物理同步人教版選修31學(xué)案:第二章 第8~9節(jié) 多用電表的原理 實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用多用電表 Word版含解析
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1、 第8~9節(jié)多用電表的原理__實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用多用電表 1.歐姆表是依據(jù)閉合電路歐姆定律,由電流表改裝而成,它由表頭、電源和可變電阻三部分組成。 2.使用多用電表測(cè)電阻時(shí),先要進(jìn)行機(jī)械調(diào)零,選完擋后,再進(jìn)行歐姆調(diào)零,每次重新選擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。 3.利用多用電表可測(cè)量電壓、電流、電阻,并可應(yīng)用多用電表判斷電路故障、檢測(cè)二極管的極性及好壞等。 4.使用多用表的歐姆表時(shí)才用到內(nèi)部電源,用電壓擋或電流擋時(shí),均用不到內(nèi)部電源。 一、歐姆表 1.原理 依據(jù)閉合電路的歐姆定律,由電流表改裝而成的。 2.內(nèi)部構(gòu)造 由表頭、電源和可變電阻三部分組成。 3
2、.測(cè)量原理 如圖所示,當(dāng)紅、黑表筆接入被測(cè)電阻Rx時(shí),通過(guò)表頭的電流I=。改變Rx,電流I隨著改變,每個(gè)Rx值都對(duì)應(yīng)一個(gè)電流值,在刻度盤(pán)上直接標(biāo)出與I值對(duì)應(yīng)的 Rx值 ,就可以從刻度盤(pán)上直接讀出被測(cè)電阻的阻值。 當(dāng)不接電阻直接將兩表筆連接在一起時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表達(dá)到滿(mǎn)偏,此時(shí)有Ig=,若外加電阻Rx=R+Rg+r時(shí),電流為I==Ig,此時(shí)電流表指針在刻度盤(pán)的中央,該電阻叫中值電阻。 二、多用電表 1.用途 共用一個(gè)表頭,可分別測(cè)量電壓、電流、電阻等物理量。 2.最簡(jiǎn)單的多用電表原理圖 如圖所示,當(dāng)單刀多擲開(kāi)關(guān)接通1時(shí),可作為電流表使用,接通2時(shí),可作為歐姆表使用,接通3時(shí)
3、,可作為電壓表使用。 3.外形構(gòu)造 如圖所示,選擇開(kāi)關(guān)周?chē)胁煌臏y(cè)量功能區(qū)域及量程,選擇開(kāi)關(guān)旋到不同的位置,多用電表內(nèi)對(duì)應(yīng)的儀表電路被接通,就相當(dāng)于對(duì)應(yīng)的儀表。在不使用時(shí),應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF擋或交流電壓最高擋。 三、實(shí)驗(yàn):練習(xí)使用多用電表 1.測(cè)電壓 (1)選擇直流電壓擋合適的量程。 (2)將電表與被測(cè)電路并聯(lián),注意紅表筆接觸點(diǎn)的電勢(shì)要比黑表筆高。 (3)讀數(shù)時(shí),首先要認(rèn)清刻度盤(pán)上的最小刻度。 2.測(cè)電流 (1)選擇直流電流擋合適的量程。 (2)將被測(cè)電路導(dǎo)線(xiàn)卸開(kāi)一端,把多用表串聯(lián)在電路中。注意使電流從紅表筆流入電表。 3.測(cè)電阻 (1)將選擇開(kāi)關(guān)扳到歐姆擋
4、上,此時(shí)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。選好量程后,先調(diào)零,然后測(cè)量。換用不同量程必須重新調(diào)零。測(cè)量完畢,應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到OFF擋。 (2)利用歐姆擋測(cè)電阻時(shí),指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大或過(guò)小,誤差都比較大,應(yīng)使指針落在刻度盤(pán)的中間區(qū)域。 4.二極管的特點(diǎn)及其電阻測(cè)量 (1)特點(diǎn):如圖所示,它由半導(dǎo)體材料制成,有兩個(gè)電極。正極和負(fù)極,電流從正極流入時(shí)電阻較小,從負(fù)極流入時(shí)電阻較大,即二極管具有單向?qū)щ娦浴? (2)電阻測(cè)量:正向電阻較小,反向電阻較大,可用多用電表判斷它的正負(fù)極或區(qū)分它的好壞。 ①測(cè)正向電阻:選低倍率歐姆擋,調(diào)整歐姆零點(diǎn)之后將黑表筆接觸二極管正極,紅表筆接觸二極
5、管負(fù)極。讀數(shù)乘以倍率即為正向電阻。 ②測(cè)反向電阻方法與測(cè)正向電阻類(lèi)似,但應(yīng)選擇高倍率的歐姆擋。 1.自主思考——判一判 (1)歐姆表的內(nèi)阻是電源內(nèi)阻、表頭內(nèi)阻和滑動(dòng)變阻器有效電阻之和。(√) (2)歐姆表的紅表筆接內(nèi)部電源的正極。(×) (3)兩表筆短接時(shí),電流表滿(mǎn)偏,意味著此時(shí)待測(cè)電阻為零。(√) (4)多用電表所有刻度線(xiàn)都是均勻的。(×) (5)用多用表無(wú)論是測(cè)電壓或是測(cè)電流時(shí)電流總是從紅表筆流入,從黑表筆流出。(√) (6)使用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí),指針擺動(dòng)角度越大,測(cè)量越精確。(×) (7)歐姆表的每一擋的測(cè)量范圍都是0~∞,所以使用過(guò)程中可以不用換擋,直接測(cè)電
6、阻。(×) 2.合作探究——議一議 (1)在學(xué)習(xí)多用電表這節(jié)課之前,老師給每一個(gè)學(xué)習(xí)小組一個(gè)多用電表,觀察表盤(pán)后,一個(gè)同學(xué)產(chǎn)生了疑問(wèn),為什么歐姆表的刻度線(xiàn)的零點(diǎn)在右邊?又為什么是不均勻的? 提示:歐姆表的改裝是根據(jù)閉合電路歐姆定律,用表頭中的電流替代待測(cè)電阻,由電流為I=可以知道,電流I與待測(cè)電阻Rx有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,但不是正比關(guān)系,所以刻度是不均勻的,且Rx越小電流越大,指針的偏角越大,當(dāng)Rx=0(即兩表筆短接)時(shí)電流最大,在刻度的最右端應(yīng)該標(biāo)0,故歐姆表的零刻度在右端。 (2)用多用電表的歐姆擋測(cè)甲元件的電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角較大,接著去測(cè)乙元件的電阻時(shí),發(fā)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角很小,兩個(gè)元件的電阻
7、大小關(guān)系怎樣? 提示:據(jù)多用電表的表盤(pán)可知,測(cè)甲元件偏轉(zhuǎn)角大,說(shuō)明電阻小,測(cè)乙元件偏轉(zhuǎn)角小,說(shuō)明電阻大,所以R乙>R甲。 歐姆表的原理 1.原理如圖所示 2.刻度標(biāo)注 (1)“0 Ω”標(biāo)注:當(dāng)紅、黑表筆相接時(shí)(圖甲),相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx=0,調(diào)節(jié)R的阻值,使=Ig,則表頭的指針指到滿(mǎn)刻度,所以刻度盤(pán)上指針指在滿(mǎn)偏處定為歐姆表刻度的零點(diǎn)。注意此時(shí)歐姆表的內(nèi)阻是r+Rg+R。 (2)“中值”標(biāo)注:保持R不變,在兩表筆間接一電阻Rx時(shí),如圖丙所示,使電流表指針恰指到滿(mǎn)刻度的一半,即處,則此時(shí)Rx=Rg+R+r,稱(chēng)為中值電阻,等于歐姆表內(nèi)電阻值。 (3)“∞ Ω”標(biāo)
8、注:當(dāng)紅、黑表筆不接觸時(shí)(圖乙)相當(dāng)于被測(cè)電阻Rx=∞,電流表中沒(méi)有電流,表頭的指針不偏轉(zhuǎn),此時(shí)指針?biāo)傅奈恢檬菤W姆表刻度的“∞”點(diǎn)。 (4)一般位置標(biāo)注:由閉合電路的歐姆定律I=知,每一電流值都對(duì)應(yīng)一電阻值Rx,將電流刻度換成對(duì)應(yīng)的電阻刻度,就可直接讀電阻了。 1.[多選]關(guān)于多用電表上的歐姆刻度線(xiàn),下列說(shuō)法中正確的是( ) A.零歐姆刻度線(xiàn)與零電流刻度線(xiàn)重合 B.零歐姆刻度線(xiàn)與電流表滿(mǎn)偏刻度線(xiàn)重合 C.歐姆刻度線(xiàn)是不均勻的,歐姆值越大,刻度線(xiàn)越密 D.歐姆刻度線(xiàn)是不均勻的,歐姆值越小,刻度線(xiàn)越密 解析:選BC 因?yàn)槎嘤秒姳碓诓皇褂脮r(shí),指針指在電流表的零刻度線(xiàn)上,但是此時(shí)
9、歐姆表的兩個(gè)表筆并沒(méi)有接觸,表筆之間的電阻無(wú)窮大,所以電流表的零刻度線(xiàn)對(duì)應(yīng)的是歐姆表的無(wú)窮大刻度線(xiàn)。當(dāng)電流表最大即處于滿(mǎn)偏刻度上時(shí),對(duì)應(yīng)的電阻最小,所以零歐姆刻度線(xiàn)與電流表的滿(mǎn)偏刻度線(xiàn)重合,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;從歐姆表的刻度盤(pán)上得知?dú)W姆表的刻度是不均勻的,歐姆值越大,刻度線(xiàn)越密,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 2.一個(gè)用滿(mǎn)偏電流為3 mA的電流表改裝而成的歐姆表,調(diào)零后用它測(cè)300 Ω的標(biāo)準(zhǔn)電阻時(shí),指針恰好指在刻度盤(pán)的正中間,如果用它測(cè)量一個(gè)未知電阻時(shí),指針指在1 mA處,則被測(cè)電阻的阻值為( ) A.100 Ω B.300 Ω C.600 Ω D.1 000 Ω 解析:選C 當(dāng)
10、電流達(dá)到滿(mǎn)偏電流的一半時(shí),所測(cè)電阻與內(nèi)部電阻相同,為中值電阻, 中值電阻為R內(nèi)=300 Ω,則E=Ig×R內(nèi)=3×10-3×300 V=0.9 V 再由I=,得R測(cè)=-R內(nèi)=600 Ω,則C正確,A、B、D錯(cuò)誤。 多用電表的使用方法 1.測(cè)量前的準(zhǔn)備 測(cè)量前,先檢查表針是否停在最左端的“0”位置,如果沒(méi)有停在“0”位置,應(yīng)用小螺絲刀輕輕地轉(zhuǎn)動(dòng)表盤(pán)下面中間的定位螺絲,使指針指零,通常稱(chēng)為機(jī)械調(diào)零。然后將紅表筆和黑表筆分別插入正(+)、負(fù)(-)測(cè)試筆插孔。 2.用多用電表測(cè)電壓、電流 測(cè)量小燈泡的電壓 測(cè)量小燈泡的電流 示意圖 用直流電源對(duì)小燈泡正常供電
11、把小燈泡的一個(gè)接線(xiàn)柱上的導(dǎo)線(xiàn)卸開(kāi) 步驟 (1)將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋至直流電壓擋,其量程應(yīng)大于小燈泡兩端電壓的估計(jì)值 (2)用兩表筆分別接觸燈泡兩端的接線(xiàn)柱,注意紅表筆接觸點(diǎn)的電勢(shì)應(yīng)比黑表筆的高 (3)根據(jù)表盤(pán)上相關(guān)量程的直流電壓標(biāo)度讀數(shù) (1)將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋至直流電流擋,其量程應(yīng)大于通過(guò)燈泡電流的估計(jì)值 (2)把多用電表串聯(lián)在剛才卸開(kāi)的電路中,注意電流應(yīng)從紅表筆流入電表 (3)閉合開(kāi)關(guān),根據(jù)表盤(pán)上相應(yīng)量程的直流電流刻度讀數(shù) 3.測(cè)量電阻的操作步驟 (1)選擋:把選擇開(kāi)關(guān)旋到歐姆擋上,并根據(jù)估測(cè)電阻的大小,選擇好選擇開(kāi)關(guān)的量程。 (2)調(diào)零:把兩只表筆接觸,調(diào)整
12、歐姆擋的調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻刻度的零位上。(注意:電阻擋的零位在刻度的右端) (3)測(cè)量:把被測(cè)電阻接到紅黑表筆之間,觀察指針的示數(shù)。若指針偏轉(zhuǎn)角度太大(太小)說(shuō)明所選歐姆擋量程太大(太小),應(yīng)換擋重測(cè)直到指針指在表盤(pán)中間附近為止。 (4)讀數(shù):讀出表盤(pán)上指針?biāo)傅臄?shù)值,再乘以量程的倍率即為待測(cè)電阻的阻值。 (5)實(shí)驗(yàn)完畢,應(yīng)將兩表筆從插孔中拔出,并將選擇開(kāi)關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋。如果歐姆表長(zhǎng)期不用,應(yīng)取出表內(nèi)的電池。 1.(1)參考多用電表面板完成下列填空:用多用電表測(cè)直流電流時(shí),應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋至標(biāo)有________處,并把多用電表________聯(lián)接到被測(cè)電路中
13、;若測(cè)電壓時(shí),應(yīng)把選擇開(kāi)關(guān)旋至標(biāo)有________處,并把多用電表與被測(cè)電路________聯(lián)。測(cè)直流電壓和電流時(shí),都必須把紅表筆接在電勢(shì)________處,即電流從________表筆流進(jìn)多用電表。 (2)如圖為一正在測(cè)量中的多用電表表盤(pán)。 ①如果是用“×10”擋測(cè)量電阻,則讀數(shù)為_(kāi)_______Ω。 ②如果是用直流10 mA擋測(cè)量電流,則讀數(shù)為_(kāi)_______mA。 ③如果是用直流5 V擋測(cè)量電壓,則讀數(shù)為_(kāi)_______V。 解析:(1)用多用電表測(cè)直流電流時(shí),選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)置于“mA”擋,且把電表串聯(lián)接入被測(cè)電路中;測(cè)電壓時(shí),把選擇開(kāi)關(guān)置于標(biāo)有“V”處,且并聯(lián)于被測(cè)電路兩端
14、,因紅表筆與表頭正接線(xiàn)柱相連,黑表筆與表頭負(fù)接線(xiàn)柱相連,因此測(cè)直流電壓和直流電流時(shí),都必須把紅表筆接在電勢(shì)高處,即電流從紅表筆進(jìn)入多用電表。 (2)用多用電表測(cè)電流或電壓時(shí),只要根據(jù)旋鈕所指示的量程看相對(duì)應(yīng)的刻度弧線(xiàn),根據(jù)讀數(shù)規(guī)則,直接讀出指示的讀數(shù)即可,而歐姆表的刻度指示數(shù)乘以旋鈕指示的擋位倍率,才是電阻的測(cè)量值。 ①因?yàn)檫x的是“×10”擋,所以讀數(shù)為6×10 Ω=60 Ω。 ②因?yàn)橛弥绷?0 mA擋測(cè)電流,所以對(duì)應(yīng)下面10 mA擋讀數(shù)為7.2 mA(注意從直流刻度區(qū)讀)。 ③用直流5 V擋測(cè)時(shí),電壓為3.60 V。 答案:(1)mA 串 V 并 高 紅 (2)①60?、?.2
15、③3.60 2.某同學(xué)利用圖示裝置練習(xí)使用多用電表。 (1)測(cè)所接電源的電動(dòng)勢(shì)E:將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋到_______擋并選擇適當(dāng)量程,把開(kāi)關(guān) S1 打向____________(填“a”或“b”),開(kāi)關(guān)S2 打向__________(填“c” 或“d”),讀出并記下電表的示數(shù),然后斷開(kāi) S1 和 S2。 (2)測(cè)定值電阻的阻值R(約為 1 000 Ω):將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋到歐姆擋的_______(填“1×”“×10”“×100”或“×1 k”)擋并進(jìn)行歐姆調(diào)零,把開(kāi)關(guān) S1打向__________(填“a”或“b”),開(kāi)關(guān) S2 打向__________(填“c”或“d”),
16、讀出并記下電表的示數(shù),然后斷開(kāi) S1 和 S2。 (3)測(cè)電阻 R 中通過(guò)的電流 I:將多用電表的選擇開(kāi)關(guān)旋到直流“10 mA”擋,把開(kāi)關(guān) S1 打向 a,開(kāi)關(guān) S2 打向______(填“c”或“d”),讀出并記下電表的示數(shù), 然后斷開(kāi) S1 和 S2。 解析:(1)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)E時(shí),要用直流電壓擋,電源的正極和負(fù)極要直接接在紅表筆和黑表筆上,故把S1打向a,S2打向c。 (2)定值電阻的阻值約1 000 Ω,故要用電阻擋×100測(cè)量,電阻要直接接在紅表筆和黑表筆上,故把S1打向b,S2打向c。 (3)測(cè)量電流中的電流,電源、電阻和多用表要構(gòu)成串聯(lián)回路,電流從紅表筆流進(jìn),從黑表筆流出
17、,故把S1打向a,S2打向d。 答案:(1)直流電壓(或 _V_) a c (2)×100 b c (3)d 3.有一內(nèi)阻未知(約2 kΩ~6 kΩ)、量程(0~3 V)的直流電壓表。某同學(xué)用一多用電表的歐姆擋,直接去測(cè)量該電壓表的內(nèi)阻,則歐姆擋的選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)撥至倍率“×_______”擋。該同學(xué)先將紅黑表筆短接調(diào)零后,應(yīng)選圖______(選填“甲”或“乙”)的方式連接。在實(shí)驗(yàn)中,歐姆表的刻度盤(pán)如圖丙所示,則電壓表的電阻應(yīng)為_(kāi)_____ Ω。 解析:當(dāng)歐姆表的指針指在中間位置附近時(shí),測(cè)量值較為準(zhǔn)確,電壓表內(nèi)阻約為2 kΩ~6 kΩ,表盤(pán)中央刻度線(xiàn)約為30,為準(zhǔn)確測(cè)量電壓表內(nèi)阻,應(yīng)選擇×
18、100擋,歐姆表的正極插孔與內(nèi)部電源的負(fù)極相連,與電壓表構(gòu)成一閉合回路,電流從負(fù)極流出,進(jìn)入電壓表的正極,應(yīng)選擇圖甲;由圖示表盤(pán)可知,電壓表內(nèi)阻為:40×100 Ω=4 000 Ω。 答案:100 甲 4 000 電路故障的分析與檢測(cè) [典例] 如圖是某同學(xué)連接的實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖,閉合開(kāi)關(guān)S后,發(fā)現(xiàn)A、B燈都不亮,他采用多用電表的歐姆擋檢查故障。 (1)測(cè)試前,應(yīng)將開(kāi)關(guān)S________(填“斷開(kāi)”或“閉合”)。 (2)測(cè)量結(jié)果如下表所示,由此可以斷定故障是________。 A.燈A斷路 B.燈B斷路 C.燈A、B都斷路 D.d、e間導(dǎo)線(xiàn)斷路 [解析] 用歐姆擋
19、檢查時(shí),測(cè)試前應(yīng)首先將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)。根據(jù)表針偏轉(zhuǎn)情況,接c、d時(shí)有示數(shù),說(shuō)明不是燈A斷路;接e、f時(shí)有示數(shù),說(shuō)明也不是燈B斷路;接d、e間時(shí)有電阻無(wú)窮大,可以斷定是d、e間導(dǎo)線(xiàn)斷路。 [答案] (1)斷開(kāi) (2)D 電路故障檢測(cè)方法 (1)判斷電路故障常用多用電表的電壓擋,因?yàn)椴僮骷群?jiǎn)便又安全,但要注意量程的選取。可分以下三種情況作出判斷: ①如果電壓表讀數(shù)為零,說(shuō)明可能在和電壓表并聯(lián)的路段之外有斷路,或該并聯(lián)路段內(nèi)有短路。 ②如果電壓表有示數(shù),說(shuō)明在和電壓表并聯(lián)的電路之外無(wú)斷路或該并聯(lián)路段內(nèi)無(wú)短路。 ③如果電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì)——可能和電壓表并聯(lián)的電路間有斷路,而該并聯(lián)路段
20、之外的電路無(wú)斷路。 (2)若用電流表判斷,則必須確定電流的最大值不能超出電流表的量程,否則會(huì)損害電流表。 (3)利用歐姆擋檢測(cè)時(shí)要謹(jǐn)慎,必須確認(rèn)無(wú)電壓的情況下使用,而且要將待測(cè)元件與電路斷開(kāi)?! ? 1.如圖所示電路的三根導(dǎo)線(xiàn)中,有一根是斷的,電源、電阻R1、R2及另外兩根導(dǎo)線(xiàn)是好的。為了查出斷導(dǎo)線(xiàn),某同學(xué)想先用多用電表的紅表筆連接在電源的正極a,再將黑表筆連接在電阻R1的b端和R2的c端,并觀察多用電表指針的示數(shù)。在下列選項(xiàng)中,符合操作規(guī)程的是( ) A.直流10 V擋 B.直流0.5 A擋 C.直流2.5 V擋 D.歐姆擋 解析:選A 因?yàn)楸粰z測(cè)的電路
21、為含電源電路,所以選用歐姆擋一定不可。由于電路中電源電動(dòng)勢(shì)為6 V,所以選用直流2.5 V擋也不安全。估測(cè)電路中電流,最大值可能為Im== A=1.2 A,所以選用直流0.5 A擋也不對(duì),只有選用直流10 V擋。 2.在如圖所示的電路中,1、2、3、4、5、6為連接點(diǎn)的標(biāo)號(hào)。在開(kāi)關(guān)閉合后,發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?,F(xiàn)用多用電表檢查電路故障,需要檢測(cè)的有:電源、開(kāi)關(guān)、小燈泡、3根導(dǎo)線(xiàn)以及電路中的各連接點(diǎn)。 (1)為了檢測(cè)小燈泡以及3根導(dǎo)線(xiàn),在連接點(diǎn)1、2已接好的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。在連接點(diǎn)1、2同時(shí)斷開(kāi)的情況下,應(yīng)當(dāng)選用多用電表的________擋。 (2)在開(kāi)關(guān)閉合情
22、況下,若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間的電壓接近電源的電動(dòng)勢(shì),則表明__________________可能有故障。 (3)將小燈泡拆離電路,寫(xiě)出用多用電表檢測(cè)該小燈泡是否有故障的具體步驟。 解析:用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí)必須將其從電路中斷開(kāi),在點(diǎn)1和點(diǎn)2已接好的情況下,應(yīng)選用多用電表的電壓擋測(cè)量各器材兩端的電壓;點(diǎn)1和點(diǎn)2同時(shí)斷開(kāi)時(shí),可以用歐姆擋進(jìn)行測(cè)量。在開(kāi)關(guān)閉合時(shí),若測(cè)得5、6兩點(diǎn)間電壓接近電源電動(dòng)勢(shì),可知開(kāi)關(guān)或連接點(diǎn)5、6出現(xiàn)故障。把小燈泡拆離電路后,檢驗(yàn)小燈泡是否斷路可用多用電表的歐姆擋調(diào)零后進(jìn)行測(cè)量,如果電阻無(wú)窮大,說(shuō)明燈泡是斷路的。 答案:(1)電壓 歐姆 (2)開(kāi)關(guān)或連接點(diǎn)5、6 (
23、3)①將多用電表?yè)跷徽{(diào)至歐姆擋;②將紅、黑表筆相接,檢查歐姆擋能否正常工作;③測(cè)量小燈泡的電阻,如電阻為無(wú)窮大,表明小燈泡有故障。 電學(xué)黑箱問(wèn)題 1.“電學(xué)黑箱”的常見(jiàn)種類(lèi) (1)純電阻黑箱; (2)純電源黑箱; (3)由電阻和電源組成的閉合電路黑箱; (4)含電容器、二極管的黑箱。 2.常見(jiàn)元件的特性及測(cè)量現(xiàn)象 元件 特性 不分極性,正向、反向電阻大小相等 單向?qū)щ娦?,正向、反向電阻差值很? 直流電路中相當(dāng)于斷路,歐姆表測(cè)量時(shí)指針先偏轉(zhuǎn),又回到“∞”刻度 提供電壓,用電壓表測(cè)量,如果在兩測(cè)量點(diǎn)間電壓最大,說(shuō)明兩點(diǎn)間有電源 3.用
24、多用電表探測(cè)黑箱內(nèi)的電學(xué)元件的基本思路 根據(jù)以上思路判斷出黑箱內(nèi)有哪些電學(xué)元件后,再根據(jù)各接點(diǎn)間測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯推理,最后確定出元件的位置和連接方式。 1.用多用電表探測(cè)如圖所示黑箱發(fā)現(xiàn):用直流電壓擋測(cè)量,E、G兩點(diǎn)間和F、G兩點(diǎn)間均有電壓,E、F兩點(diǎn)間無(wú)電壓;用歐姆擋測(cè)量,黑表筆(與電表內(nèi)部電源的正極相連)接E點(diǎn),紅表筆(與電表內(nèi)部電源的負(fù)極相連)接F點(diǎn),阻值很小,但反接阻值很大。那么,該黑箱內(nèi)元件的接法可能是選項(xiàng)圖中的( ) 解析:選B 紅表筆接F,電阻很小,此時(shí)二極管導(dǎo)通,電源電流從黑表筆流出通過(guò)二極管從紅表筆流進(jìn),電流方向從E到F,只有B正確。 2.如圖所示
25、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(duì)其進(jìn)行探測(cè)。 (1)在使用多用電表前,發(fā)現(xiàn)指針不在左邊“0”刻度線(xiàn)處,應(yīng)先調(diào)整圖中多用電表的________(選填“A”“B”或“C”)。 (2)在用多用電表的直流電壓擋探測(cè)黑箱a、b接點(diǎn)間是否存在電源時(shí),一表筆接a,另一表筆應(yīng)________(填“短暫”或“持續(xù)”)接b,同時(shí)觀察指針偏轉(zhuǎn)情況。 (3)在判定黑箱中無(wú)電源后,將選擇開(kāi)關(guān)旋至“×1”擋,調(diào)節(jié)好多用電表,測(cè)量各接點(diǎn)間的阻值。測(cè)量中發(fā)現(xiàn),每對(duì)接點(diǎn)間正反向阻值均相等,測(cè)量記錄如下表。兩表筆分別接a、b時(shí),多用電表的示數(shù)如圖所示。 請(qǐng)將記錄表補(bǔ)充完整,并在黑箱圖所示的黑箱中畫(huà)
26、出一種可能的電路。 兩表筆接的接點(diǎn) 多用電表的示數(shù) a,b ________Ω a,c 10.0 Ω b,c 15.0 Ω 解析:(1)使用多用電表前應(yīng)先調(diào)整“指針定位螺絲”A,使指針指到左邊的“0”刻度線(xiàn)處。 (2)為保護(hù)多用電表的內(nèi)部元件,在測(cè)量黑箱中是否存在電源時(shí),應(yīng)短暫接觸接點(diǎn)b。 (3)歐姆表的讀數(shù)為5.0×1 Ω=5.0 Ω;每對(duì)接點(diǎn)間正反向電阻均相同,說(shuō)明黑箱中沒(méi)有二極管元件,只有電阻,由測(cè)量電阻最大值為15.0 Ω可知,每個(gè)電阻的最小值為5.0 Ω,接法如圖甲所示;電阻值還可能為10.0 Ω,接法如圖乙所示。 答案:(1)A (2)短暫 (3)
27、5.0 見(jiàn)解析圖 1.[多選]關(guān)于多用電表,下列說(shuō)法正確的是( ) A.多用電表是電壓表、電流表、歐姆表共用一個(gè)表頭改裝而成的 B.用多用電表無(wú)論是測(cè)電壓、電流還是測(cè)電阻,紅表筆的電勢(shì)都高于黑表筆的電勢(shì) C.多用電表的電壓擋、電流擋和歐姆擋都是靠外部提供電流的 D.用多用電表測(cè)電壓、測(cè)電流和測(cè)電阻時(shí),電流都是從紅表筆流入的 解析:選AD 多用電表內(nèi)只有一個(gè)表頭,所以A選項(xiàng)正確;對(duì)于多用電表,電流都是從紅表筆流進(jìn),從黑表筆流出。其他測(cè)量電流的來(lái)源都是外電路提供的,但是歐姆擋和其他擋不同,它是靠?jī)?nèi)部電源提供電流的。 2.如圖所示是一個(gè)歐姆表的外部構(gòu)造示意圖,其正、負(fù)插孔內(nèi)分
28、別插有紅、黑表筆,則虛線(xiàn)內(nèi)的電路圖應(yīng)是圖中的( ) 解析:選A 紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極,且內(nèi)部電阻為可變電阻用以歐姆調(diào)零,則選項(xiàng)A正確。 3.用一個(gè)滿(mǎn)偏電流為10 mA、內(nèi)阻為40 Ω的表頭,一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V、內(nèi)阻不計(jì)的干電池和一個(gè)可變電阻組裝成一個(gè)歐姆表,應(yīng)當(dāng)選擇的可變電阻的規(guī)格是( ) A.0~20 Ω B.0~50 Ω C.0~100 Ω D.0~200 Ω 解析:選D 表頭的滿(mǎn)偏電流為10 mA,歐姆調(diào)零時(shí)有R+40 Ω==150 Ω,故R=110 Ω,可變電阻應(yīng)當(dāng)選擇0~200 Ω,否則不能調(diào)零,選項(xiàng)D正確。 4.如圖是一個(gè)將電流表改裝成歐姆
29、表的示意圖,此歐姆表已經(jīng)調(diào)零,用此歐姆表測(cè)一阻值為R的電阻時(shí),指針偏轉(zhuǎn)至滿(mǎn)刻度處。現(xiàn)用該表測(cè)一未知電阻,指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的處,則該電阻的阻值為( ) A.4R B.5R C.10R D.16R 解析:選D 當(dāng)進(jìn)行電阻調(diào)零時(shí),根據(jù)閉合電路的歐姆定律,此時(shí)歐姆表滿(mǎn)偏,即Ig=,當(dāng)測(cè)量電阻值為R的電阻時(shí),有=,設(shè)待測(cè)電阻阻值為R′,則有=,聯(lián)立各式即可得到結(jié)論。 5.用多用電表歐姆擋測(cè)阻值約為80 Ω的電阻R1及阻值約為30 kΩ的電阻R2的阻值,多用電表表盤(pán)刻度如圖所示。下列是測(cè)量過(guò)程中一系列可能操作,請(qǐng)選出能盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量各阻值、并符合多用電表安全使用規(guī)則的各項(xiàng)操作,
30、將它們按合理順序排列起來(lái),填在題中橫線(xiàn)上。(只填序號(hào)字母) A.旋動(dòng)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“×1”的位置; B.旋動(dòng)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“×10”的位置; C.旋動(dòng)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“×100”的位置; D.旋動(dòng)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)歐姆擋“×1 k”的位置; E.旋動(dòng)選擇開(kāi)關(guān),使其尖端對(duì)準(zhǔn)“OFF ”的位置; F.將兩表筆分別接到R1兩端,讀出R1的阻值,隨后即斷開(kāi); G.將兩表筆分別接到R2兩端,讀出R2的阻值,隨后即斷開(kāi); H.調(diào)節(jié)機(jī)械調(diào)零旋鈕,使電表指針指在最左邊電流的零刻度位置; I.將兩表筆短接,旋動(dòng)歐姆調(diào)零旋鈕,使電表指針指在最右邊歐姆的
31、零刻度位置; 所選擇的操作及其合理的排列順序應(yīng)是_______________________________________。 解析:用多用電表測(cè)電阻的一般步驟為:調(diào)機(jī)械零點(diǎn)→選擋→調(diào)歐姆零點(diǎn)→測(cè)量→斷開(kāi)→將選擇開(kāi)關(guān)置“OFF”擋或交變電壓最高擋。注意每換一個(gè)擋位,需重新調(diào)歐姆零點(diǎn)。選擋的原則是使在測(cè)電阻時(shí)指針盡量指在表盤(pán)中央部分,一般應(yīng)使指針指在滿(mǎn)偏的~之間,即2R中~R中之間。例如題圖中表盤(pán)中央位置的刻度為150,若選“×10”擋,則R中=1 500 Ω,測(cè)量范圍為750 Ω~3 kΩ為佳。 答案:HAIFCIGE 6.把一量程6 mA、內(nèi)阻100 Ω的電流表改裝成歐姆表,線(xiàn)路
32、如圖所示,現(xiàn)備有如下器材:A.電源E=3 V(內(nèi)阻不計(jì));B.變阻器0~100 Ω;C.變阻器0~500 Ω;D.紅表筆;E.黑表筆。 (1)變阻器選用________。 (2)紅表筆接________端,黑表筆接________端。 (3)電流表2 mA刻度處換成電阻刻度,其電阻值應(yīng)為_(kāi)_______。 解析:(1)兩表筆直接接觸時(shí),調(diào)節(jié)變阻器阻值使電流達(dá)到滿(mǎn)偏I(xiàn)g=,解得R0=400 Ω,故變阻器應(yīng)選C。 (2)紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極,黑表筆接內(nèi)部電源的正極,所以紅表筆接N端,黑表筆接M端。 (3)電流I=2 mA時(shí),有I=,解得Rx=1 000 Ω。 答案:(1)
33、C (2)N M (3)1 000 Ω 7.多用電表是實(shí)驗(yàn)室和實(shí)際生產(chǎn)中常用的儀器。 (1)如圖所示是一個(gè)多用電表的內(nèi)部電路圖,在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí),應(yīng)將S撥到________或________位置,在進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí),應(yīng)將S撥到________或________位置。 (2)使用多用電表進(jìn)行了兩次測(cè)量,指針?biāo)傅奈恢梅謩e如圖a、b所示。若選擇開(kāi)關(guān)處在“×10 Ω”的電阻擋時(shí)指針位于a,則被測(cè)電阻的阻值是________ Ω;若選擇開(kāi)關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)指針位于b,則被測(cè)電壓是________V。 解析:(1)在進(jìn)行電阻測(cè)量時(shí),表內(nèi)要有電源,所以要接到3或4位置;在
34、進(jìn)行電壓測(cè)量時(shí),表頭要串聯(lián)電阻,所以要接到5或6位置。 (2)由題圖知若選擇開(kāi)關(guān)處在“×10 Ω”的電阻擋時(shí)指針位于a,讀數(shù)時(shí)要讀最上方的刻度盤(pán),被測(cè)電阻的阻值是50×10 Ω=500 Ω;若選擇開(kāi)關(guān)處在“直流電壓2.5 V”擋時(shí)指針位于b,讀數(shù)時(shí)要讀中間的刻度盤(pán),所以被測(cè)電壓是2.00 V。 答案:(1)3 4 5 6 (2)500 2.00 8.某學(xué)生實(shí)驗(yàn)小組利用如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn),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 kΩ)、導(dǎo)線(xiàn)若干。 (1)將多用電表?yè)跷徽{(diào)到電阻“×100 Ω”擋,再將紅表筆和黑表筆短接,__________
35、__; (2)將圖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)若多用電表?yè)跷徽{(diào)到電阻“×100 Ω”擋測(cè)量,指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,應(yīng)換_________擋(填“×10 Ω”或“×1 k”); (4)換擋后重新進(jìn)行(1)的步驟后,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)如圖甲所示,這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖乙所示。多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為_(kāi)______和________。 解析:(1)歐姆表使用前一定要進(jìn)行歐姆調(diào)零。 (2)電流從紅表筆流入多用電表,從黑表筆流出多用電表;電流從電壓表正接線(xiàn)柱流入,故紅表筆接觸1,黑表筆接2。 (3)歐
36、姆表的指針偏角過(guò)小,說(shuō)明待測(cè)電阻的阻值較大,即所選的倍率過(guò)小,應(yīng)選擇大一擋的倍率,所以應(yīng)該換用×1 k擋。 (4)歐姆表讀數(shù)=倍率×表盤(pán)讀數(shù),即:1 k×15 Ω=15 kΩ;電壓表最小分度為0.1 V,故讀數(shù)為3.60 V。 答案:(1)進(jìn)行歐姆調(diào)零 (2)1 (3)×1 k (4)15 kΩ 3.60 V 9.如圖是歐姆表的工作原理圖,完成下列問(wèn)題。若表頭的滿(mǎn)偏電流為Ig=500 μA,干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V。 (1)這只歐姆表的總內(nèi)阻為多少歐姆? (2)把靈敏電流表的電流刻度值對(duì)應(yīng)的歐姆表表盤(pán)電阻值填在下表中: 電流刻度 0 100 μA 250 μA 3
37、00 μA 500 μA 電阻刻度 12 kΩ 解析:(1)歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)== Ω=3 000 Ω=3 kΩ; (2)當(dāng)電流表示數(shù)為零時(shí),待測(cè)電阻阻值為:∞;滿(mǎn)偏電流500 μA對(duì)應(yīng)的外電阻為:0;歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律, 由閉合電路歐姆定律得I=, 待測(cè)電阻阻值:Rx=-R內(nèi),代入數(shù)據(jù)解得: 250 μA、300 μA、500 μA對(duì)應(yīng)的阻值為:3 kΩ、2 kΩ、0 kΩ。 答案:(1)3 kΩ (2)見(jiàn)下表 電流刻度 0 100 μA 250 μA 300 μA 500 μA 電阻刻度 ∞ —— 3 kΩ 2 kΩ
38、 0 10.有一只電阻和一只半導(dǎo)體二極管串聯(lián),裝在盒子里。盒子外面只露出三個(gè)接線(xiàn)柱A、B、C,如圖甲所示,今用多用電表的歐姆擋進(jìn)行測(cè)量,測(cè)量的阻值如下表所示,試在虛線(xiàn)框(圖乙)中畫(huà)出盒內(nèi)元件的符號(hào)和電路。 紅表筆 A C C B A B 黑表筆 C A B C B A 阻值 有阻值 阻值同 AC間 測(cè)量值 很大 很小 很大 接近AC 間電阻 解析:根據(jù)AC間的電阻阻值情況可知,AC間顯然為一只電阻;根據(jù)BC間測(cè)得的阻值情況及二極管的單向?qū)щ娦钥芍?,BC間應(yīng)是一只二極管,且B接負(fù)極,C接正極;AB間測(cè)得的阻值情況進(jìn)一步說(shuō)明上述判斷是合理的,所以盒內(nèi)元件的連接情況如圖所示。 答案:見(jiàn)解析
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