1、第八章 實驗12練習使用多用電表2023屆高中物理一輪復習C目錄ONTENTS010203知識梳理能力提升鞏固訓練知識梳理一、實驗目的1.了解多用電表的構造和原理,掌握多用電表的使用方法。2.會使用多用電表測電壓、電流及電阻。3.會用多用電表探索黑箱中的電學元件。二、實驗原理1.歐姆表原理(1)構造。如圖所示,歐姆表由電流表G、電池、調零電阻R和紅、黑表筆組成。甲 乙丙歐姆表內部:電流表、電池、調零電阻串聯。外部:接被測電阻Rx。全電路電阻R總=Rg+R+r+Rx。2.多用電表(1)多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等,并且每一種物理量都有幾個量程。(2)外形如圖所示,上半部分為表盤,表盤上

2、有電流、電壓、電阻等不同物理量多種量程的刻度;下半部分為選擇開關,它的四周刻有各種測量項目和量程。(3)多用電表面板上還有歐姆調零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處),指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置),表筆的正、負插孔(紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“-”插孔)。3.測電流、電壓的原理測電流和電壓的原理與電流表和電壓表改裝原理相同。(1)直流電流擋:直流電流擋的幾個擋位實際是由同一表頭并聯不同電阻改裝而成的幾個量程不同的電流表。(2)直流電壓擋:直流電壓擋的幾個擋位實際是由同一表頭串聯不同電阻改裝而成的幾個量程不同的電壓表。4.二極管的單向導電性(1)晶體二極管是由半導體材料制成

3、的,它有兩個極,即正極和負極,它的符號如圖甲所示。(2)晶體二極管具有單向導電性(符號上的箭頭表示允許電流通過的方向)。當給二極管加正向電壓時,它的電阻很小,電路導通,如圖乙所示;當給二極管加反向電壓時,它的電阻很大,電路截止,如圖丙所示。(3)將多用電表的選擇開關撥到歐姆擋,紅、黑表筆接到二極管的兩極上,當黑表筆接“正”極,紅表筆接“負”極時,電阻示數較小,反之電阻示數很大,由此可判斷出二極管的正、負極。三、實驗器材多用電表、電學黑箱、直流電源、開關、導線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個。四、實驗步驟1.觀察多用電表的外形,認識選擇開關對應的測量項目及量程。2.檢查多用電表的

4、指針是否停在表盤刻度左端的零刻度位置。若不指零,則可用小螺絲刀進行機械調零。3.將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔。4.測小燈泡的電壓和電流。(1)按圖甲連好電路,將多用電表選擇開關置于直流電壓擋,測小燈泡兩端的電壓。(2)按圖乙連好電路,將選擇開關置于直流電流擋,測量通過小燈泡的電流。甲 乙5.用多用電表測電阻的步驟。(1)調整定位螺絲,使指針指向電流的零刻度。(2)選擇開關置于“”擋的“1”,短接紅、黑表筆,調節歐姆調零旋鈕,使指針指向電阻的零刻度。(3)將兩表筆分別接觸阻值為幾十歐的定值電阻兩端,讀出指示的電阻值,然后斷開表筆,再與標定值進行比較。(4)選擇開關改置“100”擋,重新進

5、行歐姆調零。(5)再將兩表筆分別接觸標定值為幾千歐的電阻兩端,讀出指示的電阻值,然后斷開表筆,與標定值進行比較。(6)測量完畢,將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。6.探索黑箱內的電學元件。 五、誤差分析1.偶然誤差(1)歐姆擋的表盤刻度不均勻,估讀時易帶來誤差。(2)由于歐姆擋刻度的非線性,表頭指針偏轉過大或過小都會使誤差增大,因此要選用恰當倍率擋位,使指針在中值附近。(3)讀數時的觀察易造成偶然誤差,要垂直表盤正對指針讀數。2.系統誤差(1)電池用舊后,電動勢會減小,內阻會變大,致使電阻測量值偏大,要及時換電池。(2)測電流、電壓時,由于電表內阻的影響,測得的電流、電壓值均小于真實

6、值。六、注意事項1.歐姆擋刻度盤不同于電壓、電流擋刻度盤(1)左“”右“0”:電阻無限大與電流、電壓零刻度重合,電阻零刻度與電流、電壓最大刻度重合。(2)刻度不均勻:左密右疏。(3)歐姆擋是倍率擋,即讀出的示數再乘以擋上的倍率。電流、電壓擋是量程范圍擋。在不知道待測電阻的估計值時,應先從中等倍率開始試測,指針偏角太小,換大倍率擋;指針偏角太大,換小倍率擋。(4)歐姆擋的讀數:待測電阻的阻值應為表盤讀數乘以倍率。為了減小讀數誤差,指針應指表盤 的部分,即中央刻度附近。2.多用電表使用的“八項注意”(1)使用前要機械調零。(2)兩表筆在使用時,電流總是“紅進”“黑出”。(3)選擇開關的功能區域,要

7、分清是測電壓、電流還是測電阻,還要分清是交流還是直流。(4)電壓、電流擋為量程范圍擋,歐姆擋為倍率擋。(5)刻度線有三條:上為電阻專用,中間為電流、電壓直流、交流共用,下為電壓交流2.5 V專用。(6)測電阻時待測電阻與電路、電源一定要斷開。兩手一定不要接觸兩表筆金屬桿。指針指中值附近較準,否則換擋。每換一擋必須重新歐姆調零。讀出示數要乘以倍率才為電阻阻值。(7)測電學黑箱時,一定要先用大量程電壓擋判斷其內部有無電源,無電源方可用歐姆擋。(8)使用完畢,選擇開關要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋,長期不用應取出電池。能力提升能力形成點1實驗原理與操作【例1】 某學生實驗小組利用圖甲所示電路,測

8、量多用電表內電池的電動勢和內阻及“1 k”擋內部電路的總電阻。使用的器材有多用電表、電壓表(量程5 V,內阻十幾千歐)、滑動變阻器(最大阻值5 k)、導線若干。回答下列問題。(1)將多用電表擋位調到電阻“1 k”,再將紅表筆和黑表筆_,進行歐姆調零。(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和_(選填“1”或“2”)端相連,黑表筆連接另一端。甲 短接 1(3)將滑動變阻器的滑片調到適當位置,使多用電表的示數如圖乙所示,這時電壓表的示數如圖丙所示。多用電表和電壓表的讀數分別為_k和_ V。乙 丙 15.0 3.60 (4)調節滑動變阻器的滑片,使其接入電路的阻值為零,此時多用電表和電壓表的讀數分別為12.0

9、 k和4.00 V。從測量數據可知,電壓表的內阻為_ k。(5)多用電表電阻擋內部電路可等效為由一個無內阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯而成的電路,如圖丁所示。根據前面的實驗數據計算可得,此多用電表內電池的電動勢為_V,電阻“1 k”擋內部電路的總電阻為_ k。丁 12.0 9.00 15.0 解析:(1)多用電表歐姆擋調零的方法是先把紅、黑表筆短接,再調節歐姆調零旋鈕,使指針滿偏。(2)多用電表內部電池的正極與黑表筆相連,要保證電流從電壓表的“+”接線柱流入、“-”接線柱流出,故紅表筆和“1”端相連。(3)多用電表指針指向“15.0”,擋位“1 k”,故多用電表的讀數為15.0 k;電

10、壓表讀數時要估讀,讀數為3.60 V。(4)滑動變阻器接入電路的阻值為零,故多用電表的讀數即為電壓表內阻,RV=12.0 k。(5)由題圖乙知,此時多用電表指針指向中值,故此時內、外電阻均為15 k,此時的電壓表示數為3.60 V。則解得E=9.00 V。 能力形成點2多用電表的使用【例2】 (2021天津南開中學模擬)實驗室中常用指針式多用電表作為測量儀器。(1)圖甲為多用電表原理示意圖,虛線框中S為一個單刀多擲開關,通過操作開關,接線柱B可以分別與觸點1、2、3接通,從而實現使用多用電表測量不同物理量的功能。關于此多用電表,下列說法正確的是(選填選項前面的字母)。甲 A.當S接觸點3時,多

11、用電表處于測量電壓的擋位,其中接線柱B接的是紅表筆B.當S接觸點2時,多用電表處于測量電壓的擋位,其中接線柱B接的是黑表筆C.當S接觸點2時,多用電表處于測量電阻的擋位,其中接線柱B接的是黑表筆D.當S接觸點1時,多用電表處于測量電流的擋位,其中接線柱B接的是黑表筆CD (2)用實驗室的多用電表進行某次測量時,指針在表盤的位置如圖乙所示。若所選擋位為直流10 A擋,則示數為 A;若所選擋位為電阻100擋,則示數為。(3)用表盤如圖乙所示的多用電表正確測量了一個約為150 的電阻后,需要繼續測量一個阻值約為2 k的電阻,在用紅黑表筆接觸這個電阻兩端之前,請選擇以下必需的步驟,并按操作順序逐一寫出

12、步驟的序號。A.將紅表筆和黑表筆接觸B.把選擇開關旋至“100”位置C.把選擇開關旋至“1 k”位置D.調節歐姆調零旋鈕使指針指向歐姆零點乙 4.41900BAD(4)某小組的同學發現歐姆表的表盤刻度不均勻,分析在同一個擋位下通過待測電阻的電流I和它的阻值Rx的關系,他們分別畫出了如圖所示的圖像,其中可能正確的是 (選填選項下面的字母)。AC解析:(1)由于共用表頭,從歐姆擋的內接電源看,B與歐姆擋的內接電源正極相連,所以B是黑表筆,A是紅表筆。接3時,是電壓擋,而B是黑表筆,故A錯誤。接2時,有內接電源,是歐姆擋,故B錯誤。接2時是歐姆擋,B是黑表筆,故C正確。接1時是電流擋,B是黑表筆,故

13、D正確。(2)多用電表的指針在表盤的位置如題圖乙所示。若是10 A的電流表量程,讀第二排數據,最小分度為0.2 A,所以電流的示數為4.4 A;若是電阻擋100,倍率是100 ,所以電阻的示數為19100 =1 900 。(3)測量一個150 的電阻后,再去測一個阻值更大的電阻,先換一個較大的倍率,再歐姆調零,然后進行測量,所以操作順序是BAD。規律總結歐姆擋刻度盤特點及多用電表讀數技巧1.歐姆擋刻度盤不同于電壓、電流擋刻度盤。(1)左右0:電阻無限大與電流、電壓零刻度重合,電阻零刻度與電流、電壓最大刻度重合。(2)刻度不均勻:左密右疏。(3)歐姆擋是倍率擋,即讀出的示數應再乘以該擋的倍率。電

14、流、電壓擋是量程范圍擋。在不知道待測電阻的估計值時,應先從小倍率開始,熟記“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因為歐姆擋的刻度盤上越靠左讀數越大,且測量前指針指在左側“”處)。2.讀數技巧。(1)歐姆擋的讀數。為了減小讀數誤差,指針應指在表盤 的部分,即中央刻度附近。除非指針所在刻度盤處每個小格表示1 時,要估讀到下一位,其余情況都不用估讀。電阻值等于指針示數與所選倍率的乘積。(2)測電壓、電流時的讀數,要注意其量程,根據量程確定精確度,精確度是1、0.1、0.01時要估讀到下一位,精確度是2、0.02、5、0.5時,不用估讀到下一位。能力形成點3多用電表檢測電路故障及探測黑箱元件【例3】 某

15、照明電路出現故障,其電路如圖所示,該電路用標稱值12 V的蓄電池為電源,導線及其接觸完好。維修人員使用已調好的多用電表直流50 V擋檢測故障。他將黑表筆接在c點,用紅表筆分別探測電路的a、b點。(1)斷開開關,紅表筆接a點時多用電表指示如圖所示,讀數為_V,說明_(選填“蓄電池”“保險絲”“開關”或“小燈”)正常。(2)紅表筆接b點,斷開開關時,表針不偏轉,閉合開關后,多用電表指示仍然和圖乙相同,可判定發生故障的器件是_(選填“蓄電池”“保險絲”“開關”或“小燈”)。11.5 (11.211.8之間的值均可) 蓄電池 小燈 解析:(1)因用直流50 V擋檢測,故滿偏時電壓為50 V,刻度均勻,

16、在題圖乙所示位置時,讀數為11.5 V(11.211.8 V之間的值均可),說明蓄電池正常。(2)紅表筆接b點,斷開開關,指針不偏轉,閉合開關后多用電表讀數與原來相同,說明保險絲、開關均正常,發生故障的器件只能為小燈。【例4】 如圖甲所示的黑箱中有三只完全相同的電學元件,小明使用多用電表對其進行探測。甲 (1)在使用多用電表前,發現指針不在左邊“0”刻度線處,應先調整圖乙中多用電表的_(選填“A”“B”或“C”)。(2)在用多用電表的直流電壓擋探測黑箱a、b接點間是否存在電源時,一表筆接a,另一表筆應_(選填“短暫”或“持續”)接b,同時觀察指針偏轉情況。A 短暫 乙 (3)在判定黑箱中無電源

17、后,將選擇開關旋至電阻“1”擋,調節好多用電表,測量各接點間的阻值。測量中發現,每對接點間正反向阻值均相等,測量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時,多用電表的示數如圖所示。請將記錄表補充完整,并在黑箱圖中畫出一種可能的電路。5.0 解析:(1)A是指針定位螺絲,B是歐姆調零旋鈕,C是選擇開關,故選填A。(2)為防止a、b間存在高壓電源并在持續接通時燒壞電表,應采用“點觸”方式。(3)正反向阻值相等說明兩接點間無二極管,由題圖乙可以讀出a、b間阻值為5.0 ;因黑箱內只有三個阻值相等的電阻,由表內數據b、c間電阻等于a、b間電阻與a、c間電阻之和,可推測a、b間電阻與a、c間電阻相串聯。又因a、c

18、間阻值是a、b間阻值的2倍,故可判斷出電路圖如圖甲或乙所示。方法歸納判斷黑箱內元件的基本思路1.首先用多用電表電壓擋探測黑箱內是否有電源。2.如果有電源,則用多用電表的電壓擋探測黑箱外任意兩接點間電壓,根據電壓關系判定黑箱內電源的位置及各接點間電阻的關系,從而分析出黑箱內各元件的連接情況。3.如果沒有電源,則直接用多用電表的歐姆擋測量任意兩點間的電阻值,根據所測量的電阻值,分析任意兩點間各是什么元件及其連接情況。鞏固訓練1.下圖為多用電表的刻度盤。選用倍率為“100”的歐姆擋測電阻時,表針如圖所示。(1)所測電阻的阻值為_ ;如果要用此多用電表測量一個阻值約為2.0104 的電阻,為了使測量結

19、果比較精確,應選用的歐姆擋是_(選填“10”“100”或“1 k”)。(2)用此多用電表進行測量,當選用量程為50 mA的直流電流擋測量電流時,表針指于圖示位置,則所測電流為_ mA;當選用量程為250 mA的直流電流擋測量電流時,表針指于圖示位置,則所測電流為_ mA。(3)當選用量程為10 V的直流電壓擋測量電壓時,表針也指于圖示位置,則所測電壓為_ V。1.501031 k 30.7(30.530.9都正確) 153(152154都正確) 6.1 解析:(1)歐姆表讀數:對應最上一行刻度值為15.0,倍率為“100”,讀數為1.50103 ;測2.0104 電阻時應選“1 k”的歐姆擋。

20、(2)選50 mA直流電流擋,則每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,測量的精確度為1 mA,應估讀到0.1 mA,指針對應的讀數為30.7 mA;選擇量程為250 mA的直流電流擋,則每一大格表示50 mA,每一小格表示5 mA,測量的精確度為5 mA,應估讀到1 mA,指針對應的讀數為153 mA。(3)選擇10 V直流電壓擋,則每一大格表示2 V,每一小格表示0.2 V,測量的精確度為0.2 V,應估讀到0.1 V,指針對應的讀數為6.1 V。2.指針式多用電表是實驗室中常用的測量儀器,請回答下列問題。(1)在使用多用電表測量時,指針的位置如圖甲所示,若選擇開關撥至電阻“1”擋,

21、則測量的結果為_;若選擇開關撥至“50 mA”直流電流擋,則測量結果為_。甲 18.0 23.0 mA (2)多用電表測未知電阻阻值的電路如圖乙所示,電池的電動勢為E、內阻為r,R0為調零電阻,Rg為表頭內阻,電路中電流I與待測電阻的阻值Rx的關系圖像如圖丙所示,則該圖像的函數關系式為_。乙 丙 (3)(多選)根據圖丙中的I-Rx圖線,下列說法正確的是()A.因為函數圖線是非線性變化的,所以歐姆表的示數左大右小B.歐姆表調零的實質是通過調節R0使Rx=0時電路中的電流I=IgC.Rx越小,相同的電阻變化量對應的電流變化量越大,所以歐姆表的示數左密右疏D.測量中,當Rx的阻值為圖丙中的R2時,指針位于表盤中央位置的左側BCD 解析:(1)在使用多用電表測量時,若選擇開關撥至電阻“1”擋,按照最上面刻度讀數,則測量的結果為18.01 =18.0 ;若選擇開關撥至“50 mA”直流電流擋,按照中間刻度讀數,則測量結果為23.0 mA。(2)由閉合電路歐姆定律得 。(3)因為函數圖線是非線