当电流从正极流入时，它的电阻比较小；当电流从正极流出时，它的电阻比较大。二、实验器材多用电表、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。三、实验步骤1．观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。2．检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。4．测小灯泡的电压和电流(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，测小灯泡两端的电压。(2)按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。5．测定值电阻的阻值(1)根据定值电阻的阻值标定值，选择欧姆挡合适的挡位倍率。(2)短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度处，然后断开表笔，再使指针指向∞刻度处。(3)将两表笔分别接触待测电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较。6．用欧姆挡判断二极管的正、负极将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。7．测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。四、数据处理1．测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0．1、0．01、0．001等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为2、0．2、0．02、0．002等，或5、0．5、0．05、0．005等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可，并按二分之一或五分之一估读，即把最小刻度分成二等份或五等份，观察判断指针靠近哪一个等分线，进而估读到该等分线对应的数值。五、误差分析1．偶然误差(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差。(2)由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当倍率挡位，使指针指在中值附近。(3)读数时的观察易造成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。2．系统误差(1)电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真

实值。六、注意事项1．使用前要机械调零。2．两表笔在使用时，电流总是“红进”“黑出”。3．选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流还是电阻，还要分清是交流还是直流。4．电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。5．刻度线有三行：上为电阻专用，中间为直流电流、直流电压、交流电压共用，下为交流电压2．5V专用。6．测电阻时(1)待测电阻与电路、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，不能指在中值附近时需换挡。在不知道待测电阻的估计值时，应先从中等倍率开始试测，指针偏角太小，换大倍率挡；指针偏角太大，换小倍率挡。(4)每换一次挡位必须重新欧姆调零。(5)读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。7．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3

(1)用如图甲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：①旋动部件____，使指针对准电流的“0”刻线。②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。③将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件___，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)。ST0刻线④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤。并按________的顺序进行操作，再完成读数测量。A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准ADC(2)如图乙所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为_______Ω；若测的是直流电流，用的是100mA的量程，指针所示电流值为_____mA；若测的是直流电压，用的是50V量程，则指针所示的电压值为________V。17004723．4解析

(1)使用前要进行机械调零，使指针指向左边电流的零刻度处，使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零，使指针指向右边电阻的零刻度处。由于测量时，指针从无穷大电阻值开始偏转，偏角过小，说明须增大倍率，使指针指向欧姆表中间刻度附近。(2)若用“×100”挡测电阻，指针读数为17．0×100Ω＝1700Ω。若用量程100mA测直流电流，看中排刻度线，此时最小刻度是2mA，要估读到最小刻度的同一位，并按二分之一估读，指针靠近46mA和48mA的“中间线”，所以读数为47mA。若用量程50V测直流电压，看中排刻度线，此时最小刻度是1V，要估读到最小刻度的下一位，读数为23．4V。考点三

利用多用电表探测黑箱内元件、检测电路故障1．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。2．多用电表对电路故障的检测(1)若电路中只有断路故障，且只有一处，断路故障的检测方法①用直流电压挡a．将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源通路，若电压表示数为零，说明电源断路。b．在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断路。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用欧姆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(或有电流)说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。(2)若电路中只有短路故障，且只有一处，短路故障的检测方法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未被短路或未完全被短路。然后将电压表逐一接到各元件两端，根据电压表示数是否为零，判断各元件是否被短路。例4

“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电子元件，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“×100”挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图甲所示。(1)第一步测量结果表明盒内______________。不存在电源(2)图乙给出了图甲(1)和图甲(2)中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω，图丙给出了图甲(3)中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是______Ω。1200500(3)请在图丁的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。答案：如图所示。解析

(1)使用电压挡进行测量，目的是看盒子内部是否有电源，由于指针不发生偏转，因此盒子内部无电源。(2)题图乙示数为12×100Ω＝1200Ω，题图丙示数为5×100Ω＝500Ω。(3)使用欧姆挡进行测量时，注意黑表笔是和内部电源的正极相连的，观察题图甲中的(1)(2)可知：在测量b、c之间元件的电阻时，对两个接线柱进行正、反向测量，其阻值相同，说明b、c之间接有一个定值电阻；观察题图甲中的(3)(4)可知：在测量a、c之间元件的电阻时，黑表笔接c时电阻很小，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；观察题图甲中的(5)(6)可知：与观察题图甲中(3)(4)同理，a、b之间有二极管，b接二极管正极；而且a、b之间正向阻值大于a、c之间正向阻值，则a、b之间为电阻与二极管串联。因此盒内元件及连接情况如图所示。例5如图是某同学连接的实验实物图，A、B灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查。(1)应用多用电表的直流挡进行检查，选择开关置于10V挡。该同学测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触______(填“a”或“b”)。根据测试结果，可判定故障是______。A．灯A短路 B．灯B短路C．cd段断路 D．df段断路a表1测试点电压示数a、b有示数b、c有示数c、d无示数d、f有示数D(2)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的故障是_____。A．灯A断路 B．灯B短路C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路BD表2测试点指针偏转情况c、dd、ee、f解析

(1)应用多用电表判断电路故障，首先要正确使用多用电表，对多用电表而言，电流应从红表笔流入该表内，由题图能看出a点接电源正极，电势高于b点电势，所以红表笔应接触a。由表1可知，a、b间，b、c间，d、f间均有示数，c、d间无示数，说明d、f之外路段无断路，且d、f间有电阻，而灯不亮，则d、f间有断路，C错误，D正确；至于灯A、灯B是否短路，则无法判断，A、B错误。表1测试点电压示数a、b有示数b、c有示数c、d无示数d、f有示数(2)由表2可知，c、d间有一定的电阻但不是很大，灯A既不短路也不断路，A、C错误；d、e间存在很大电阻，表明d、e间导线断路，D正确；e、f间电阻为零，则灯B短路，B正确。表2测试点指针偏转情况c、dd、ee、f课时作业1．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，此时测的是通过______的电流；(填元件代号，下同)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，此时测的是_____两端的电压。R1R1和R2R2(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，下列说法正确的是______。A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏小B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量C．选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值等于2500ΩD．更换待测电阻后，必须重新进行欧姆调零A解析：(1)①多用电表调至直流电流挡，与滑动变阻器串联，测的是通过滑动变阻器R1的电流；②断开电路中的开关，多用电表调至欧姆挡，接在R1与R2串联电路的两端，测的是串联部分的总电阻；③多用电表调至电压挡，滑动变阻器的滑片移至最左端，滑动变阻器相当于导线，多用电表与电阻R2并联，测的是R2两端的电压。(2)双手捏住两表笔金属杆，人体与电阻并联，总电阻减小，测量值偏小，故A正确；测量时若发现指针向右偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，若向左偏离中央刻度过大，则必须增大倍率，重新欧姆调零后再进行测量，故B错误；欧姆表刻度是左密右疏，选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于2500Ω，大于2000Ω，故C错误；更换待测电阻后，若不更换倍率，则不必重新进行欧姆调零，若更换倍率，则必须重新进行欧姆调零，故D错误。2．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

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个挡位分别为：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a中的A端与______(填“红”或“黑”)色表笔相连接。黑(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B(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b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)1608801．47mA1．10kΩ2．95V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“0”位置，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“0”位置，B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，C错误。(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1．47mA。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2．95V。3．(2025·湖南省永州市高三上10月监测)“黑匣子”一部分电路装在一个小盒子里，盒子内部由两个定值电阻连接而成，并且跟盒外的三根引出线相连接，如图1所示。将多用电表的选择开关旋转置于欧姆挡“×10”挡，测量a、b间电阻时，指针位于如图2所示甲位置，则Rab＝_____Ω；测量a、c间电阻时，指针位于图中乙位置，则Rac＝_____Ω；测量b、c间电阻时，指针位于图中丙位置，则Rbc＝_____Ω。请在图1中画出小盒子内部的电路结构，并标明每个电阻的阻值。300200100答案：如图所示。解析：选择开关置于欧姆挡的“×10”挡，由图2所示表盘可知，指针位于甲位置时，测量结果为Rab＝30×10Ω＝300Ω；指针位于乙位置时，测量结果为Rac＝20×10Ω＝200Ω；指针位于丙位置时，测量结果为Rbc＝10×10Ω＝100Ω。由Rab＝Rac＋Rbc可知，小盒子内部电路结构图如图所示。4．利用如图1所示装置进行实验，闭合开关后发现小灯泡不发光，经检查接线均良好，现使用多用电表进一步检测电路故障。(1)使用多用电表的欧姆挡“×1挡”检测小灯泡是否发生故障。操作时，将电路断开，多用电表两表笔与小灯泡两端接触。若指针如图2中a所示，可判断小灯泡发生_______(填“短路”或“断路”)故障；若指针如图2中b所示，可判断小灯泡是完好的，电阻读数为_____Ω。短路6(2)使用多用电表的“2．5V直流电压挡”检测电路故障。保持开关闭合，下列检测结果说明开关可能出现断路故障的是________。A．将多用电表红、黑表笔分别接触A、B，电压表读数接近1．5VB．将多用电表红、黑表笔分别接触C、D，电压表读数接近1．5VC．将多用电表红、黑表笔分别接触E、F，电压表读数接近1．5VB解析：(1)多用电表指针如图2中a所示，代表所测小灯泡阻值为零，可判断小灯泡短路。多用电表指针如图2中b所示时，因所选欧姆挡倍率为“×1挡”，则电阻读数为R＝6×1Ω＝6Ω。(2)红、黑表笔分别接触A、B，电压表接近1．5V，说明干电池是好的，但无法据此判断开关出现断路故障，故A错误；红、黑表笔分别接触C、D，电压表读数接近1．5V，如果开关没有断路，则电压表被短路，读数应为零，而此时却有读数，说明开关可能出现断路故障，故B正确；红、黑表笔分别接触E、F，电压表读数接近1．5V，说明E点和电源正极之间是通路，则此时开关不可能断路，故C错误。5．(2024·浙江6月选考)在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中:(1)用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极，选用×100挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用________挡(选填“×10”或“×1k”)重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管________(选填“正极”或“负极”)。×1k负极(2)图A是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接____接线柱(选填“a”、“b”、“c”或“d”)，Q应连接_____接线柱(选填“a”、“b”、“c”或“d”)。某次选用多用电表量程为50mA挡测量，指针如图B所示，则电流I＝________mA。ad45．0(3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图C所示，说明该二极管是____