高考物理考点44 实验：练习使用多用电表 27页

1 考点 44 实验：练习使用多用电表 1．多用电表 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。外形如图所示：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。另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和表笔的插孔。 2．二极管的单向导电性 （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，它的符号如图甲所示。 （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。 3．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 A．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 B．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测量定值电阻 A．根据被测电阻的大约阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指欧姆表的“0”刻度， 若不指欧姆表的“0”刻度，调节欧姆表的调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处； B．将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数； C．读出指针在刻度盘上所指的数值，观察选择开关所对应的欧姆挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测 量结果； D．测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。 ⑥探索黑箱内的电学元件 判断目的 应用挡位 现象 电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数说明无 电源 电阻 欧姆挡 两接线柱间正、反接时示数相同 二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大 电容器 欧姆挡 指针先指向某一小阻值后逐渐增大 到“∞”，且指针摆动越来越慢 4．规律方法总结 （1）多用电表使用注意事项 ①表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”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，调整的是表盘下边中间的定位 螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。 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量程的倍率。 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和电源断开，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。 3 （2）多用电表对电路故障的检测 高中阶段对电路故障的考查只限于断路和短路两种，且故障一般只有一处。 ①断路故障的检测方法[来源:] A．将多用电表拨到电压挡作为电压表使用。 a．将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。 b．在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表的示数为零，则说明该部分电路 完好，若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点。 B．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。 C．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。 不能用欧姆表检测电源的情况。 ②短路故障的检测方法 A．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 分电路不被短路或不完全被短路。 B．用电流表检测，串联在电路中的电流表若示数不为零，故障应是短路。 5．欧姆表刻度盘特点及多用电表读数技巧 （1）欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘 ①左∞右 0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零与电流、电压最大刻度重合。 ②刻度不均匀：左密右疏。 ③欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率。电流、电压挡是量程范围挡。 在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”（因为欧 姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处）。 （2）欧姆表的读数 ①为了减小读数误差，指针应指在表盘 到 的部分，即中央刻度附近。 ②除非指针所在刻度盘处每个小格表示 1 Ω 时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。 ③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。 （3）测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是 1、0.1、0.01 时要估读 到下一位，精确度是 2、0.02、5、0.5 时，不用估读到下一位。 （4）多用电表使用的“七大注意” 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选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流、电阻，还要分清是交流还是直流。 1 3 2 3 4 ④电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。 ⑤刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电压、交流、直流共用，下为交流 2.5 V 专用。 ⑥测电阻时：A．待测电阻与电路、电源一定要断开；B．两手一定不要同时接触两笔金属杆；C．指 针指中值附近较准，否则换挡；D．每换一挡必须重新欧姆调零；E．读出示数要乘以倍率。 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。 （5）探索黑箱内的电学元件 探究项目 应用挡位 现　象 电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数说明无电源 电阻 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大 电容器 欧姆挡 指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢 电感线圈 欧姆挡 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数[来源:ZXXK] 某物理兴趣小组在练习使用多用电表的实验中，设计如图（a）所示的电路。回答下列问题： [来源:*网] （1）将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，欧姆调零后将图（a）中多用电表的黑表笔和________（选填“1 ”或“2”）端相连，红表笔连接另一端。 （2）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图（b）所示 ，这时电压表的示数如图 （c）所示。多用电表和电压表的读数分别为________kΩ 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 R1 和 U1，可知电压表的内阻 RV=__________。 （4）设此多用电表表内电池的电动势为 E，电阻“×1k”挡的内部电路总电阻为 R，则 E 与 R 的关系式为 __________________（用前面测得的 RV 和 U1 表示）。 5 【参考答案】（1）2 （2）15.0 3.60 （3）R1 （4）E= R＋U1 【详细解析】（1）多用电表接线柱接法为红正、黑负，电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表； 电流从电压表正接线柱流入，故红表笔接触 1，黑表笔接 2。 （2）欧姆表读数等于倍率与表盘读数的乘积；故读数为 1 k×15.0 Ω=15.0 kΩ；电压表量程为 5 V，最 小分度为 0.1 V，故读数为 3.60 V。 （3）由于滑动变阻器被短路，故欧姆表读数即为电压表阻值，为 R1。 （4）根据欧姆定律，通过电压表的电流为 ，则多用电表内部电路的消耗的电压为 ，则 。 1．在练习使用多用电表的实验中， （1）某同学使用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值 Rx，先把选择开关旋到“×10”挡位，测量 时指针偏转如图 1 所示。以下是接下来的测量过程： a．将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b．旋转选择开关至交流电压最大量程处（或“OFF”挡），并拔出两表笔 c．将选择开关旋到“×1”挡 d．将选择开关旋到“×100”挡 e．将选择开关旋到“×1k”挡 f．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值 Rx，断开两表笔 以上实验步骤中的正确顺序是________（填写步骤前的字母）。 图 1 图 2 （2）重新测量后，指针位于如图 2 所示位置，被测电阻的测量值为____Ω。 （3）如图 3 所示为欧姆表表头，已知电流计的量程为 Ig=100 μA，电池电动势为 E=1.5 V，则该欧姆表 的内阻是____kΩ，表盘上 30 μA 刻度线对应的电阻值是____kΩ。 1 V U R 1 V UI R 1 V U RR 1 1 V UE R UR  6 图 3 （4）为了较精确地测量另一定值电阻的阻值 Ry，采用如图 4 所示的电路。电源电压 U 恒定，电阻箱接 入电路的阻值可调且能直接读出。 图 4 图 5 ①用多用电表测电路中的电流，则与 a 点相连的是多用电表的____ （选填“红”或“黑”）表笔。 ②闭合电键，多次改变电阻箱阻值 R，记录相应的 R 和多用电表读数 I，得到 R－ 的关系如图 5 所 示。不计此时多用电表的内阻。则 Ry＝___Ω，电源电压 U＝___V。 （5）一半导体电阻的伏安特性曲线如图 6 所示。用多用电表的欧姆挡测量其电阻时，用“×100”挡和用 “×1k”挡，测量结果数值不同。用____（选填“×100”或“×1k”）挡测得的电阻值较大，这是因为 ____________。 图 6 【答案】（1）dafb （2）2 200 （3）15 35 （4）红 200 8 （5）×1k 欧姆表中挡位越高，内 阻越大；由于表内电池的电动势不变，所以选用的挡位越高，测量电流越小；该半导体的电阻随电流的 增大而减小，所以选用的挡位越高，测得的电阻值越大 【解析】（1）先把选择开关旋到“×10”挡位，测量时指针偏转如题图 1 所示。指针指在示数较大处，为 使指针指在刻度盘中央附近，应换用“×100”挡（几百×10=几十×100），再欧姆调零，测量，整理器材。 实验步骤中的正确顺序是：dafb。 7 （2）重新测量后，指针位于如题图 2 所示位置，被测电阻的测量值为 。 （ 3 ） 电 表 内 阻 ， 当 电 表 指 针 指 在 30 μA 刻 度 线 上 时 ，整理得 。 （4）①多用电表测电路中的电流，a 点与电源正极相连，则与 a 点相连的是多用电表的红表笔。 ②由欧姆定律可得 ，整理得 ，由图象的纵截距得： 、由图象的斜率得： 。 （5） 欧姆表挡位越高，内阻越大；由于表内电池的电动势不变，所以选用的挡位越高，测量同一电阻 时电路中电流越小；该半导体的电阻随电流的减小而增大，所以选用的挡位越高，测得的电阻值越大。 所以选“×1k”挡测得的电阻值较大。 2．在“把小量程电流表改装成欧姆表”的实验中，给出的器材有： A．电流表（量程为 600 A，内阻约为 190 Ω） B．电阻箱（0~999.9 Ω） C．滑动变阻器（0~4 kΩ） D．电位器（0~20 kΩ，电位器相当于滑动变阻器） E．电源（电动势为 1.5 V，有内阻） F．电源（电动势为 7.5 V，有内阻） G．开关两个，导线若干 （1）首先要用“半偏法”测定电流表的内阻。如果采用如图 1 所示的电路测定电流表的内电阻并且要想得 到较高的精确度，那么以上给出的器材中，电阻 R1 应选用_____，电阻 R2 应选用____，电源应选 用_____。（填写所选仪器前的字母即可） （2）该实验操作的步骤有： 8 A．闭合 S1 B．闭合 S2 C．观察 R1 的阻值是否最大，如果不是，将 R1 的阻值调至最大 D．调节 R1 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度 E．调节 R2 的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半 F．记下 R2 的阻值。 则正确的操作步骤是__________________。 （3）如果在步骤 F 中所得的 R2 的阻值为 200 Ω，则图 1 中被测电流表的内阻 Rg 的测量值为_______Ω， 若仅考虑系统误差，则测量值比实际值略______（选填“大”、“小”）。 （4）如果要将图中的电流表改装成欧姆表，其内部结构如图 2 所示，选用电动势为 1.5 V 的电源，则 R3 应选用______（填写所选仪器前的字母即可）。 （5）电流表改装成欧姆表后，如图 3 所示，电流表的指针分别指向 0、300、600 刻度线对应的电阻值 大小分别是______；______；______。 【答案】（1）D B F （2）CADBEF （3）200 小 （4）C （5） ∞ 2.5×103Ω 0 【解析】（1）首先分析半偏法测量电流表内阻的方法以及测量原理：如图所示，设电源的电动势为 E， 内阻为 r，S2 打开时， 9 设电流表满偏电流为： ，实验要求 R1 Rg，R1 r，这样才有 ，当 S2 闭合时，R2 和 Rg 并联，并联后总阻值 R 并