【物理】2019届一轮复习人教版实验：练习使用多用电表学案 15页

第4讲　电学实验(二)‎ 实验11：练习使用多用电表 一、实验原理 ‎1.多用电表可以用来测电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程.‎ ‎2.测电阻时依据闭合电路欧姆定律，测电流、电压时依据串并联电路的特点.‎ 二、实验装置图(如图1)‎ 图1‎ 三、多用电表的使用 ‎1.多用电表测电流的方法及读数 ‎(1)选择直流电流挡合适的量程.‎ ‎(2)将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中.注意使电流从红表笔流入电表.‎ ‎(3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度.‎ ‎2.多用电表测电压的方法及读数 ‎(1)选择直流电压挡合适的量程.‎ ‎(2)将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高.‎ ‎(3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度.‎ ‎3.多用电表欧姆挡刻度的特点：欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“∞”刻度线，且刻度不均匀.‎ ‎4.欧姆挡调零旋钮的使用：将选择开关扳到欧姆挡上，此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.选好量程后，先欧姆调零，然后测量.换用不同量程必须重新欧姆调零.测量完毕，应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡.‎ ‎5.欧姆挡倍率选择及电阻测量：利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大.‎ ‎(1)合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近，一般应在R中～4R中的范围内.‎ ‎(2)选挡时若无法估计待测电阻的大小，则应将选择开关旋到“×100”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止.‎ ‎6.测量二极管的正反向电阻：二极管是一种半导体元件，如图2所示，它的特点是电流从正极流入时电阻很小，而从正极流出时电阻较大.‎ 图2‎ 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.‎ ‎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、5、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可.‎ 五、注意事项 ‎1.使用多用电表前，先调节指针定位螺丝，使指针指在零刻度线.‎ ‎2.两表笔使用时，总是红入黑出.‎ ‎3.测电阻时，每换一次挡位都要进行欧姆调零.‎ ‎4.测量完成后要把表笔拔出，选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.‎ 例1　(2016·绍兴市9月选考)在“练习使用多用电表”实验中：‎ ‎(1)某同学欲测量一节干电池的电压，下述操作正确的是________(填字母).‎ A.欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数 B.机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数 C.选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数 D.选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数 ‎(2)该同学欲测量如图3甲所示插座的电压，则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的________位置.(选填A、B、C、…、Q字母)‎ ‎(3)经过正确操作后，电表指针指向如图丙所示，则插座的电压为________V.‎ 图3‎ 答案　见解析 解析　(1)多用电表测电压，应先机械调零，再选择电压挡位，还需使电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出，所以应选择B.‎ ‎(2)插座电压大约为220 V，且是交流电，所以多用电表选择开关应打到交流250 V，即应打到题图乙所示的H位置.‎ ‎(3)根据电压表的读数规则，电压表示数即插座电压应为200 V.‎ 变式1　如图4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：‎ 图4‎ ‎(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2.0×104 Ω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“×1 k”).‎ ‎(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；当选用量程为250 mA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10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为_______ V.‎ 答案　(1)1.5×103　×1 k　(2)30.8(30.7～30.9均可) 154　(3)6.2‎ 解析　(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103 Ω；测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡.‎ ‎(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为30.8 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，测量的精确度为5 mA，应估读到1 ‎ mA(此时为估读)，指针对应的读数为154 mA.‎ ‎(3)选择10 V电压挡，则每一大格表示2 V，每一小格表示0.2 V，测量的精确度为0.2 V，应估读到0.1 V(此时应为估读)，指针对应的读数为6.2 V.‎ 变式2　用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值，将选择开关旋到“×10”挡，测量时指针停在刻度盘0 Ω附近，为了提高测量的精确度，先将选择开关旋到____(选填“×1”或“×100”)挡，然后进行了如下操作，这些操作的合理顺序是________.‎ A.将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数 B.将两根表笔短接，调节调零电阻，使指针停在0 Ω刻度线上 C.将选择开关旋到“OFF”挡 答案　×1　BAC 解析　将选择开关旋至“×10”的挡位测量时，指针停在刻度盘0 Ω附近处，说明欧姆表所选挡位太大，为准确测量电阻阻值，应选择×1挡，然后重新进行欧姆调零，再测电阻阻值，测量完毕，把选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡上，正确的实验步骤为BAC.‎ 变式3　(2017·金华十校联考)在“练习使用多用电表”实验中，某同学进行了如下的操作：‎ 图5‎ ‎(1)用多用电表欧姆挡测量某一电阻的阻值时，该同学先用大拇指和食指紧捏红黑表笔进行欧姆调零，如图5a所示；然后用两表笔接触待测电阻的两端测该电阻的阻值，如图b所示.‎ 这两步操作中不合理的是________(选填“图a”或“图b”).‎ ‎(2)用多用电表电流挡测量电路中电流，该同学将选择开关置于直流25 mA挡，连接的电路如图c所示，则图c中多用电表测量的是________(选填“甲电阻的电流”或“乙电阻的电流”或“甲、乙电阻的总电流”)，测得的值如图d所示，其读数为________ mA.‎ 答案　(1)图b　(2)乙电阻的电流　21.0‎ 实验12：测定电池的电动势和内阻 一、实验原理 在闭合电路中，改变R的阻值，测出两组U、I的值，根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程：E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，联立可解出E、r的值.‎ 二、实验电路图及实物图 如图6甲、乙所示，‎ ‎　　‎ 图6‎ 三、实验步骤 ‎1.根据实验电路图连接电路，将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处.‎ ‎2.闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，并记录一组U、I数据.‎ ‎3.用同样方法测量并记录多组数据.‎ ‎4.断开开关，整理好器材.‎ ‎5.根据测得的数据利用方程求出几组E、r值，最后算出它们的平均值.或者根据测得的数据利用U－I图象求得E、r值.‎ 四、数据处理 ‎1.设计实验数据记录表 多次改变滑片的位置，读出对应的多组数据，并一一填入表中.‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ I/A U/V ‎2.测量并记录多组U、I的数据：闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数，读出电压表示数U和电流表示数I，并填入事先绘制好的表格(如上表).‎ ‎3.用U－I图象处理实验数据：以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建系、描点、‎ 连线，如图7所示，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.‎ 图7‎ 五、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(选用已使用过一段时间的干电池).‎ ‎2.要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值.‎ ‎3.画U－I图线时，由于读数存在偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去.这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度.‎ ‎4.由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U－I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻.‎ 例2　(2015·浙江10月选考·18)某实验小组做“测定电池的电动势和内阻”的实验电路如图8所示：‎ 图8‎ ‎(1)电流表示数如图9所示，则电流为________ A.‎ 图9‎ ‎(2)根据实验数据获得U－I图象如图10所示，则电动势E＝_______ V，内阻r＝________ Ω.‎ 图10‎ 答案　(1)0.25　(2)1.43(1.42～1.44均可)　0.75(0.72～0.78均可)‎ 解析　(1)由题图可知，电流表示数约为0.25 A.‎ ‎(2)U－I图象中，直线与U坐标轴交点的数值表示电动势的数值，内电阻r＝||.由题图可知电动势E＝1.43 V.r＝||＝|| Ω≈0.75 Ω.‎ 变式4　(2017·绍兴第一中学期末)用如图11甲所示电路测定铅蓄电池的电动势和内电阻.铅蓄电池的内阻较小，为防止调节滑动变阻器时造成短路，电路中用了一个保护电阻R0.除铅蓄电池、电键和足量导线外，还有下列仪器可供选择：‎ 电流表A1(0～3 A)；电流表A2(0～0.6 A)；电压表V1(0～3 V)；电压表V2(0～15 V)；滑动变阻器RP1(10 Ω，2 A)；滑动变阻器RP2(1 000 Ω，1 A)；定值电阻R01(阻值2 Ω，额定功率5 W)；定值电阻R02(阻值10 Ω，额定功率10 W)‎ 图11‎ ‎(1)实验应该选用的仪器是(用符号表示)________.‎ ‎(2)实验中，某同学将测得的数据画成如图乙所示的U－I图线.由图可知，该同学测得的电源的电动势E＝________ V，内电阻r＝________ Ω.‎ 答案　(1)A2　V1　RP1　R01　(2)2.0　0.5‎ 解析　(1)一节铅蓄电池电动势为2 V，因此电压表应选V1；‎ 根据U－I图线得最大电流是0.4 A，因此电流表应选A2；‎ 能保证电路安全，又方便实验操作，因此滑动变阻器选RP1；‎ 如果选择R02，由于定值电阻阻值较大，电路电流较小，电流变化范围小，不能测多组实验数据，故定值电阻应选R01(阻值2 Ω、额定功率5 W).‎ 所以实验应该选用的仪器是A2、V1、RP1、R01.‎ ‎(2)图线与纵坐标轴的交点为电源的电动势，故电动势为2.0 V；‎ 图线斜率的绝对值为内电阻和定值电阻之和，故内电阻为：r＝ Ω－2 Ω＝0.5 Ω.‎ 变式5　(2017·浙江11月选考·18)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时，为防止电流过大而损坏器材，电路中加了一个保护电阻R0，根据如图12所示电路图进行实验时，‎ 图12‎ ‎(1)电流表量程应选择________(填“0.6 A”或“3 A”)，保护电阻应选用________(填“A”或“B”).‎ A.定值电阻(阻值10.0 Ω，额定功率10 W)‎ B.定值电阻(阻值2.0 Ω，额定功率5 W)‎ ‎(2)在一次测量中电压表的指针位置如图13所示，则此时的电压为________ V.‎ 图13‎ ‎(3)根据实验测得的5组数据所画出的U－I图线如图14所示.则干电池的电动势E＝______ V，内阻r＝________ Ω(小数点后保留两位).‎ 图14‎ 答案　(1)0.6 A　B　(2)1.20±0.01　(3)1.45±0.01　0.50±0.05‎ 解析　(3)保护电阻可以看作电源内阻一部分，所以通过题图图象可知E＝1.45 V，r＋R0＝ Ω＝2.50 Ω，所以内阻r＝0.50 Ω.‎ 变式6　(2017·宁波市九校期末联考)现有一特殊电池，它的电动势E约为9 V，内阻r约为40 Ω，已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测量这个电池的电动势和内阻，某同学利用如图15甲所示的电路进行实验，图中电流表的内阻RmA已经测出，阻值为5 Ω，R 为电阻箱，阻值范围0～999.9 Ω，R0为定值电阻，对电路起保护作用.‎ 图15‎ ‎(1)实验室备有的定值电阻R0共有以下几种规格：‎ A.10 Ω B.50 Ω C.150 Ω D.500 Ω 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好________.‎ ‎(2)该同学接入符合要求的R0后，闭合开关S，调整电阻箱的阻值，读取电流表的示数，记录多组数据，作出了图乙所示的图线，则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.‎ 答案　(1)C　(2)10　45‎ 解析　(1)电池允许输出的最大电流为50 mA，故回路最小电阻为＝180 Ω，电源内阻与电流表内阻的和约为45 Ω，所以应选择阻值为150 Ω的定值电阻，故C正确.(2)根据闭合电路的欧姆定律I＝可得＝(R＋R0)＋，根据题图乙中图线的斜率和截距可得＝0.1 V－1，＝5 A－1，解得E＝10 V，r＝45 Ω.‎ ‎1.(2017·丽水市普通高中质量监控)(1)如图1为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为2 000 Ω的定值电阻，某些操作步骤如下：‎ 图1‎ ‎①调节部件________(选填“S”或“T”)，使电表指针停在电流“0”刻度位置；‎ ‎②将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，笔尖相互接触，调节部件________(选填“S”或“T”)，使电表指针停在欧姆“0”刻度位置.‎ ‎(2)多用电表调零后，用“×10”挡测量该电阻阻值，发现指针偏转角度很小，则下列说法和做法中正确的是________.‎ A.这个电阻的阻值很小 B.这个电阻的阻值很大 C.为测得更准确些，应当换用“×1”挡，并且重新调零后进行测量 D.为测得更准确些，应当换用“×100”挡，并且重新调零后进行测量 答案　(1)①S　②T　(2)BD 解析　(1)多用电表在使用前要调节调零螺丝，使电表指针停在电流“0”刻度位置；使用欧姆挡测电阻，首先要调节欧姆调零旋钮T，进行欧姆调零.(2)多用电表调零后，用“×10”挡测量该电阻阻值，发现指针偏转角度很小，说明读数过大，那么应该换用高挡位让指针指在中央刻度附近，换挡后必须重新进行欧姆调零，B、D正确，A、C错误.‎ ‎2.在练习使用多用电表实验中，某同学使用多用电表来测量一个标有“220 V　40 W”字样的白炽灯的灯丝电阻，关于该实验，回答以下问题：‎ ‎(1)该同学在使用多用电表测灯丝电阻时，将红、黑表笔分别插在了负、正插孔，是否会影响测量结果？________(选填“会”或“不会”).‎ ‎(2)该同学采用“×100”挡对此灯泡灯丝电阻进行测量，操作过程完全正确，则实际测量时，电表指针应该会指在图2中________(选填“a”“b”或“c”)位置.‎ 图2‎ 答案　(1)不会　(2)c 解析　(1)虽然红、黑表笔插入位置不对，但是对于测量电阻不会有影响.(2)灯泡的额定电阻为RL＝＝1 210 Ω，用欧姆表测量电阻是“冷测量”，此时的电阻值比灯泡电阻的额定值要小得多，所以位置c正确.‎ ‎3.(2017·温州市期末)(1)某同学用多用电表测量灯泡的电阻，以下是该同学实验过程中的主要操作步骤：‎ A.将“选择开关”置于如图3甲所示的位置 B.将红、黑表笔短接，调节电阻调零旋钮，进行欧姆调零 C.如图乙所示，把两表笔接触灯泡上的两点进行测量，表盘指针示数为0‎ D.记下读数，把“选择开关”置于交流电压最高挡，实验完毕 请你指出，该同学在________(选填“A”“B”“C”“D”)步骤中的操作是错误的.‎ 图3‎ ‎(2)该同学改正不当操作，若选择开关处在甲图所示位置，按正确使用方法测量灯泡的电阻Rx，指针位于图丙所示位置，则Rx＝________ Ω.‎ 答案　(1)C　(2)70‎ ‎4.(2017·丽水、衢州、湖州9月联考)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中：‎ ‎(1)某小组用如图4所示的实验器材进行实验，其中部分实验电路已经连接，请用细线代替导线，完成实物电路连接.‎ 图4‎ ‎(2)连接好电路，闭合开关，开始实验.测量某组数据时，电压表指针如图5所示，读数为________V.‎ 图5‎ ‎(3)该小组正确规范操作以后将数据记录在如下表格中，组内小刚利用第1组和第5组数据计算出两节干电池的电动势和内阻，其中内阻r＝________Ω；小亮用描点法作出U－I 图线，根据图象得到电源电动势和内阻，你认为谁的做法更为合理________(填“小刚”或“小亮”).‎ 数据 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 电压/V ‎2.50‎ ‎2.18‎ ‎2.00‎ ‎1.80‎ ‎1.50‎ 电流/A ‎0.11‎ ‎0.19‎ ‎0.23‎ ‎0.27‎ ‎0.36‎ 答案　(1)如图所示 ‎(2)1.78～1.80　(3)4　小亮 ‎5.(2017·嘉兴市期末测试)在“测定电池的电动势和内阻”实验中：‎ ‎(1)某同学用多用电表粗测一节干电池的电动势，选择开关应置于合适位置，下列符合要求的是________(选填“A”或“B”).‎ ‎(2)该同学根据图6甲中的电路原理图将实验仪器连接成如图乙所示的实验电路，其中a、b、c、d四根导线中连接错误的是________.‎ ‎(3)该同学利用正确的电路测得多组电流、电压值，并根据实验数据得到如图丙所示的U－I图线，由此可知该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.‎ 图6‎ 答案　(1)B　(2)b　(3)1.46　0.77(0.75～0.79)‎ 解析　(1)题图A的电压表选择的是交流挡位，用来测交流电压，图A不符合题意；题图B用来测直流电压，且一节干电池电压大致为1.5 V，所以图B的量程合适.(2)b错误，电路图中，电压表测的是电池两端电压，实物图中，电压表测的是滑动变阻器两端的电压.(3)图线与纵轴截距为电池电动势，即1.46 V，图线斜率的绝对值等于电池内阻r＝ Ω≈0.77 Ω.‎ ‎6.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”实验中，某同学测得了七组数据(如下表).‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ U/V ‎1.22‎ ‎1.02‎ ‎0.88‎ ‎0.60‎ ‎0.63‎ ‎0.51‎ ‎0.48‎ I/A ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.5‎ ‎0.6‎ ‎0.7‎ ‎0.8‎ ‎1.0‎ ‎(1)根据表中实验数据在图7中已描好点，试作出U－I图线；‎ 图7‎ 从图线中得出，电源电动势E＝________V，内电阻r＝______Ω.‎ ‎(2)若一位同学未画出图线，只选用其中两组U和I的数据，根据公式E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r算出E和r，这样做可能得出误差很大的结果，则他选用其中第______组和第______‎ 组数据时算得的结果误差较大.‎ 答案　(1)见解析图　1.60　1.45　(2)4　7‎ 解析　(1)根据坐标系内描出的点作出图象如图所示：‎ 由图示图象可知，电源的U－I图线与纵轴交点坐标值为1.60，则电源电动势为：E＝1.60 V，‎ 电源内阻：r＝||＝ Ω≈1.45 Ω；‎ ‎(2)由(1)中图象可知，第4组与第7组实验数据偏离图线最远，应用这两组数据列方程算出的电动势与内阻误差较大.‎ ‎7.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻，实验器材仅有一个电压表(内阻很大)、一个电阻箱、一个开关和导线若干，该同学按如图8所示电路进行实验，测得的数据如表所示.‎ 图8‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ R/Ω ‎2.0‎ ‎4.0‎ ‎6.0‎ ‎8.0‎ ‎10.0‎ U/V ‎1.00‎ ‎1.19‎ ‎1.27‎ ‎1.31‎ ‎1.35‎ /A ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.21‎ ‎0.16‎ ‎0.13‎ ‎(1)根据表中提供的数据，若利用图象确定电池的电动势和内阻，则应作________图象.‎ A.U－ ‎ B.R－U C.R－ ‎ D.－U ‎(2)根据(1)，利用测得的数据，在图9坐标纸上画出适当的图线.‎ 图9‎ ‎(3)由(2)中作出的图象可知，该电池的电动势E＝________ V，内阻r＝________ Ω.‎ 答案　(1)A　(2)见解析图　(3)1.48　0.96‎ 解析　(1)由闭合电路欧姆定律可知E＝U＋r，所以有U＝E－ r，则应作U－图象，可得到一条倾斜直线，故选A.‎ ‎(2)描点连线时，应让尽可能多的点落在直线上，如图所示.‎ ‎(3)由闭合电路欧姆定律可知图线与纵坐标轴的交点为电动势E＝1.48 V，图线斜率的绝对值大小为内阻大小r＝0.96 Ω.‎