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- 2021-05-24 发布
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实验十一 练习使用多用电表
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“红入”“黑出”。
3.测电阻时
(1)指针指中值附近较准,否则换挡。
(2)每换一挡必须重新欧姆调零。
(3)读出示数要乘以倍率。
4.使用完毕,选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。
误差分析
1.偶然误差
(1)估读时易带来误差。
(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。
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,要及时更换电池。
(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。
热点一 教材原型实验
【例1】 在“练习使用多用电表”的实验中:
图1
(1)某同学用多用电表测量电阻,电路如图1甲所示,若选择开关置于“×100”挡,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值,指针位于图乙所示位置,则Rx=________Ω。
(2)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示。
①关于该欧姆表,下列说法正确的是________。
A.电阻刻度的零位在表盘的右端
B.表盘上的电阻刻度是均匀的
C.测量前,不需要红、黑表笔短接调零
D.测量后,应将开关S断开
②某同学进行如下操作:当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏。当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为________(已知电流表的内阻为Rg,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为R)。
解析 (1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率,即待测电阻的阻值,图示读数为7×100 Ω=700 Ω。
(2)当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表需要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=可知,欧姆表内阻R内应调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I===可知,当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了。
(3)①由图丙可知,该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值,电阻刻度的零位置在表盘的左端,由闭合电路欧姆定律可知,表盘上的电阻刻度是不均匀的,测量前,不需要红、黑表笔短接调零,测量后,应将开关S断开,故选项A、B错误,C、D正确。
②当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开,调节可变电阻使电流表满偏,由闭合电路欧姆定律得Ig=,当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,由闭合电路欧姆定律得Ig=·,联立解得Rx=。
答案 (1)700 (2)变大 (3)①CD ②
【变式训练1】 (2017·全国卷Ⅲ,23)如图2a所示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250 μA,内阻为480 Ω。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1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA 挡,欧姆×100 Ω挡。
图2
(1)图a中的A端与________(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________(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
(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”相连的,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位有效数字)
解析 (1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔。
(2)R6是可变电阻,它的作用就是欧姆表调零的作用,也就是使用欧姆挡时,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。
(3)换挡开关接2时,是量程较小的电流表,所以
R1+R2==160 Ω;
换挡开关接4时,是量程较小的电压表,这时表头与R1、R2并联组成新表头,新表头的内阻
r==120 Ω,
新表头的量程是1 mA,所以
R4=-r= Ω-120 Ω=880 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端与“1”
相连,则多用电表是量程为2.5 mA的电流表,则读数为1.47 mA;若此时B端与“3”相连接,多用电表是欧姆×100 Ω挡,则读数为11.0×100 Ω即1.10×103 Ω;若此时B端与“5”相连接,多用电表是量程为5 V电压表,则读数为2.94 V。
答案 (1)黑 (2)B (3)160 Ω 880 Ω (4)1.47 mA
1.10×103 Ω 2.94 V
热点二 实验拓展创新
【例2】 如图3甲所示,数字多用电表是近来发展起来的高科技电子产品,它具有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。以型号“DF930”普通数字多用电表为例,其电压挡所有量程内阻高达10 MΩ以上,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧。
图3
现有一块型号为“DF930”的数字多用电表,用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的其他测量器材还有:一只滑动变阻器R(0~30 Ω),两只开关,导线若干。
实验要求:利用这些器材,尽量采用最简单的测量方法,分两步进行。首先测量电动势,待电动势测定之后再测量其内电阻。现按图乙连接好测量电路。
操作步骤:
(1)将数字多用电表选择开关置于________挡,选择合适的量程,断开开关________,闭合开关________,记录表的
示数,然后反复测量多次,取平均值并记为a。
(2)将数字多用电表选择开关置于________挡,选择合适的量程,断开开关________,闭合开关________,记录表的示数,记为b,紧接着进行以下的操作:将选择开关置于________挡,选择合适的量程,然后同时闭合开关S1和S2,记录表的示数并记作c,把b和对应的c作为一组数据记录下来,然后反复测量多次,得到多组数据。
(3)________即为干电池的电动势。(填“a”“b”或“c”)
(4)干电池的内电阻的表达式r=________(用a、b、c表示),将步骤(2)测得的数据代入公式,求出r的平均值,即为干电池的内电阻。
解析 (1)为了测电源的电动势,需将选择开关置于电压挡,断开开关S1,闭合开关S2,此时电表示数为电源的电动势E,即E=a。
(2)测量外电阻需要将电路断开测量,故断开S2,选择开关应置于欧姆挡,闭合S1,此时电表示数为变阻器接入电路的阻值R,即R=b;为测电源的路端电压,选择开关应置于电压挡,此时电表示数即为电源的路端电压U,U=c。
(3)由(1)知a即为干电池的电动势。
(4)由闭合电路欧姆定律E=U+r
即a=c+r,得r=。
答案 (1)电压 S1 S2 (2)欧姆 S2 S1 电压 (3)a
(4)
【变式训练2】 某照明电路出现故障,其电路如图4所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
图4
图5
(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图5所示,读数为________V,说明__________正常(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯)。
(2)红表笔接b
点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图5相同,可判定发生故障的器件是__________(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯)。
解析 (1)由题图5可知,直流50 V挡的最小分度为1 V,故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5 V左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值,说明a、c两点与电源之间是通路,只能是此电池之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障,但故障的具体位置不能确定。(2)同理可知,两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势,说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路,故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。
答案 (1)11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池 (2)小灯
使用多用电表检测故障的两点注意事项
(1)多用电表中的电压挡的量程应大于电源电动势。
(2)使用多用电表判断电路故障时,应采用“试触法”防止损坏电表。
1.指针式多用电表是常用的电学测量仪器。请完成下列问题。如图6甲所示为多量程多用电表的示意图。
图6
(1)当接通1或2时,为________挡(填“电流”“电阻”或“电压”)。1的量程比2的量程________(填“大”或“小”),若选择开关拨至“25 mA”挡,指针的位置如图乙所示,则测量结果为________mA,接通5或6时,5的量程比6的量程________(填“大”或“小”)。
(2)当接通3或4测量某电阻时,用“×10”挡时,发现指针偏转角度过大,应该换用________挡(填“×1”或“×100”),换挡后,在测量前要先进行________。若此多用电表所用表头的满偏电流是100 mA,则换挡后电池的电动势E=________V;图甲中________(填“A”或“B”)为红表笔。
解析 (1)根据多用电表的原理图知,当接通1或2时,为电流挡。1的量程比2的量程大。若选择开关拨至“25 mA”挡,测量的结果为114× mA=11.4 mA;接通5或6时,为电压挡。5的量程比6的量程小。
(2)测量电阻时,用“×10”挡时,发现指针偏转角度过大,应该换用“×1”挡,换挡后,在测量前要先进行欧姆调零。若此多用电表所用表头的满偏电流是100 mA,则换挡后电池的电动势E=IgR内=IgR中=100×10-3×15 V=1.5 V;多用电表的表笔电流为“红进黑出”,故A为红表笔。
答案 (1)电流 大 11.4 小 (2)×1 欧姆调零 1.5 A
2.在练习使用多用电表的实验中
(1)某同学连接的电路如图7所示
图7
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;(填元件代号,下同)
②若断开电路中的电键,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,闭合电键,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。
(2)在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,若________(填下列选项字母)
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2 500 Ω
D.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
解析 (1)①多用电表与滑动变阻器串联,电流相等;
②断开电路中的电键,R1与R2串联,多用电表接在其两端;
③滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器相当于导线;则多用电表与电阻R2相并联;
(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;测量时发现指针偏离中央刻度过大,则必需增大或者减小倍率,重新调零后再进行测量,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,即测量值小于2 500 Ω,大于2 000 Ω,故C错误;欧姆表内的电池使用时间太长,电动势不变,内电阻增加,完成欧姆调零后即可测量电阻阻值,不影响电阻测量,故D错误。
答案 (1)①R1 ②R1与R2 ③R2 (2)A
3.在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)在测量小灯泡的电阻时,红表笔接触点的电势比黑表笔__________;(填“高”或“低”)
(2)某同学把选择开关打到“×1”挡,转动欧姆调零旋钮,发现无法调零,则他应__________。
A.用力转动欧姆调零旋钮
B.先用螺丝刀转动指针定位螺丝机械调零
C.更换多用电表的电池
D.作报废处理,换新的多用电表
(3)在多用电表进行测量时,指针的位置如图8所示,若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位,请写出对应指针读数。
图8
所选择的挡位
指针读数
直流电压10 V
电阻“×10”挡
(4)小徐同学要进行二极管正反向电阻测量实验,他可选用以下器件中的__________。(填字母)
解析 (1)欧姆表的红表笔与其内置电源的负极相连接,黑表笔与欧姆表内置电源正极相连接,在测量小灯泡的电阻时,红表笔接触点的电势比黑表笔低。
(2)把选择开关打到“×1”挡,转动欧姆调零旋钮,无法调零,可能是多用电表没有进行机械调零造成的,他可以用螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零,然后再进行欧姆调零,故选B。
(3)多用电表选择直流电压10 V挡,由图示可知,其分度值为0.2 V,示数为3.6 V;选择开关置于电阻“×10”挡,由图示表盘可知,其示数为26×10 Ω=260 Ω。
(4)由图示可知,A是电容器,C是电阻,B、D是二极管,因此可以选择B、D进行实验。
答案 (1)低 (2)B (3)3.6 V 260 Ω (4)BD
4.(2017·益阳检测)在如图9甲所示的电路中,4节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8 V,0.3 A”。合上开关S后,无论怎样移动滑动片,A、B灯都不亮。
图9
(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,某次测试结果如图乙所示,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。
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,选项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,选项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)。欧姆表读数应该为6.0 Ω。由于A灯泡断路,电阻无穷大,而欧姆表示数为6.0 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。
答案 (1)①B ②A (2)①断开 ②6.0 e、f 12.7