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  • 2021-05-24 发布

【物理】2020届一轮复习人教版第七章实验九练习使用多用电表学案(江苏专用)

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实验九 练习使用多用电表 一、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)‎ ‎1.构造:‎ 如图1所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.‎ 图1‎ 欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联.‎ 外部:接被测电阻Rx.‎ 全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx.‎ ‎2.工作原理:‎ 闭合电路欧姆定律,I=.‎ ‎3.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=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻.‎ 二、多用电表 ‎1.功能: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.结构:外形如图2所示:(1)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.‎ 图2‎ ‎(2)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).‎ 三、二极管的单向导电性 ‎1.晶体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3甲所示.‎ 图3‎ ‎2.晶体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).当给二极管加正向电压时,它的电阻很小,电路导通,如图乙所示;当给二极管加反向电压时,它的电阻很大,电路截止,如图丙所示.‎ ‎3.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.‎ 四、练习使用多用电表 ‎1.实验器材 多用电表、电学黑箱、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.‎ ‎2.实验步骤 ‎(1)观察:观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.‎ ‎(2)机械调零:检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置.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)测量小灯泡的电压和电流.‎ ‎①按如图4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.‎ 图4‎ ‎②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.‎ ‎(5)测量定值电阻 ‎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,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆表的“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.‎ ‎3.注意事项 ‎(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”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,可用表盘下边中间的指针定位螺丝调整;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,可用欧姆调零旋钮调整.‎ ‎(3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,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,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.‎ ‎(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件及电源断开,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.‎ ‎(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.‎ 命题点一 多用电表的基本使用方法 例1 (2018·盐城市三模)小明测量LED(发光二极管)在额定电压(2.5 V)时的电阻.‎ 他选择的器材有:滑动变阻器(0~10 Ω);电压表(量程3 V,内阻3 kΩ);电动势为3.0 V的电源;多用电表(电流挡:量程1 mA,内阻40 Ω;量程10 mA,内阻4 Ω;量程100 mA,内阻0.4 Ω).‎ ‎(1) 在判断LED极性时,小明先将多用电表选择开关旋至“×10”挡,调节好多用电表,将二极管两极与表笔相接,多用电表的示数如图5甲所示时,多用电表红表笔(插在A孔中)与二极管的________(选填“正”或“负”)极相接触.‎ 图5‎ ‎(2)再将多用电表的选择开关旋至“100 mA”挡,将其接入图乙所示电路.多用电表红表笔应与________(选填“1”或“2”)连接.‎ ‎(3)闭合开关,移动滑片,电压表示数为2.50 V时,多用电表示数为8 mA,则该LED在额定电压时的电阻为________ Ω.‎ ‎(4)为了更准确地测出LED在额定电压时的电阻,在不更换实验器材的条件下,对小明的实验提出两点改进建议:①____________________;②__________________________________.‎ 答案 (1)负 (2)2 (3)312.5 ‎ ‎(4)①将多用电表的选择开关旋至“10 mA”测量电流 ‎②改用多用电表(电流挡)内接法 ‎ 变式1 用如图6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6‎ ‎(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”).‎ ‎(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,请从下列选项中选出合理的步骤,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“×1 k”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 ‎(5)如图7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;测直流电流时,用的是100 mA的量程,指针所示电流值为______ mA;测直流电压时,用的是50 V量程,则指针所示的电压值为________ V.‎ 图7‎ 答案 (1)S (3)T 0刻线 (4)ADC (5)1 700 47 23.5‎ 解析 (1)机械调零应旋动S,使指针对准电流的“0”刻线.‎ ‎(3)欧姆调零应旋动T,使指针对准电阻的“0刻线”.‎ ‎(4)指针偏转角度小,说明待测电阻大,所选倍率小,应改选更大的倍率,重新进行欧姆调零,所以应按ADC顺序操作.‎ ‎(5)欧姆表读数=刻度盘读数×倍率=17×100 Ω=1 700 Ω;100 mA的量程时的读数为:47 mA;选用量程为50 V的电压挡,读数选取中间刻度第二排,读数为:23.5 V.‎ 命题点二 用多用电表进行故障分析 ‎1.故障特点 ‎(1)断路特点:表现为路端电压不为零而电流为零;‎ ‎(2)短路特点:用电器或电阻发生短路,表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零.‎ ‎2.检查方法 ‎(1)电压表检测:如果电压表示数为零,则说明可能在并联路段之外有断路,或并联路段短路;‎ ‎(2)电流表检测:当电路中接有电源时,可用电流表测量各部分电路上的电流,通过对电流值的分析,可以确定故障的位置.在运用电流表检测时,一定要注意电流表的极性和量程;‎ ‎(3)欧姆表检测:当测量值很大时,表示该处断路;当测量值很小或为零时,表示该处短路.在运用欧姆表检测时,被检测元件应与电路断开;‎ ‎(4)假设法:将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生某种故障,运用闭合电路或部分电路的欧姆定律进行推理.‎ 例2 在如图8甲所示的电路中,4节干电池串联,小灯泡A、B的规格均为“3.8 V,0.3 A”.合上开关S后,无论怎样移动滑片,A、B灯都不亮.‎ 图8‎ ‎(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________挡较为合适(用字母序号表示);‎ A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V ‎②测得c、d间电压约为5.8 V,e、f间电压为0,则仅有的一处故障是________.‎ A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯被短路 ‎(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“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________间电阻.根据小灯泡的规格计算出的电阻为________ Ω.‎ 答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②6 e、f 12.7‎ 解析 (1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V,电压表量程应选10 V,B正确.②灯泡不亮,说明电路断路或短路,电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势,说明有电流通过电压表,c、d间以外其他部分电路接通,电压表接e、f时无示数,说明c、d间灯泡断路,A正确.‎ ‎(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开,故填“断开”.②温度高时灯丝的电阻大,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的电阻).欧姆表读数为6 Ω.由于A灯泡断路,c、d间电阻无穷大,而欧姆表示数为6 Ω,说明测量的应该是e、f间电阻.由R=可求得电阻为12.7 Ω.‎ 命题点三 多用电表的创新性使用 多用电表当欧姆表使用时内有电源,往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等,常涉及的变形有:‎ ‎1.与电压表串联形成闭合电路,则E=U+·r,从而计算得到E.‎ ‎2.与电流表串联形成闭合电路,则E=I(RA+r),从而计算得到E.‎ 例3 (2018·苏州市模拟)小明同学学过“练习使用多用电表”后想进一步研究多用电表的有关问题.‎ ‎(1)他先用多用电表测量某元件的电阻,操作如下:先选用欧姆表“×100”倍率挡开始测量,发现指针偏角过小,则应换用________(选填“×10”或“×1 k”)挡;换挡后必须将红表笔和黑表笔________,调零后再重新测量.‎ ‎(2)为了弄清欧姆表有关问题,小明查阅资料后发现,欧姆表内部电路可等效为:一个无内阻的电源、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路,如图9甲所示.为了测定该欧姆表电源的电动势和“×1 k”挡位的内电阻,他设计了如图乙所示的测量电路.‎ 图9‎ ‎①将上述调零后的欧姆表接入电路时,红表笔应和________(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端.‎ ‎②将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使欧姆表的示数如图丙所示,这时电压表的示数如图丁所示.欧姆表和电压表的读数分别为________ Ω和________ V.‎ ‎③调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读数分别为12 ‎ kΩ和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为________ kΩ.‎ ‎④根据前面的实验数据计算可得,此多用电表等效电源的电动势为______ V,该电阻挡的内电阻为______ kΩ.‎ 答案 (1) ×1k 短接 (2)①1 ②1.5×104 3.60 ③12 ④9.00 15‎ 变式2 (2018·南京师大附中5月模拟)(1)如图10甲所示为某多用电表内部简化电路图,作为电流表使用时,选择开关S应接________(选填“1”“2”“3”“4”或“5”)量程较大.‎ 图10‎ ‎(2)某同学想通过多用电表的欧姆挡测量量程为3 V的电压表内阻(如图乙),主要步骤如下:‎ ‎①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上;‎ ‎②把两表笔相接触,旋转欧姆调零旋钮,使指针指在电阻零刻度处;‎ ‎③把红表笔与待测电压表________(选填“正”或“负”)接线柱相接,黑表笔与另一接线柱相连,发现这时指针偏转角度很小;‎ ‎④换用________(选填“×10”或“×1 k”)欧姆挡重新调零后测量,发现这时指针偏转适中,记下电阻数值;‎ ‎⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔,把多用电表放回桌上原处,实验完毕.‎ ‎(3)实验中(如图11)某同学读出欧姆表的读数为______ Ω,这时电压表读数为________ V.‎ ‎(4)请你求出欧姆表内部电源电动势为________ V.(保留两位有效数字)‎ 图11‎ 答案 (1)1 (2)③负 ④×1 k (3)4×104 2.20 (4)3.0‎ 解析 (1)当作电流表使用时,电阻应和电表并联分流,故连接1和2时为电流表,根据欧姆定律可知并联支路的电压相等,并联支路的电阻越大,分流越小,故当接1时量程最大;‎ ‎(2)③根据“红进黑出”原理,即电流从红表笔流进可知红表笔接电压表的负极;‎ ‎④欧姆表在测量电阻时指针从无穷大处开始偏转,故欧姆表指针偏转很小,说明被测电阻大,挡位应提升一级,即换×1 k挡测量;‎ ‎(3)欧姆表的读数为RV=40×1 000 Ω=4×104 Ω;电压表最小分度值为0.1 V,故读数为2.20 V;‎ ‎(4)根据(3)采用的挡位可知中值电阻即欧姆表内阻为r=1.5×104 Ω,根据闭合电路欧姆定律可得2.20=E=E,解得E≈3.0 V.‎ ‎1.(2018·镇江市模拟)(1)图12甲是某只多用电表的表盘示意图,当用“×10”欧姆挡测量某定值电阻的阻值时,其指针位置如图甲中①所示,其示数为________ Ω;当用“0~10 V”量程测量电压时,其指针位置如图甲中②所示,其示数为________ V.‎ 图12‎ ‎(2)图乙中螺旋测微器的示数为________ mm;图丙中游标卡尺的示数为________ mm.‎ 答案 (1)30 4.6 (2)9.195(在9.192~9.198之间均可) 7.6‎ ‎2.(2018·锦屏中学模拟)多用电表表头的示意图如图13所示,在正确操作的情况下:‎ 图13‎ ‎(1)若选择开关的位置如箭头a所示,则测量的物理量是________,测量结果为________.‎ ‎(2)若选择开关的位置如箭头b所示,则测量的物理量是________,测量结果为________.‎ ‎(3)若选择开关的位置如箭头c所示,则测量的物理量是________,测量结果为________.‎ ‎(4)若选择开关的位置如箭头c所示,正确操作后发现指针向右偏的偏转角很小,那么接下来的正确操作步骤应该为:_____________________________________________.‎ ‎(5)全部测量结束后,应将选择开关拨到________挡或者________.‎ ‎(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从________(填“红”或“黑”)色表笔经________(填“正”或“负”)插孔流入电表.‎ 答案 (1)直流电压 1.16 V (2)直流电流 46 mA ‎(3)电阻 1.7 kΩ (4)选用欧姆表“×1 k”倍率,重新欧姆调零,将红、黑表笔分别接触被测电阻的两根引线,读出指针所指刻度,再乘以倍率得测量值 (5)OFF 交流电压500 V挡 ‎ ‎(6)红 正 ‎3.(2018·盐城市、东台市模拟)如图14甲所示,指针式多用电表欧姆挡的内部电路是由直流电源、调零电阻和表头相串联而成,现设计一个实验,测量多用电表“×1 Ω”挡的内部电源的电动势和内部总电阻.给定的器材有:待测多用电表,量程为100 mA的电流表,最大电阻为20 Ω的滑动变阻器,鳄鱼夹,开关,导线若干.实验过程如下:‎ 图14‎ ‎(1)实验前将多用电表调至“×1 Ω”挡,将红、黑表笔短接,调节旋钮,使指针指在________(选填“电阻”或“电流”)的零刻度;‎ ‎(2)用鳄鱼夹将红、黑表笔固定在图甲的两接线柱上,请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整;‎ ‎(3)调节滑动变阻器,读出多用电表示数R、毫安表示数I,求出电流倒数,记录在下面的表格中,‎ 请根据表格数据在图乙的坐标系中描点作图;‎ R/Ω ‎4‎ ‎7‎ ‎10‎ ‎14‎ ‎18‎ ‎20‎ I/(×10-3 A)‎ ‎78.0‎ ‎67.0‎ ‎60.0‎ ‎52.0‎ ‎45.0‎ ‎43.0‎ /A-1‎ ‎12.8‎ ‎14.9‎ ‎16.7‎ ‎19.2‎ ‎22.2‎ ‎23.3‎ ‎(4)请通过图线求出多用电表内部电源的电动势为________ V;内部总电阻为________ Ω(结果均保留三位有效数字);‎ ‎(5)电流表存在一定的内阻,这对实验结果________(选填“有影响”或“无影响”).‎ 答案 (1)电阻 (2)见解析图 (3)见解析图 (4)1.52‎ ‎15.2 (5)无影响 解析 (1)在进行欧姆调零时,应将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指到电阻的零刻度处;‎ ‎(2)多用电表视为电源处理,根据测量电源的电动势和内电阻实验原理可知电路结构,注意多用电表内部电源的正极与黑表笔接触,同时滑动变阻器采用限流接法,测量电路如图甲所示;‎ ‎(3)根据描点法可得出对应的图象如图乙所示;‎ ‎(4)根据闭合电路欧姆定律可知:I= 变形可得: R=-r;‎ 则由图可知,当电阻为零时,=10;则有:0=10E-r;‎ 图象的斜率表示电源的电动势,故E=k= V≈1.52 V;‎ 多用电表内部总电阻r=15.2 Ω;‎ ‎(5)由于使用欧姆表直接读出的外部电阻中包含了电流表内阻,故电流表内阻对实验结果没有影响.‎