2022年高中物理教科版選修3-1：第二章 直流電路 學(xué)案10

2022年高中物理教科版選修3-1：第二章 直流電路 學(xué)案10學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.了解歐姆表的原理，了解歐姆表的表盤刻度等問題，并學(xué)會使用歐姆表.2.了解多用電表的構(gòu)造及制作原理.3.動手操作，學(xué)會用多用電表測量電壓、電流及二極管的正、反向電阻一、認(rèn)識多用電表1歐姆表內(nèi)部構(gòu)造：由表頭、電池和可變電阻三部分組成2.歐姆表的測量原理：如圖1所示 ，當(dāng)紅、黑表筆間接入待測電阻R時，通過表頭的電流為I時，待測阻值R(rRgR0)，由于待測電阻的數(shù)值與電流表的示數(shù)是一一對應(yīng)的，只要把表頭的刻度盤改刻成相應(yīng)電阻的數(shù)值，該裝置就成為直接讀出電阻值的歐姆表了圖13將電流表、電壓表和歐姆表共同使用一個表頭，就成為多用電表，也稱萬用表4作為電流表使用時，表頭并聯(lián)有分流電阻5作為電壓表使用時，表頭串聯(lián)有分壓電阻6作為歐姆表使用時，表頭串聯(lián)了電池和調(diào)零電阻7外形結(jié)構(gòu)：上半部是表頭，表頭的下部有一個定位螺絲，使用前，應(yīng)先檢查指針是否指在左邊“0”刻度處；下半部的中心部位是選擇開關(guān)二、練習(xí)使用多用電表1用多用電表測量電流和電壓：接入多用電表時要注意電流從紅表筆進(jìn)入電表；從黑表筆流出電表，讀數(shù)時要注意所選擇的量程2用多用電表測量電阻：(1)先把選擇開關(guān)旋到電阻擋的適當(dāng)倍率處；(2)把兩支表筆相互接觸，調(diào)整電阻擋調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻擋的“0”刻度線處；(3)再把待測電阻(待測電阻不能與其他電源或其他電阻連接)的兩端分別與兩支表筆接觸，讀出指針的示數(shù)再乘以相應(yīng)的倍率，即為所測電阻阻值3用多用電表判斷二極管的正負(fù)極：(1)選擇電阻擋的適當(dāng)量程，讓兩支表筆分別接觸二極管的兩根引線；(2)變換兩表筆位置再次與二極管的兩根引線接觸；(3)電阻較小時接觸黑表筆的一端是正極，另一端是負(fù)極一、歐姆表問題設(shè)計1電壓表、大量程電流表都是由電流表改裝的，那么我們?nèi)绾伟央娏鞅砀难b成測量電阻的歐姆表？畫出原理圖答案可以用如圖所示的電路將電流表改裝成歐姆表2當(dāng)紅、黑表筆短接時(如圖2所示)，調(diào)節(jié)R的阻值，使指針指到滿刻度，此時紅、黑表筆之間電阻為多大？當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(如圖3所示)，指針不偏轉(zhuǎn)，即指向電流表的零點(diǎn)此時，紅、黑表筆之間電阻為多大？ 圖2 圖3答案零無窮大3當(dāng)在紅、黑表筆間接入某一電阻Rx，指針恰好指在刻度盤的中間位置，此時Rx與歐姆表內(nèi)阻有什么關(guān)系？答案阻值相等要點(diǎn)提煉1當(dāng)紅、黑表筆斷開時，電流表中電流為零，此時表筆間電阻無窮大，所以在表盤上電流零處標(biāo)電阻“”；當(dāng)紅、黑表筆短接時，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零電阻，使電流表指針滿偏，此時表筆間電阻為零，所以在電流滿偏處標(biāo)電阻“0”2I與Rx不成比例，歐姆表的刻度不均勻3歐姆表偏角越大，表明被測電阻越小4中值電阻：當(dāng)外加電阻RxrRgR0時，電流為IIg，此時電流表指針指在刻度盤的中央，該電阻叫中值電阻二、多用電表問題設(shè)計圖4分別表示電流表、歐姆表、電壓表的電路示意圖，試把它們組合在一起，在圖5的基礎(chǔ)上畫出最簡單的多用電表的電路圖4圖5答案要點(diǎn)提煉1電流表的改裝原理：由同一表頭并聯(lián)(“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)不同電阻改裝而成的量程不同的電流表2電壓表的改裝原理：由同一表頭串聯(lián)(“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)不同電阻改裝而成的量程不同的電壓表3歐姆表的改裝原理：將對應(yīng)Rx的電流刻度值改為電阻值即為歐姆表4電流進(jìn)、出電表的流向：(1)電流檔串聯(lián)接入電路，電流從紅表筆流進(jìn)電表，從黑表筆流出；(2)電壓檔并聯(lián)接入電路，紅表筆接高電勢點(diǎn)，黑表筆接低電勢點(diǎn)，電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”；(3)使用歐姆擋時，紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”三、使用多用電表的注意事項(xiàng)1電流都是從紅表筆流入，從黑表筆流出2電壓、電流的讀數(shù)要看清選擇開關(guān)所選擇的量程，搞清楚每一小格表示多少，及應(yīng)讀到的有效數(shù)字位數(shù)3測電阻時注意：(1)測電阻必須把待測電阻隔離(2)兩個調(diào)零過程，切記換擋需進(jìn)行歐姆調(diào)零(3)讀數(shù)時應(yīng)乘以相應(yīng)的倍率(4)合理選擇量程，使指針盡可能指在中值附近(5)歐姆表的表盤刻度不均，一般不估讀(6)電池用舊后，內(nèi)電阻會變大，要及時換電池4實(shí)驗(yàn)完畢，將表筆從插孔中拔出，并將選擇開關(guān)置于“OFF”擋或旋至交流電壓的最大量程處若長期不用，應(yīng)將多用電表內(nèi)的電池取出一、歐姆表測電阻的原理例1若某歐姆表表頭的滿偏電流為5 mA，內(nèi)裝一節(jié)干電池，電動勢為1.5 V，那么該歐姆表的內(nèi)阻為_ ，待測電阻接入紅、黑兩表筆之間時，指針指在刻度盤的中央，則待測電阻的阻值為_ ，若指針指在滿刻度的處，則待測電阻的阻值為_ .答案300300100二、多用電表的使用和讀數(shù)例2為確定某電子元件的電氣特性，做如下測量(1)用多用表測量該元件的電阻，選用“×100”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大，因此需選擇_倍率的電阻擋(填：“×10”或“×1k”)，并_再進(jìn)行測量，多用表的示數(shù)如圖6所示，測量結(jié)果為_.圖6(2)將待測元件(額定電壓9 V)、蓄電池、滑動變阻器、電流表、多用表、電鍵及若干導(dǎo)線連接成電路如圖7所示添加連線，使電路能測量該元件完整的伏安特性圖7本實(shí)驗(yàn)中使用多用表測電壓，多用表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到_擋(填：“直流電壓10 V”或“直流電壓50 V”)解析(1)用多用表測量該元件的電阻，選用“×100”倍率的電阻擋測量，發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過大，說明電阻較小，因此需選擇×10倍率的電阻擋，并歐姆調(diào)零后再進(jìn)行測量，多用表的示數(shù)如題圖所示，測量結(jié)果為70 .(2) 要測量該元件完整的伏安特性，必須連接成分壓電路本實(shí)驗(yàn)中使用多用表測電壓，多用表的選擇開關(guān)應(yīng)調(diào)到直流電壓10 V擋答案(1)×10歐姆調(diào)零70(2)電路如圖所示直流電壓10 V如圖8所示為多用電表的示意圖，試回答下列問題：圖8(1)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“mA”擋中的“10”擋位時，則測量的是_(2)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“V”擋中的“50”擋位時，則測量的是_(3)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“”擋中的“×100”擋位時，則測量的電阻大小等于_(4)當(dāng)選擇開關(guān)位置旋至“”擋中的“×100”擋位時，正確操作后發(fā)現(xiàn)指針的偏轉(zhuǎn)角很小，那么正確的操作步驟依次是：_，_，_.(5)無論用多用電表進(jìn)行何種(直流)操作測量，電流都應(yīng)該是從_表筆經(jīng)_插孔流入電表答案(1)量程為010 mA的直流電流(2)量程為050 V的直流電壓(3)讀數(shù)×100 (4)換擋位“×1 k”將表筆短接重新進(jìn)行調(diào)零將電阻與其他元件斷開后進(jìn)行測量(5)紅“”解析當(dāng)多用電表的選擇開關(guān)置于相應(yīng)的物理量區(qū)域時，多用電表就可以測量該量，開關(guān)所指的數(shù)值就是所測量的量程，需要注意的是：由于測電阻的原理和測電流、電壓的原理不同，當(dāng)選擇開關(guān)在測電阻區(qū)域時，對應(yīng)的數(shù)值是倍率，而不是量程當(dāng)然，倍率越大，測量的電阻也就越大；倍率越小，測量的電阻就越小由于測電阻是應(yīng)用閉合電路的歐姆定律，每次換擋位時，都會改變閉合電路的阻值，因此換擋位后必須進(jìn)行歐姆調(diào)零多用電表在測量時，紅表筆要插入“”插孔，黑表筆要插入“”插孔，這樣，在測量電路中，電流應(yīng)從紅表筆流入題組一多用電表的原理1以下是歐姆表原理的電路示意圖，正確的是()答案C解析選項(xiàng)B的歐姆表中沒有可調(diào)電阻，B錯；選項(xiàng)D電流表的負(fù)極接到了電源的正極，D錯；紅表筆應(yīng)接電源的負(fù)極，黑表筆應(yīng)接電源的正極，A錯，C對2用歐姆表測一個電阻的阻值R，選擇旋鈕置于“×10”擋，測量時指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定()AR150 BR1 500 C1 000 R1 500 D1 500 R2 000 答案C解析表盤右疏左密，所以指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定1 000 R1 500 ，故選C.3如圖1所示為簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig300 A，內(nèi)阻Rg100 ，可變電阻R的最大阻值為10 k，電源的電動勢E1.5 V，內(nèi)阻r0.5 ，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應(yīng)是_色，按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx_ k.圖1答案紅5題組二多用電表的讀數(shù)4如圖2所示為一多用電表表盤圖2(1)如果用直流10 V擋測量電壓，則讀數(shù)為_ V.(2)如果用直流100 mA擋測量電流，則讀數(shù)為_ mA.(3)如果用×100擋測電阻，則讀數(shù)為_ .答案(1)6.6(2)66(3)800解析直流電壓、電流讀數(shù)時用中間刻度線，電壓表讀數(shù)為6.6 V，電流表讀數(shù)為66 mA，歐姆表讀數(shù)時用上面刻度線，讀數(shù)為800 .5如圖3所示為多用電表的表盤，測電阻時，若用的是“×100”擋，這時指針?biāo)颈粶y電阻的阻值應(yīng)為_；測直流電流時，用的是100 mA的量程，指針?biāo)倦娏髦禐開mA；測直流電壓時，用的是50 V量程，則指針?biāo)镜碾妷褐禐開V.圖3答案1 7004723.5解析若用“×100”擋測電阻時，指針讀數(shù)為：17×100 1 700 若用量程100 mA測直流電流時，讀數(shù)為：4.7×10 mA47 mA若用量程50 V測直流電壓時，讀數(shù)為23.5 V題組三多用電表的使用和測量6在使用多用電表測電阻時，以下說法正確的是()A使用前檢查指針是否指在電阻擋的“”處B每換一次擋位，都必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零C在外電路中，電流從黑表筆流經(jīng)被測電阻到紅表筆D測量時，若指針偏角較小，應(yīng)換倍率較小的擋位來測量答案ABC解析指針偏角小，示數(shù)大，應(yīng)換用倍率大的擋位重新測量，故D錯誤7一學(xué)生使用多用電表測電阻，他在實(shí)驗(yàn)中有違反使用規(guī)則的地方他的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：A把選擇開關(guān)置于“×1”的歐姆擋；B把表筆插入插孔中，先把兩表筆相接觸，旋轉(zhuǎn)調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零刻線上；C把兩表筆分別與某一待測電阻的兩端相連，發(fā)現(xiàn)這時指針偏轉(zhuǎn)角度較小；D換用“×100”擋，發(fā)現(xiàn)這時指針偏轉(zhuǎn)適中，隨即記下電阻值；E把表筆從插孔中拔出后，就把多用電表放回桌上原處，實(shí)驗(yàn)完畢這個學(xué)生已經(jīng)注意到在測量時待測電阻與其他元件或電源斷開，不用手碰表筆的金屬桿這個學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中哪一個或哪些步驟違反了使用規(guī)則？答案見解析解析D步驟中應(yīng)先調(diào)零后再測電阻；E步驟中應(yīng)將選擇開關(guān)置于“OFF”或交流電壓最高擋8用如圖4所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個部件S、T.請根據(jù)下列步驟完成電阻測量：圖4(1)旋動部件_，使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻線(2)將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置(3)將插入“”、“”插孔的表筆短接，旋動部件_，使指針對準(zhǔn)電阻的_(填“0刻線”或“刻線”)(4)將兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，請從下列選項(xiàng)中挑出合理的步驟，并按_的順序進(jìn)行操作，再完成讀數(shù)測量A將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1 k”的位置B將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置C將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接D將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進(jìn)行校準(zhǔn)答案(1)S(3)T0刻線(4)ADC解析使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻線，應(yīng)旋動機(jī)械調(diào)零部件S；使指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻線，應(yīng)旋動歐姆調(diào)零部件T；測電阻時若指針偏轉(zhuǎn)角度過小，則待測電阻的阻值很大，據(jù)歐姆表測電阻時指針盡可能接近“中值”的原則知，應(yīng)換用較大倍率的擋位，因此A合理；每換一次擋位應(yīng)重新調(diào)零，則選D；測電阻時兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相連，應(yīng)選C.題組四綜合題組9實(shí)驗(yàn)室有下列器材：A電流表(0100 A,1.5 k)；B電流表(01 mA,1 k)；C變阻器(0300 )；D變阻器(0800 )；E干電池(1.5 V，r0)；現(xiàn)要改裝一只歐姆表，從上述備用器材中，電流表應(yīng)選用_，變阻器應(yīng)選用_，電源應(yīng)選用_(填序號)改裝好的歐姆表中心刻度的阻值為_答案BDE1.5 k解析若選用A電流表，需要變阻器的最小阻值為R1.5 k13.5 k，C、D兩個變阻器都不能用，故不能選A電流表若選用B電流表，需要變阻器的最小阻值為R1 k0.5 k500 ，D變阻器可以滿足，故電流表選B，變阻器選D.由于只有一個電源，故電源選E.歐姆表中心刻度的阻值為R中R內(nèi)1.5 k.10在如圖5所示的電路中，電源的電動勢E1.5 V，內(nèi)阻r0.5 ，電流表滿偏電流Ig10 mA，電流表電阻Rg7.5 ，A、B為接線柱圖5(1)用一根導(dǎo)線把A、B直接連起來，此時，應(yīng)把可變電阻R1調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流；(2)調(diào)至滿偏后保持R1的值不變，在A、B間接入一個150 的定值電阻R2，電流表指針指著多少刻度的位置；(3)如果把任意電阻R接在A、B之間，電流表讀數(shù)I與R的值有什么關(guān)系答案(1)142 (2)5 mA(3)R150解析(1)因電流表電阻Rg的值不能忽略，此時可以把電流表視為一個電阻來計算由閉合電路歐姆定律，有Ig從中解出可變電阻R1Rgr(7.50.5)142 這表示，當(dāng)兩個接線柱直接連到一起，且表頭指針恰好滿偏時，可變電阻R1的值需調(diào)節(jié)到142 .(2)保持可變電阻R1的值不變，把R2150 接在A、B之間，設(shè)這時電流表讀數(shù)為I2，由閉合電路歐姆定律得：I2 A0.005 A5 mA這表示，接入R2后，電流表指針指在“5 mA”刻度的位置(3)把任意電阻R接到A、B之間、設(shè)電流表讀數(shù)為I，則I代入數(shù)值后，得I解出R150