（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量學(xué)案（含解析）

（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第八章 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)：用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量學(xué)案（含解析）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解多用電表的構(gòu)造和原理，掌握多用電表的使用方法。2會(huì)使用多用電表測(cè)電壓、電流及電阻。3會(huì)用多用電表探索黑箱中的電學(xué)元件。二、實(shí)驗(yàn)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(dāng)紅、黑表筆短接時(shí)，Ig；（2）當(dāng)被測(cè)電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時(shí)，I； （3）當(dāng)I中Ig時(shí)，中值電阻R中RgRr。三、實(shí)驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、小)三個(gè)。部分器材用途多用電表1多用電表可以用來測(cè)量電流、電壓、電阻等，并且每一種測(cè)量都有幾個(gè)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(guān)，它的四周刻有各種測(cè)量項(xiàng)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(fù)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(dǎo)體材料制成的，它有兩個(gè)極，即正極和負(fù)極，它的符號(hào)如圖甲所示。2晶體二極管具有單向?qū)щ娦?符號(hào)上的箭頭表示允許電流通過的方向)。當(dāng)給二極管加正向電壓時(shí)，它的電阻很小，電路導(dǎo)通，如圖乙所示；當(dāng)給二極管加反向電壓時(shí)，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(guān)撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當(dāng)黑表筆接“正”極，紅表筆接“負(fù)”極時(shí)，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(fù)極。四、實(shí)驗(yàn)步驟(1)觀察：觀察多用電表的外形，認(rèn)識(shí)選擇開關(guān)的測(cè)量項(xiàng)目及量程。(2)機(jī)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(jìn)行機(jī)械調(diào)零。(3)將紅、黑表筆分別插入“”“”插孔。(4)測(cè)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(guān)置于直流電壓擋，測(cè)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(guān)置于直流電流擋，測(cè)量通過小燈泡的電流。(5)測(cè)量定值電阻根據(jù)被測(cè)電阻的估計(jì)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(cè)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(cè)量結(jié)果；測(cè)量完畢，將選擇開關(guān)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(shí)易帶來誤差。(2)表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會(huì)使誤差增大。2系統(tǒng)誤差(1)電池用舊后，電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小，內(nèi)阻會(huì)變大，致使電阻測(cè)量值偏大，要及時(shí)更換電池。(2)測(cè)電流、電壓時(shí)，由于電表內(nèi)阻的影響，測(cè)得的電流、電壓值均小于真實(shí)值。六、注意事項(xiàng)1使用前要機(jī)械調(diào)零。2兩表筆在使用時(shí)，電流總是“紅入”“黑出”。3測(cè)電阻時(shí)(1)指針指中值附近較準(zhǔn)，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(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應(yīng)取出電池?；A(chǔ)考法考法(一)考查多用電表的原理及讀數(shù)1某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示電路，測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)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(dòng)變阻器：最大阻值5 k；導(dǎo)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(diǎn)。(2)將圖甲中多用電表的紅表筆和_(填“1”或“2”)端相連，黑表筆連接另一端。(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置，使多用電表的示數(shù)如圖乙所示，這時(shí)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(dòng)變阻器的滑片，使其接入電路的阻值為零。此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0 k和4.00 V。從測(cè)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(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)理想電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路，如圖丁所示。根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得，此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)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(cè)電阻時(shí)，換擋后需重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，故應(yīng)將兩表筆短接進(jìn)行調(diào)零。(2)電流應(yīng)從多用電表的紅表筆流入、黑表筆流出，故紅表筆應(yīng)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?biāo)肝恢脼?.60，故讀數(shù)為3.60 V。(4)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)，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(shè)多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)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(xué)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(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個(gè)擋位，5個(gè)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(guān)于R6的使用，下列說法正確的是_(填正確答案標(biāo)號(hào))。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(shí)，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(shí)，調(diào)整R6使電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(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為_；若此時(shí)B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_；若此時(shí)B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_。(結(jié)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(yīng)機(jī)械調(diào)零，即應(yīng)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(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)；使用歐姆擋時(shí)，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(xiàng)B對(duì)；使用電流擋時(shí)，B端與“1”或“2”相連，與R6無關(guān)，C錯(cuò)。(3)B端與“1”“2”相連時(shí)，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(shí)，有I2IG，解得R1R2160 ；B端與“4”相連時(shí)，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(shí)，電表讀數(shù)為1.47 mA；B端與“3”相連時(shí)，多用電表為歐姆×100 擋，讀數(shù)為11.0×100 1.10×103 ；B端與“5”相連時(shí)，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 mA110×103 2.95 V考法(二)多用電表的使用3在“用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量”實(shí)驗(yàn)中：(1)某同學(xué)欲測(cè)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(jī)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(jī)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(xué)欲測(cè)量如圖甲所示生活用電中插座的電壓，則應(yīng)把多用電表的選擇開關(guān)打到如圖乙所示的_位置(選填A(yù)、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)使用多用電表測(cè)電壓時(shí)，應(yīng)該先機(jī)械調(diào)零，然后選擇適當(dāng)?shù)膿跷唬砉P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(cuò)誤。(2)題圖甲所示插座的電壓為220 V交流電源，所以應(yīng)把多用電表的選擇開關(guān)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(biāo)有“”，是用于測(cè)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(gè)二極管其正極記為A、負(fù)極記為B。某同學(xué)研究二極管正、反向電阻的相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作過程如下：(1)先用多用電表的歐姆擋測(cè)量其電阻，其正向電阻約為10 ，反向電阻約為50 k，則在測(cè)量二極管的正向電阻時(shí)，電表的紅表筆應(yīng)接_(填“A”或“B”)端。(2)該同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的電路用伏安法進(jìn)一步測(cè)量該二極管正、反向電壓均為2 V時(shí)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(gè)量程，量程和對(duì)應(yīng)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(shí)驗(yàn)過程中，多用電表的紅表筆應(yīng)與接線柱_(選填“3”或“4”)相連；測(cè)二極管的反向電阻時(shí)電流表的量程應(yīng)選用_(選填“”“”或“”)，單刀雙擲開關(guān)S2應(yīng)撥向接點(diǎn)_(選填“5”或“6”)。解析：(1)多用電表測(cè)電阻時(shí)紅表筆接表內(nèi)電池的負(fù)極，所以測(cè)二極管的正向電阻時(shí)應(yīng)與二極管的負(fù)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(shí)的正接線柱，故應(yīng)與接線柱3相連；電壓為2 V時(shí)，二極管反接時(shí)的電流約為40 A，所以電流表應(yīng)選用量程；根據(jù)電壓表和電流表內(nèi)阻應(yīng)采用電流表內(nèi)接法，所以單刀雙擲開關(guān)S2應(yīng)撥向接點(diǎn)6。答案：(1)B(2)365某同學(xué)為了將一量程為3 V的電壓表改裝成可測(cè)量電阻的儀表歐姆表，進(jìn)行了如下操作：(1)先用如圖甲所示電路測(cè)量該電壓表的內(nèi)阻，圖中電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，閉合開關(guān)，將電阻箱阻值調(diào)到3 k時(shí)，電壓表恰好滿偏；將電阻箱阻值調(diào)到12 k時(shí)，電壓表指針指在如圖乙所示位置，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(gè)表筆，就改裝成了一個(gè)可測(cè)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(jìn)行了如下操作：閉合開關(guān)，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(yīng)標(biāo)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(duì)應(yīng)的電壓刻度，則“1 V”處對(duì)應(yīng)的電阻刻度為_k。(3)若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池內(nèi)阻不能忽略且變大，電動(dòng)勢(shì)不變，但將兩表筆斷開時(shí)調(diào)節(jié)電阻箱，指針仍能滿偏，按正確使用方法再進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果將_。A偏大B偏小C不變 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(jì)，由題圖甲所示電路圖可知，電源電動(dòng)勢(shì)：EUIRUR，由題意可知：E3×3 000，E1.5×12 000，解得：RV6 000 6 k，E4.5 V。(2)兩表筆斷開，處于斷路情況，相當(dāng)于兩表筆之間的電阻無窮大，故此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為，當(dāng)指針指向3 V時(shí)，電路中的電流為IV A0.000 5 A，此時(shí)電阻箱的阻值為R 3 k。當(dāng)電壓表示數(shù)為1 V時(shí)，有1·，解得Rx1 k。(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電池新時(shí)有IV，測(cè)量電阻時(shí)電壓表示數(shù)為U·，歐姆表用一段時(shí)間調(diào)零時(shí)有IV，測(cè)量電阻時(shí)U·，比較可知rRrR，所以若電流相同，則RxRx，即測(cè)量結(jié)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(cè)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(biāo)稱值12 V的蓄電池為電源，導(dǎo)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(cè)故障。他將黑表筆接在c點(diǎn)，用紅表筆分別探測(cè)電路的a、b點(diǎn)。(1)斷開開關(guān)，紅表筆接a點(diǎn)時(shí)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(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)。(2)紅表筆接b點(diǎn)，斷開開關(guān)時(shí)，表針不偏轉(zhuǎn)，閉合開關(guān)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(xiǎn)絲、開關(guān)、小燈)。解析：(1)多用電表調(diào)至50 V量程，接a、c兩點(diǎn)測(cè)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(guān)，電壓表指針不偏轉(zhuǎn)，表明電壓表被斷路，開關(guān)閉合后，讀數(shù)與接a點(diǎn)時(shí)相同，表明蓄電池、保險(xiǎn)絲、開關(guān)和多用電表能組成完好回路，開關(guān)和保險(xiǎn)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(guān)S后，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)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(guān)置于下列量程的_擋較為合適(用字母序號(hào)表示)；A2.5 VB10 VC50 V D250 V測(cè)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(xí)使用歐姆表的“×1”擋測(cè)電阻，歐姆表經(jīng)過“歐姆調(diào)零”，測(cè)試前，一定要將電路中的開關(guān)S_；測(cè)c、d間和e、f間電阻時(shí)，某次測(cè)試結(jié)果如圖乙所示，讀數(shù)為_ ，此時(shí)測(cè)量的是_間電阻。根據(jù)小燈泡的規(guī)格計(jì)算出的電阻為_ 。解析：(1)由于4節(jié)干電池串聯(lián)后電動(dòng)勢(shì)為6 V，電壓表量程應(yīng)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(shí)有示數(shù)且接近電源電動(dòng)勢(shì)，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(shí)無示數(shù)，說明c、d間燈泡斷路，A正確。(2)使用歐姆表時(shí)一定要將被測(cè)電阻從電路中斷開。歐姆表讀數(shù)應(yīng)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(cè)量的應(yīng)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(xué)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(gè)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(cè)三只接線柱間的阻值，結(jié)果如下表所示。請(qǐng)畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)。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(shí)測(cè)量結(jié)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(shí)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(jié)構(gòu)如圖所示。答案：見解析圖