物理第八章 恒定電流 實驗11 練習(xí)使用多用電表 新人教版

實驗11練習(xí)使用多用電表-2-一、理論必備(一)電流表與電壓表的改裝1.改裝方案-3-2.校正校正電路如圖所示-4-(二)歐姆表原理1.構(gòu)造:歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成。歐姆表內(nèi)部:電流表、電池、調(diào)零電阻串聯(lián)。外部:接被測電阻Rx。-5-3.刻度的標定:紅、黑表筆短接(被測電阻Rx=0)時,調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R,使I=Ig,電流表的指針達到滿偏,這一過程叫歐姆調(diào)零。(1)當I=Ig時,Rx=0,在滿偏電流Ig處標為“0”。(圖甲)(2)當I=0時,Rx,在I=0處標為“”。(圖乙)(3)當I= 時,Rx=Rg+R+r,此電阻值等于歐姆表的內(nèi)阻值,Rx叫中值電阻。-6-(三)多用電表1.多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等,并且每一種測量都有幾個量程。-7-2.外形如圖所示:上半部為表盤,表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度;下半部為選擇開關(guān),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)。4.原理圖:-8-二、多用電表使用(一)實驗器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小電珠、二極管、定值電阻(大、中、小)三個。(二)實驗步驟1.機械調(diào)零:多用電表的指針若不指零,則可用小螺絲刀進行機械調(diào)零。2.將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔。-9-3.測量小電珠的電壓和電流。(1)按如圖甲所示連好電路,將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋,測小電珠兩端的電壓。-10-(2)按如圖乙所示連好電路,將選擇開關(guān)置于直流電流擋,測量通過小電珠的電流。-11-4.用多用電表測電阻(1)調(diào)整定位螺絲,使指針指向電流的零刻度,插入表筆。(2)選擇開關(guān)置于“”擋的1擋,短接紅、黑表筆,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指到“0”歐姆位置,然后斷開表筆。(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(guān)改置于100擋,重新進行歐姆調(diào)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,將表筆從插孔中拔出,并將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。5.研究二極管的單向?qū)щ娦?利用多用電表的歐姆擋測二極管兩個引線間的電阻,確定正負極。-12-6.探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件。 -13-(三)注意事項1.紅表筆插入“+”孔,黑表筆插入“-”孔。2.區(qū)分“兩個零點”:機械零點是表盤刻度左側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是表盤下邊中間的定位螺絲;歐姆零點是指刻度盤右側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是歐姆擋的調(diào)零旋鈕。3.測電阻時:(1)待測電阻與電源一定要斷開。(2)兩手一定不要同時接觸兩表筆金屬桿。(3)指針指中值附近較準,否則換擋。(4)每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。(5)讀出示數(shù)要乘以倍率。4.使用完畢,選擇開關(guān)要置于“OFF”擋或交流電壓最高擋,長期不用應(yīng)取出電池。-14-命題點一命題點二多用電表的原理及使用多用電表的原理及使用例1(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G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。-15-命題點一命題點二(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R1+R2= ,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(jié)果均保留3位有效數(shù)字)-16-命題點一命題點二答案:(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA或1.48 mA1 100 2.95 V或2.96 V解析:(1)根據(jù)電流從紅表筆進入多用表,結(jié)合歐姆擋知,A與黑表筆相連。(2)在使用多用電表之前,調(diào)節(jié)機械定位螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置,A選項錯;使用歐姆擋時,將兩表筆短接,調(diào)整R0進行歐姆調(diào)零,B選項正確;電流擋中電路與R6無關(guān),C選項錯。(3)當B端接“2”時,電流表的量程為1 mA,此時,R1、R2串聯(lián)后與表頭并聯(lián),R1+R2承擔的電流為I-Ig=0.75 mA,由IgRg=(I-Ig)(R1+R2),可得R1+R2=160 ;當B端接“4”時,電壓表量程為1 V,表頭與R4串聯(lián),表頭部分承擔的電壓Ug=IgRg=25010-6480 V=0.12 V,故R4承擔的電壓為0.88 V,-17-命題點一命題點二(4)B端與“1”連接時,電流表最大量程為2.5 mA,表盤上每1小格表示0.05 mA,指針約在第29.6格,則電流表讀數(shù)為1.48 mA;B端與“3”連接時,多用表為歐姆表,示數(shù)為R=11100 =1 100 ;B端與“5”連接時,多用表為量程5 V的電壓表,每1小格表示0.1 V,則讀數(shù)為2.96 V。-18-命題點一命題點二例2(2017湖北黃石模擬)某學(xué)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(dǎo)線若干?；卮鹣铝袉栴}:(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“1 k”擋后并進行了歐姆調(diào)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。 -19-命題點一命題點二(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。 -20-命題點一命題點二(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。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。 答案:(2)1(3)15.03.60(4)9.0 15.0 -21-命題點一命題點二解析:(2)多用電表插孔紅正黑負,電流從紅表筆流入電表,從黑表筆流出電表;電流從電壓表正接線柱流入,由圖示甲所示可知,紅表筆接觸2,黑表筆接1;(3)用電表擋位調(diào)到電阻“1 k”,由圖乙所示可知,電阻阻值1 k15.0 =15.0 k;由圖丙所示可知,電壓表分度值為0.1 V,電壓表讀數(shù)為3.60 V;(4)歐姆表的中值電阻等于內(nèi)電阻,故歐姆表1 k擋位的內(nèi)電阻為15.0 k;-22-命題點一命題點二1.歐姆表刻度盤與電壓、電流表刻度盤的區(qū)別(1)歐姆表左右0(2)歐姆表刻度不均勻(3)歐姆擋是倍率擋2.電表讀數(shù)技巧(1)歐姆表的讀數(shù)a.為了減小讀數(shù)誤差,指針應(yīng)指在表盤 的部分,即中央刻度附近。b.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。c.電阻值等于指針示數(shù)與所選倍率的乘積。-23-命題點一命題點二(2)測電壓、電流時的讀數(shù),要注意其量程,根據(jù)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。-24-命題點一命題點二用多用電表檢測電路故障及探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件用多用電表檢測電路故障及探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件例3(2017甘肅定西期末)在如圖甲所示的電路中,四節(jié)干電池串聯(lián),小燈泡A、B的規(guī)格為“3.8 V0.3 A”。合上開關(guān)S后,無論怎樣移動滑片,A、B燈都不亮。-25-命題點一命題點二(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(用字母序號表示)。 A.2.5 VB.10 VC.50 VD.250 V測得c、d間電壓約為5.8 V,e、f間電壓為0,則故障是。 A.A燈絲斷開B.B燈絲斷開C.d、e間連線斷開 D.B燈短路(2)接著訓(xùn)練用歐姆表的“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(guān)S;測c、d間和e、f間電阻時,某次測試結(jié)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 ,它不等于測量值,原因是。 -26-命題點一命題點二答案:(1)BA(2)斷開6e、f12.7溫度高時金屬絲電阻率大,計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下的電阻)解析:(1)因為電源的電動勢大約為6 V,要使電壓擋選擇的量程安全以及準確,則選擇開關(guān)選擇10 V的量程,故B正確;測得c、d間電壓約為5.8 V,接近電源電動勢,e、f間電壓為0,可知燈泡A斷路,故A正確。(2)用歐姆表測量電阻時,開關(guān)應(yīng)斷開,使得待測電阻與電源不相連。歐姆表的讀數(shù)為61 =6 ,因為c、d間斷路,知測。它不等于測量值,原因是溫度高時金屬絲電阻率大,計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下的電阻)。-27-命題點一命題點二思維點撥(1)選擇的量程要安全,以及要使指針指在中間附近。結(jié)合電源的電動勢選擇合適的量程。根據(jù)測得的電壓判斷故障的原因。(2)歐姆表測量電阻時,開關(guān)S需斷開。歐姆表的讀數(shù)等于表盤讀數(shù)乘以倍率。根據(jù)歐姆定律求出燈泡正常發(fā)光時的電阻,通過溫度升高,電阻率變大,分析計算出的電阻與測量電阻不等的原因。-28-命題點一命題點二例4如圖甲所示的黑箱中有三只完全相同的電學(xué)元件,小明使用多用電表對其進行探測。-29-命題點一命題點二(1)在使用多用電表前,發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線處,應(yīng)先調(diào)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(yīng)(選填“短暫”或“持續(xù)”)接b,同時觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。 -30-命題點一命題點二(3)在判定黑箱中無電源后,將選擇開關(guān)旋至“1”擋,調(diào)節(jié)好多用電表,測量各接點間的阻值。測量中發(fā)現(xiàn),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(shù)如圖乙所示。請將記錄表補充完整,并在黑箱圖中畫出一種可能的電路。-31-命題點一命題點二答案:(1)A(2)短暫(3)5.0見解析圖解析:(1)A是機械調(diào)零,B是歐姆調(diào)零,C是功能選擇開關(guān),故選填A(yù)。(2)為防止a、b間存在高壓電源并在持續(xù)接通時燒壞電表,應(yīng)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(nèi)只有三個阻值相等的電阻,由表內(nèi)數(shù)據(jù)b、c間電阻等于a、b間電阻與a、c間電阻之和,故可推測a、b間電阻與a、c間電阻相串聯(lián)。又因a、c間阻值是a、b間阻值的2倍,故可判斷出電路圖如圖所示。-32-命題點一命題點二判斷黑箱內(nèi)元件的基本思路 -33-命題點一命題點二1.首先用多用電表電壓擋探測黑箱是否有電源。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(jù)電壓關(guān)系判定黑箱內(nèi)電源的位置及各接點間電阻關(guān)系,從而分析出黑箱內(nèi)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(jù)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。-34-1.(2016上海卷)在“用多用表測電阻、電流和電壓”的實驗中(1)(多選題)用多用表測電流或電阻的過程中()A.在測量電阻時,更換倍率后必須重新進行調(diào)零B.在測量電流時,更換量程后必須重新進行調(diào)零C.在測量未知電阻時,必須先選擇倍率最大擋進行試測D.在測量未知電流時,必須先選擇電流最大量程進行試測(2)測量時多用表指針指在如圖所示位置。若選擇開關(guān)處于“10 V”擋,其讀數(shù)為 V;若選擇開關(guān)處于“10”擋,其讀數(shù)200 (選填“大于”“等于”或“小于”)。 -35-答案:(1)AD(2)5.4小于解析:(1)測量電阻時,每次換擋后電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,需重新進行歐姆調(diào)零,機械調(diào)零只在實驗前進行一次,所以電流表更換量程不需要進行調(diào)零,A對,B錯;測量未知電阻時,不必先選最大倍率或最小倍率,但所選的倍率一定使指針偏在中間位置附近,C錯;測量未知電流時,為了保護電表,必須要從最大量程開始測量,D對。(2)由于沒有10 V刻度線,可用50 V刻度線讀數(shù)后除以5,多用電表歐姆擋的刻度線不均勻,從右向左逐漸變窄,讀數(shù)要小于200 。-36-2.(2017云南昆明三中、玉溪一中統(tǒng)考)(1)多用電表測未知電阻阻值的電路如圖甲所示,電池的電動勢為E、內(nèi)阻為r,R0為調(diào)零電阻,Rg為表頭內(nèi)阻,電路中電流I與待測電阻的阻值Rx關(guān)系圖象如圖乙所示,則該圖象的函數(shù)關(guān)系式為(調(diào)零電阻R0接入電路的部分阻值用R0表示)。 -37-(2)下列根據(jù)圖乙中I-Rx圖線做出的解釋或判斷中正確的是。 A.用歐姆表測電阻時,指針指示讀數(shù)越大,測量的誤差越小B.歐姆表調(diào)零的實質(zhì)是通過調(diào)節(jié)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(yīng)的電流變化量越大,所以歐姆表的示數(shù)左密右疏D.測量中,當Rx的阻值為圖乙中的R2時,指針位于表盤中央位置的右側(cè)-38-解析:(1)對圖甲,由閉合電路歐姆定律,E=I(R0+Rg+r+Rx),該圖象的函數(shù)關(guān)系式為I= 。(2)用歐姆表測電阻時,指針指示在刻度盤中間附近,測量的誤差最小,讀數(shù)大或讀數(shù)小,測量的誤差都較大,選項A錯誤。測量中,當Rx的阻值為圖乙中的R2時,電流小于滿偏電流的 ,指針位于表盤中央位置的左側(cè),選項D錯誤。-39-3.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(dǎo)線及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用表直流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。-40-(1)斷開開關(guān),紅表筆接a點時多用表指示如圖乙所示,讀數(shù)為 V,說明(選填“蓄電池”“保險絲”“開關(guān)”或“小燈”)正常。 乙(2)紅表筆接b點,斷開開關(guān)時,表針不偏轉(zhuǎn),閉合開關(guān)后,多用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(guān)”或“小燈”)。 -41-答案:(1)11.5(11.211.8之間的值均可)蓄電池(2)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,在題圖乙所示位置時,讀數(shù)為11.5(11.211.8之間的值均可)V,說明蓄電池正常。(2)紅表筆接b點,斷開開關(guān),指針不偏轉(zhuǎn),閉合開關(guān)后多用電表讀數(shù)與原來相同,說明保險絲、開關(guān)均正常,發(fā)生故障的器件只能為小燈。-42-4.(2016海南卷)某同學(xué)改裝和校準電壓表的電路圖如圖所示,圖中虛線框內(nèi)是電壓表的改裝電路。(1)已知表頭G滿偏電流為100 A,表頭上標記的內(nèi)阻值為900 。R1、R2和R3是定值電阻。利用R1和表頭構(gòu)成1 mA的電流表,然后再將其改裝為兩個量程的電壓表。若使用a、b兩個接線柱,電壓表的量程為1 V;若使用a、c兩個接線柱,電壓表的量程為3 V。則根據(jù)題給條件,定值電阻的阻值應(yīng)選R1= ,R2= ,R3= 。 -43-(2)用量程為3 V,內(nèi)阻為2 500 的標準電壓表V對改裝表3 V擋的不同刻度進行校準。所用電池的電動勢E為5 V;滑動變阻器R有兩種規(guī)格,最大阻值分別為50 和5 k。為方便實驗中調(diào)節(jié)電壓,圖中R應(yīng)選用最大阻值為 的滑動變阻器。 (3)校準時,在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近(填“M”或“N”)端。 (4)若由于表頭G上標記的內(nèi)阻值不準,造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標準電壓表的讀數(shù)偏小,則表頭G內(nèi)阻的真實值(填“大于”或“小于”)900 。 -44-答案:(1)1009102 000(2)50(3)M (4)大于 解析:(1)根據(jù)題意,R1與表頭G構(gòu)成1 mA的電流表,則IgRg=(I-Ig)R1,得R1=100 ;若使用a、b兩個接線柱,電壓表的量程為1 V,則(2)電壓表與改裝電表并聯(lián)之后,電阻小于2 500 ,對于分壓式電路,要求滑動變阻器的最大阻值小于并聯(lián)部分,同時還要便于調(diào)節(jié),故滑動變阻器選擇小電阻,即選擇50 的電阻。(3)在閉合開關(guān)S前,滑動變阻器的滑動端P應(yīng)靠近M端,使并聯(lián)部分分壓為零,起到保護作用。(4)造成改裝后電壓表的讀數(shù)比標準電壓表的讀數(shù)偏小,說明通過表頭G的電流偏小,則實際電阻偏大,故表頭G內(nèi)阻的真實值大于900 。-45-5.(2017湖南長沙長郡中學(xué)高三摸底測試)電流表G1的量程為05 mA,內(nèi)阻r=290 ,把它改裝成如圖所示的一個多量程多用電表,電流、電壓和電阻的測量都各有兩個量程。當開關(guān)S接到1或2位置時為電流擋,其中小量程為010 mA,大量程為0100 mA。-46-(1)關(guān)于此多用電表,下列說法不正確的是。 A.開關(guān)S接到位置4時是歐姆表B.開關(guān)S接到位置6時是電壓擋C.開關(guān)S接到位置5時的量程比接到位置6時的量程大D.A表筆為紅表筆,B表筆為黑表筆(2)開關(guān)S接位置(選填“1”或“2”)時是電流擋的小量程,圖中電阻R5= ,R6= 。 (3)已知圖中的電源E的電動勢為9 V,當把開關(guān)S接到位置4時,短接A、B進行歐姆調(diào)零后,此歐姆擋內(nèi)阻為 k,現(xiàn)用該擋測一未知電阻阻值,指針偏轉(zhuǎn)到電流表G1滿刻度的 處,則該電阻的阻值為 k。-47-答案:(1)C(2)229261(3)0.93.6解析:(1)當轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋到位置4時,表頭與電表中的電源相連接,是電阻擋,故A正確;當轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋到位置6時,表頭與電阻串聯(lián),電阻起分壓作用,是電壓擋,故B正確;當轉(zhuǎn)換開頭S旋到5串聯(lián)的電阻小于旋轉(zhuǎn)到6串聯(lián)的電阻,可知旋轉(zhuǎn)到6,串聯(lián)的電阻大,分壓作用大,電壓表量程大,故C錯誤;根據(jù)電流“紅進黑出”可知,B表筆為黑表筆,A表筆為紅表筆,故D正確。(2)接2時并聯(lián)電阻大,分流小其量程小,接1時:Ig(Rg+R6)=(I1-Ig)R5接2時:IgRg=(I2-Ig)(R5+R6)由以上兩式可得:R5=29 ,R6=261 。-48-