（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 第八章 第5節(jié) 實驗：用多用電表測量電學中的物理量學案（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復習 第八章 第5節(jié) 實驗：用多用電表測量電學中的物理量學案（含解析）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.歐姆表內(nèi)部電路簡化如圖所示。2.根據(jù)閉合電路歐姆定律：（1）當紅、黑表筆短接時，Ig；（2）當被測電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時，I； （3）當I中Ig時，中值電阻R中RgRr。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。部分器材用途多用電表1多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等

2、，并且每一種測量都有幾個量程。2外形如圖所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；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：歐姆表的歐姆調(diào)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)。二極管1.晶體二極管是由半導體材料制成的，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?qū)щ娦?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，

3、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(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、負極。四、實驗步驟(1)觀察：觀察多用電表的外形，認識選擇開關的測量項目及量程。(2)機械調(diào)零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度端的零位置。若不指零，則可用小螺絲刀進行機械調(diào)零。(3)將紅、黑表筆分別插入“”“”插孔。(4)測量小燈泡的電壓和電流。按如圖甲所示的電路圖連好電路，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。按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流。(5)測量定值電

4、阻根據(jù)被測電阻的估計阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的“0”刻度，若不指在歐姆表的“0”刻度，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處；將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩(wěn)定后讀數(shù)；讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，用讀數(shù)乘以所選擋位的倍率，即得測量結果；測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。五、誤差分析1. 偶然誤差(1)估讀時易帶來誤差。(2)表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會使誤差增大。2系統(tǒng)誤差(1)電池用舊后，電動勢會減小，內(nèi)阻會變大，致使電阻測量值偏大，要及時更換電池。(2)測電流、電壓時，由于電表內(nèi)阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實值。六、

5、注意事項1使用前要機械調(diào)零。2兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”。3測電阻時(1)指針指中值附近較準，否則換擋。(2)每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。(3)讀出示數(shù)要乘以倍率。4使用完畢，選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應取出電池?；A考法考法(一)考查多用電表的原理及讀數(shù)1某學生實驗小組利用圖甲所示電路，測量多用電表內(nèi)電池的電動勢和電阻“1 k”擋內(nèi)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(nèi)阻十幾千歐；滑動變阻器：最大阻值5 k；導線若干?；卮鹣铝袉栴}：(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“1 k”擋，再將紅表筆和黑表筆_，調(diào)零點。(2)將圖甲中多用電表的紅表筆

6、和_(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動變阻器的滑片調(diào)到適當位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時電壓表的示數(shù)如圖丙所示，多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為_k和_V。(4)調(diào)節(jié)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(shù)分別為12.0 k和4.00 V。從測量數(shù)據(jù)可知，電壓表的內(nèi)阻為_k。(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個無內(nèi)阻的電池、一個理想電流表和一個電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示。根據(jù)前面的實驗數(shù)據(jù)計算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動勢為_V，電阻“1 k”擋內(nèi)部電路的總電阻為_k。解析：(1)使用多用電表測電阻時，換擋后需重新進行歐姆調(diào)零，

7、故應將兩表筆短接進行調(diào)零。(2)電流應從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應接“1”。(3)從題圖乙可以看出指針指向歐姆擋15.0位置，電阻擋為“1 k”，故讀數(shù)為15.0 k；由于電壓表量程為5 V，指針所指位置為3.60，故讀數(shù)為3.60 V。(4)當滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，多用電表讀數(shù)即為電壓表內(nèi)阻，所以電壓表內(nèi)阻為12.0 k。(5)設多用電表內(nèi)電池的電動勢為E、多用電表內(nèi)阻為R，由第(3)、(4)問可知，兩式聯(lián)立解得：E9.00 V，R15.0 k。答案：(1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.02(2017全國卷)圖(a)為某同學

8、組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250 A，內(nèi)阻為480 。虛線方框內(nèi)為換擋開關，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA擋，歐姆100 擋。(1)圖(a)中的A端與_(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。(2)關于R6的使用，下列說法正確的是_(填正確答案標號)。A在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C使用電流擋時，調(diào)整R6使電

9、表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1R2_ ，R4_ 。(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為_；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_。(結果均保留三位有效數(shù)字)解析：(1)A端與電池正極相連，電流從A端流出，A端與黑表筆相連。(2)使用多用電表前，應機械調(diào)零，即應調(diào)整“指針定位螺絲”，使指針指在表盤左端電流“0”位置，與R6無關，選項A錯；使用歐姆擋時，需要紅、黑表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B對；使用電流擋時，B端與“1”或“2”相連，與

10、R6無關，C錯。(3)B端與“1”“2”相連時，該多用電表擋位分別為直流2.5 mA擋、直流1 mA擋，如圖甲所示，由電表的改裝原理可知，B端與“2”相連時，有I2IG，解得R1R2160 ；B端與“4”相連時，如圖乙所示，多用電表為直流電壓1 V擋，表頭并聯(lián)部分電阻R0，R4R0880 。(4)B端與“1”相連時，電表讀數(shù)為1.47 mA；B端與“3”相連時，多用電表為歐姆100 擋，讀數(shù)為11.0100 1.10103 ；B端與“5”相連時，多用電表為直流電壓5 V擋，讀數(shù)為5 V2.95 V。答案：(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA110103 2.95 V考法(二)

11、多用電表的使用3在“用多用電表測量電學中的物理量”實驗中：(1)某同學欲測量一節(jié)干電池的電壓，下述操作正確的是_(填字母)。A歐姆調(diào)零，選擇擋位，表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)，讀數(shù)B機械調(diào)零，選擇擋位，表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)，讀數(shù)C選擇擋位，機械調(diào)零，表筆接觸電池兩極(其中黑表筆接觸正極)，讀數(shù)D選擇擋位，歐姆調(diào)零，表筆接觸電池兩極(其中黑表筆接觸正極)，讀數(shù)(2)該同學欲測量如圖甲所示生活用電中插座的電壓，則應把多用電表的選擇開關打到如圖乙所示的_位置(選填A、B、C、Q)。(3)經(jīng)過正確操作后，電表指針指向如圖丙所示，則插座的電壓為_ V。解析：(1)使用多用電表

12、測電壓時，應該先機械調(diào)零，然后選擇適當?shù)膿跷?，表筆接觸電池兩極(其中紅表筆接觸正極)，待示數(shù)穩(wěn)定后讀數(shù)即可，故B正確，A、C、D錯誤。(2)題圖甲所示插座的電壓為220 V交流電源，所以應把多用電表的選擇開關打到題圖乙所示的H位置。(3)多用電表表盤最下面一排刻度線左側(cè)標有“”，是用于測交流電壓的，根據(jù)電表指針可知，插座的電壓為U215 V。答案：(1)B(2)H(3)2154二極管具有單向?qū)щ娦?，其正向電阻很小，反向電阻很大，現(xiàn)有一個二極管其正極記為A、負極記為B。某同學研究二極管正、反向電阻的相關實驗操作過程如下：(1)先用多用電表的歐姆擋測量其電阻，其正向電阻約為10 ，反向電阻約為50

13、 k，則在測量二極管的正向電阻時，電表的紅表筆應接_(填“A”或“B”)端。(2)該同學設計了如圖所示的電路用伏安法進一步測量該二極管正、反向電壓均為2 V時的電阻值，二極管接在1、2之間，電壓表的內(nèi)阻約為40 k，選用多用電表的直流電流擋作為電流表接在3、4之間。該多用電表的直流電流有三個量程，量程和對應的內(nèi)阻分別為：50 A，內(nèi)阻約為100 ；50 mA，內(nèi)阻約為50 ；250 mA，內(nèi)阻約為10 。則在實驗過程中，多用電表的紅表筆應與接線柱_(選填“3”或“4”)相連；測二極管的反向電阻時電流表的量程應選用_(選填“”“”或“”)，單刀雙擲開關S2應撥向接點_(選填“5”或“6”)。解析

14、：(1)多用電表測電阻時紅表筆接表內(nèi)電池的負極，所以測二極管的正向電阻時應與二極管的負極相連，即與B相連。(2)紅表筆是多用電表作直流電流表使用時的正接線柱，故應與接線柱3相連；電壓為2 V時，二極管反接時的電流約為40 A，所以電流表應選用量程；根據(jù)電壓表和電流表內(nèi)阻應采用電流表內(nèi)接法，所以單刀雙擲開關S2應撥向接點6。答案：(1)B(2)365某同學為了將一量程為3 V的電壓表改裝成可測量電阻的儀表歐姆表，進行了如下操作：(1)先用如圖甲所示電路測量該電壓表的內(nèi)阻，圖中電源內(nèi)阻可忽略不計，閉合開關，將電阻箱阻值調(diào)到3 k時，電壓表恰好滿偏；將電阻箱阻值調(diào)到12 k時，電壓表指針指在如圖乙所

15、示位置，則電壓表的讀數(shù)為_V。由以上數(shù)據(jù)可得電壓表的內(nèi)阻RV_k。(2)將圖甲的電路稍作改變，在電壓表兩端接上兩個表筆，就改裝成了一個可測量電阻的簡易歐姆表，如圖丙所示，為將表盤的電壓刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度，進行了如下操作：閉合開關，將兩表筆斷開，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“3.0 V”處，此處刻度應標阻值為_(填“0”或“”)；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對應的電壓刻度，則“1 V”處對應的電阻刻度為_k。(3)若該歐姆表使用一段時間后，電池內(nèi)阻不能忽略且變大，電動勢不變，但將兩表筆斷開時調(diào)節(jié)電阻箱，指針仍能滿偏，按正確使用方法再進行測量，其測量結果將_。A偏大B偏小C不

16、變 D無法確定解析：(1)由題圖乙所示電壓表表盤可知，其分度值為0.1 V，示數(shù)為1.50 V；電源內(nèi)阻不計，由題圖甲所示電路圖可知，電源電動勢：EUIRUR，由題意可知：E33 000，E1.512 000，解得：RV6 000 6 k，E4.5 V。(2)兩表筆斷開，處于斷路情況，相當于兩表筆之間的電阻無窮大，故此處刻度應標阻值為，當指針指向3 V時，電路中的電流為IV A0.000 5 A，此時電阻箱的阻值為R 3 k。當電壓表示數(shù)為1 V時，有1，解得Rx1 k。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電池新時有IV，測量電阻時電壓表示數(shù)為U，歐姆表用一段時間調(diào)零時有IV，測量電阻時U，比較可知

17、rRrR，所以若電流相同，則RxRx，即測量結果不變，C正確。答案：(1)1.506(2)1(3)C考法(三)用多用電表檢測電路故障6.某照明電路出現(xiàn)故障，其電路如圖甲所示，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(diào)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乙所示，讀數(shù)為_ V，說明題中_正常(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)。(2)紅表筆接b點，斷開開關時，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關后，多用電表指示仍然和圖乙相同，可判定發(fā)生故障的器件是_(選填：蓄電池、保險絲、開關、小燈)。

18、解析：(1)多用電表調(diào)至50 V量程，接a、c兩點測量的是電源兩端的電壓，讀數(shù)為11.3 V，可見蓄電池完好。(2)斷開開關，電壓表指針不偏轉(zhuǎn)，表明電壓表被斷路，開關閉合后，讀數(shù)與接a點時相同，表明蓄電池、保險絲、開關和多用電表能組成完好回路，開關和保險絲無問題，發(fā)生故障的是小燈，小燈斷路。答案：(1)11.3(11.111.5均可)蓄電池(2)小燈7在如圖甲所示的電路中，4節(jié)干電池串聯(lián)，小燈泡A、B的規(guī)格為“3.8 V,0.3 A”。合上開關S后，無論怎樣移動滑動片，A、B燈都不亮。(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障。選擇開關置于下列量程的_擋較為合適(用字母序號表示)；A2.5 VB10

19、 VC50 V D250 V測得c、d間電壓約為5.8 V、e、f間電壓為0，則故障是_。AA燈絲斷開 BB燈絲斷開Cd、e間連線斷開 DB燈被短路(2)接著練習使用歐姆表的“1”擋測電阻，歐姆表經(jīng)過“歐姆調(diào)零”，測試前，一定要將電路中的開關S_；測c、d間和e、f間電阻時，某次測試結果如圖乙所示，讀數(shù)為_ ，此時測量的是_間電阻。根據(jù)小燈泡的規(guī)格計算出的電阻為_ 。解析：(1)由于4節(jié)干電池串聯(lián)后電動勢為6 V，電壓表量程應選10 V，B正確。燈泡不亮，說明電路斷路或短路，電壓表接c、d端時有示數(shù)且接近電源電動勢，說明有電流通過電壓表，c、d間以外其他部分電路接通，電壓表接e、f時無示數(shù)，說

20、明c、d間燈泡斷路，A正確。(2)使用歐姆表時一定要將被測電阻從電路中斷開。歐姆表讀數(shù)應該為6.0 。由于A燈泡斷路，電阻無窮大，而歐姆表示數(shù)為6.0 ，說明測量的應該是e、f間電阻。由R可求得電阻為12.7 。答案：(1)BA(2)斷開6.0e、f12.7考法(四)用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學元件8.如圖所示，已知黑箱外有A、B、C三只接線柱，黑箱內(nèi)有一只定值電阻和一個二極管，它們的兩端都直接接在接線柱上。用多用電表依次測三只接線柱間的阻值，結果如下表所示。請畫出黑箱內(nèi)的電路結構。紅表筆AABCCB黑表筆BCCBAA阻值/100150502 0002 100100解析：先由二極管反向截止的性質(zhì)分析，由表可知，接B、C和C、B時測量結果不同，故在B、C間一定有二極管存在；同理可知在A、C間也有二極管存在，并且A、C間的正向電阻大于B、C之間，說明A、C間包含電阻；而接A、B和B、A時電阻不變，故說明A、B間只有電阻，B、C間接二極管。所以黑箱內(nèi)的結構如圖所示。答案：見解析圖