【物理】2019届一轮复习人教版多用电表的原理学案 16页

‎8 多用电表的原理 重难讲练 一、欧姆表的原理 ‎1. 欧姆表的构造：表头、电源和可变电阻三部分组成.‎ ‎2. 原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成.‎ ‎3. 测量原理 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＝.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.‎ ‎4. 内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig＝，故欧姆表内电阻R内＝＝r＋Rg＋R1.‎ ‎5. 中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R1＝R内时，电流为I＝＝Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻.‎ ‎6. 欧姆表刻度盘特点 ‎(1)如图所示，当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”；‎ 当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”.‎ ‎(2)I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀(填“均匀”或“不均匀”).‎ ‎(3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小.‎ ‎【典例1】用欧姆表测电阻的优点是快捷、方便，缺点是读数不够精确，尤其是当表内电池的电动势下降后，测出的电阻值与真实值之间有较大的差异。图甲所示是一个欧姆表的电路结构图，图乙是其表盘的刻度(刻度值是按照表内电池电动势为1.5 V的正常值刻制的)。已知在电流满偏刻度的处所标的电阻值为15 Ω。问：‎ ‎ (1)该欧姆表的内阻(即Rg、r和R0之和)为多大？‎ ‎(2)在满偏刻度处的B点所标的电阻值为多大？‎ ‎(3)当表内电池的电动势下降为1.4 V时(欧姆表仍可准确调零)，在测某一电阻Rx时，欧姆表的指针恰好指在B点，此时Rx的真实值为多大？‎ ‎【答案】：(1)15 Ω　(2)30 Ω　(3)28 Ω 解得RB＝2R内＝30 Ω。‎ ‎(3)当表内电池的电动势下降为1.4 V时，有Ig＝ 解得R内′＝14 Ω 当欧姆表的指针恰好指在B点时，有＝ 解得Rx＝2R内′＝28 Ω。‎ ‎【跟踪训练】‎ ‎1. 以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是(　　)‎ ‎【答案】C ‎2. 用欧姆表测一个电阻的阻值R，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定(　　)‎ A.R＝150 Ω B.R＝1 500 Ω C.1 000 Ω＜R＜1 500 Ω D.1 500 Ω＜R＜2 000 Ω ‎【答案】C ‎【解析】 欧姆表表盘左密右疏，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1 000 Ω＜R＜1 500 Ω，故选C.‎ ‎3. 如图所示的电路为欧姆表原理图，把欧姆表调零后测量一个阻值为R＝10 Ω的电阻时，指针偏转至满刻度的处，现测量一个电阻Rx，指针偏转至满刻度的处，则电阻Rx的阻值为(　　)‎ A.4 Ω B.20 Ω C.30 Ω D.60 Ω ‎【答案】D ‎【解析】设电动势为E，内阻为R内，满偏电流为Ig，欧姆表调零时：Ig＝，测一阻值为R＝10 Ω的电阻时：Ig＝，测一未知电阻时：Ig＝，解得Rx＝60 Ω.‎ ‎4. 如图所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300 μA，内阻Rg＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是 色.按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝ kΩ.‎ ‎【答案】红　5‎ ‎【解析】由I＝及Ig＝，且指针指中央，I＝Ig＝150 μA，联立解得Rx＝5 kΩ.‎ ‎5. 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＝500 μA，干电池的电动势为1.5 V，求灵敏电流表的电流刻度值为50 μA、250 μA时对应的欧姆表的电阻值分别为 、 .‎ ‎(2)这个欧姆表的总内阻为 Ω，表针偏转到满刻度的时，待测电阻为 Ω.‎ ‎【答案】(1)2.7×104 Ω　3×103 Ω　(2)3 000　6 000‎ 二、多用电表的构造和原理 ‎ (1)多用电表由表头、电流测量电路、电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等组成.‎ 如图所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为欧姆表使用，接通3时，可作为电压表使用.‎ ‎(2)外形构造 如图所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及量程，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。使用前应该调整“指针定位螺丝”，使其指针指到零刻度.在不使用时，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡。‎ ‎ (3)测量时，红表笔要插入＋插孔、黑表笔要插入－插孔，并通过转换开关接入待测量相应的测量端.‎ ‎(4)电流进出电表的流向 ‎①电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出，即“红进、黑出”.‎ ‎②电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍然是“红进、黑出”；‎ ‎③使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极.电流仍然“红进、黑出”.‎ ‎【典例2】如图所示是简化的多用电表的电路图.转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3＜R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是(　　)‎ A.S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较小 B.S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大 C.S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大 D.S与5连接时，多用电表就成了欧姆表 ‎【答案】D ‎【跟踪训练】‎ ‎1. 多用电表是实验室常用的实验器材之一，其原理是闭合电路的欧姆定律，它能测电阻、电压、电流等.如图为多用电表的内部构造，如果用它来测量某电阻的阻值，则应将开关扳到 或 位置；其中5、6挡位为测量 挡，且 挡量程比较大，1、2挡位为测量 挡， 挡量程比较大.‎ ‎【答案】3　4　电压　6　电流　1‎ ‎【解析】使用欧姆挡时需要电表内接电源，所以3、4为欧姆挡；由于串联电阻具有分压作用，所以将灵敏电流计的表头改装成电压表时应串联电阻，故5、6为电压挡，又因串联电阻越大，量程越大，所以6挡量程比较大；由并联电阻的分流作用知1、2为电流挡，1、2两挡测电流的对应量程分别为I1＝＋Ig，I2＝＋Ig，可知I1＞I2.‎ ‎2. 如图所示是一个电流、电压两用表的电路，电流表G的量程是0 100 μA，内阻是1 000 Ω，电阻R1＝0.1 Ω，R2＝99 000 Ω.当双刀双掷开关接到A、B上时，电流表改装成 表，其量程是 ；当双刀双掷开关接到C、D上时，电流表改装成 表，其量程是 .‎ ‎【答案】量程较大的电流　0 1 A　电压　0 10 V ‎3. 如图所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1.5 V，改装后，原来电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标 Ω；1 mA刻度处应标 Ω.‎ ‎【答案】250　1 000‎ ‎【解析】因为R内＝＝＝500 Ω，‎ I1＝，即2 mA＝，‎ 所以Rx1＝250 Ω.‎ 因为I2＝，即1 mA＝，‎ 所以Rx2＝1 000 Ω.‎ ‎4. 在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，如图甲为电表的电路图.已知选用的电流表内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表.该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数据没有指出.‎ ‎ (1)若指针在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为 mA；选择开关接3时其读数为 V.‎ ‎(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：‎ ‎①将选择开关接2，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；‎ ‎②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图，则C处刻度应为 Ω.‎ ‎③计算得到多用电表内电池的电动势为 V. (保留两位有效数字)‎ ‎(3)调零后将多用电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为 Ω(保留两位有效数字)‎ ‎【答案】(1)6.9　173(172 174均可) (2)②150　③1.5 (3)67(65 69之间均可)‎ ‎③指针指在C处时，电流表示数为5 mA＝0.005 A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150 Ω，电源电动势E＝IgR＝0.01×150 V＝1.5 V.‎ ‎(3)根据第(1)问可知，表头所示电流为6.9 mA；调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中的电流值也为6.9 mA，而表内电池的电动势为E＝1.5 V，表内总电阻为150 Ω，由欧姆定律可知：R＝‎ Ω－150 Ω≈67 Ω，所以待测电阻的阻值为67 Ω.‎ 模拟提升 ‎1．（2017-2018山东省济南第一中学高二6月学考模拟）‎ 用多用电表的欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是 A． 多用电表的指针指向“0Ω”时，说明通过电流表的电流达到满偏电流 B． 测电阻前，把选择开关置于相应的欧姆挡，将两表笔直接接触，调整欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω”‎ C． 用欧姆表“×100”挡测电阻时，若指针在“0Ω”附近，应换用“×1k”挡 D． 测量前，待测电阻必须与其它元件和电源断开 ‎【答案】ABD ‎2. （2017-2018福建省闽侯第二中学五校教学联合体高二上期末）‎ ‎ 如图所示，是一个多量程多用电表的简化电路图。测电流和测电压时各有两个量程，还有两个挡位用来测电阻。下列说法正确的是 （请填序号）‎ A．多用电表各挡位所对应的表盘刻度都是均匀的 B．当开关S调到位置3、4时，多用电表测量的是电阻，且A为黑表笔 C．当开关S调到位置5、6时，多用电表测量的是电压，且调到位置6时的量程比位置5的大 D．当开关S调到位置1、2时，多用电表测量的是电流，且调到位置1时的量程比位置2的小 ‎【答案】C ‎3．（2017-2018福建省莆田第六中学高二(普通班)上期末）‎ 多用电表是实验室和生产实验中常用的仪器之一，它具有测量电压、电流及电阻等多种测量功能。如图所示是多用电表的内部电路图，在进行电阻测量时，应将开关S拨到 或 两个位置；若测量电流时只有25mA和100mA两个量程，在测量时选择25mA量程，应将开关S拨到 位置。‎ ‎【答案】 3 4 2‎ ‎【解析】在进行测量电阻时，因为欧姆档的电路与电池连接，则将多掷开关S拨到3或4位置；‎ 电流档要并联电阻分流，不接电池，当多掷开关S拨到1、2时，测量时选择25mA量程应选择并联较大电阻的电流档故开关S拨到2位置；‎ ‎4．（2018届北京市门头沟区高三5月综合练习(二)）‎ 某同学把电流表、干电池和一个定值电阻串联后，两端连接两支测量表笔，做成了一个测量电阻的装置，如图所示。两支表笔直接接触时，电流表的读数为满偏电流Ig；两支表笔与400W的电阻相连时，电流表的读数为Ig /3 。以下说法正确的是：‎ A． 该测量电阻装置的内阻200W，图中A接黑表笔 B． 该测量电阻装置的内阻200W，图中A接红表笔 C． 该测量电阻装置的内阻400W，图中A接黑表笔 D． 该测量电阻装置的内阻400W，图中A接红表笔 ‎【答案】B ‎5．（2018年普通高等学校招生全国统一模拟试题（押题卷）(一））‎ 某同学在实验过程中组装了一个欧姆表，内部电路如图所示。已知该同学选用的电源的电动势E=1.5 V，内阻r=2 Ω，电流计满偏电流Ig=300A，内阻rg=250Ω，可选用的滑动变阻器有两个，最大阻值分别为R1=999Ω，R2=9999Ω。‎ ‎(1)该同学应选用的滑动变阻器为 (选填“R1”或“R2”)。‎ ‎(2)正确进行机械调零和欧姆调零后，该同学进行电阻的测量，则A、B间所接的待测电阻Rx与电流计示数I间应满足的关系为Rx= (用题中字母表示)。‎ ‎(3)若测量某电阻R0时，电流计指针偏转到满偏刻度的处，则R0= 。‎ ‎(4)若将一个阻值25Ω的定值电阻与电流计并联，则改装后欧姆表的倍率将会变 (选填“大”或“小”)。‎ ‎(5)若该同学组装的欧姆表由于长时间不用，电源电动势减小，内阻增大，使用过程中，发现该欧姆表依然可以进行欧姆调零，但其测量的结果比真实值 (选填“大”或“小")。‎ ‎【答案】 R2 10000Ω 小 大 ‎（3）若测量某电阻R0时，电流计指针偏转到满偏刻度的1/3处，则 又解得：R0=10000Ω ‎（4）若将一个阻值25Ω的定值电阻与电流计并联，电流计的量程变大，调零电阻的阻值变小，即欧姆表的内阻减小，则改装后欧姆表的倍率将会变小；‎ ‎（5）红黑表笔短接时，示数为零（实际为满偏电流），电池电动势减小，必须减小欧姆档内阻才能达到满偏，而半偏时待测阻值等于欧姆档内阻，但刻度值仍为电动势减小前的内阻值，所以测量值偏大．‎ ‎6．（2018云南省玉溪市通海二中高二四月份月考）‎ 如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图.电流表满偏电流为0.5 mA、内阻为10 Ω；电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω，变阻器R0阻值为0 5 000 Ω.‎ ‎(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V刻度的，当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 Ω时仍可调零.调零后R0阻值将变 (填“大”或“小”)，若测得某电阻阻值为300 Ω，则这个电阻的真实值是 Ω.‎ ‎(2)若该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果 (填“偏大”“偏小”或“准确”).‎ ‎【答案】(1)小，　 290；　 (2)准确；‎ 由300Ω对应的电流列出关系式：‎ I= ‎ 故对应1.45V时的电阻R真=290Ω；‎ ‎（2）只要电动势是1.5V，调零时内阻就等于3000Ω，测量结果就是准确的。‎ ‎7．（2018年百校联盟高考名师猜题保温金卷（5月26日上午））‎ 某探究小组进行“练习使用多用电表”的实验，请帮他们完成下列几个问题。‎ ‎(1)如图甲是多用电表的刻度盘，当选用量程为0 50mA的电流挡测量电流时，表针指示图示刻度，则所测电流为 mA；当选用量程为0 250V的电压挡测电压时，其示数为 V。‎ ‎(2)图乙是图甲中多用电表的简化电路图，测当转换开关S旋转到位置3时，可用来测量 ；转换开关接2时，多用电表为一个倍率为“×10”的欧姆表，若图甲中E为该量程对应表盘刻度的中间位置，刻度值为15，则欧姆表内阻为 Ω；若表头A的满偏电流为50mA，则乙图中电源的电动势为 V。‎ ‎(3)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将一个二极管的两极分别记做a和b，红表笔接a端、黑表笔接b端时，表针几乎不转；红表笔接b端、黑表笔接a端时，表针偏转角很大。则该二极管的正极是 (填“a”或“b” )端。‎ ‎【答案】 36.0 180 电压 150 7.5 a ‎8．（2017-2018内蒙古自治区古赤峰市第二中学高二上期末）‎ 图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；、、、和是固定电阻，是可变电阻；表头G的满偏电流为，内阻为虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别于两表笔相连。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挡和挡，欧姆挡。‎ ‎（1）图中的A端与 填“红”或“黑”色表笔相连接。‎ ‎（2）关于的使用，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 。‎ ‎（4）某次测量时该多用电表指针位置如图所示。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”相连的，则读数为 ；若此时B端是与“5”相连的，则读数为 。结果均保留3为有效数字 ‎【答案】 黑 B 160 880 1.48mA 1.10kΩ 2.95V ‎（3）直流电流档分为1mA和，由图可知，当接2时应为1mA；根据串并联电路规律可知，‎ ‎；总电阻 接4时，为电压档，因串入的电阻较小，故应为量程1V的电压表；此时电流计与、并联后再与串联，即改装后的1mA电流表与串联再改装后电压表；‎ 根据串联电路规律可知；‎ ‎（4）若与1连接，则量程为，读数为；‎ 若与3连接，则为欧姆档挡，读数为；‎ 若与5连接，则量程为5V；故读数为均可；‎ ‎9．（2018届普通高等学校高三招生全国统一模拟试题（一））‎ 如图甲所示为多用电表的原理示意图，已知表头G的满偏电流为2 mA、内阻为150 Ω，刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”。两个电流挡量程分别为10 mA和50 mA，选择开关旋到“3”、“4”、“5”、“6”时的量程未知，但测得R6=470Ω、R7=700Ω，电源E由两节电动势均为1.5V的干电池组成，内阻忽略。‎ ‎(1)当选择开关S旋到 (选填“1”或“2”)位置时为50mA挡，定值电阻R1= Ω，‎ R2= Ω。‎ ‎(2)选择开关S旋到“6”位置时的量程为 。‎ A．0 2.5V B．0 3V C．0 12V D．0 15V ‎(3)把选择开关S旋到“3”位置并进行欧姆调零，此时滑动变阻器R3连入的阻值为 ‎ Ω，此时欧姆表的倍率为 (选填“×1”“×10”“×100”或“×1000”)。‎ ‎(4)某同学利用该多用电表的50mA挡位测量电流时，指针偏转情况如图乙所示，则此时的电流值为 ‎ mA。‎ ‎【答案】 1 7.5 30 C 270 33.0‎ ‎（3）欧姆表调零时，电流计达到满偏， ‎ 此时欧姆表的内阻为，‎ 刻度盘上电阻刻度线正中央标有“30”，因此此时应为×10档.‎