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2021高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验十一：练习使用多用电表教案

2021高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验十一：练习使用多用电表教案

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14

实验十一：　练习使用多用电表

,◎ 注意事项
1．多用电表使用注意事项
(1)使用前要机械调零。
(2)两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。
(3)测电阻时
①指针指中值附近较准，否则换挡。
②每换一挡必须重新欧姆调零。
③读出示数要乘以倍率。
(4)使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。
2．电路故障检测注意事项
将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用。在电源完好时，将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点。
◎ 误差分析
1．偶然误差
(1)估读时易带来误差。
(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。
2．系统误差
(1)电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。
(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。

考点一　多用电表的原理、读数及使用
欧姆表刻度盘的特点
1．左∞右0：电阻无限大刻度线与电流、电压挡零刻度线重合，电阻零刻度线与电流、电压挡最大刻度线重合。
2．刻度不均匀：左密右疏。
3．欧姆挡是倍率挡：即读出的示数应再乘以该挡的倍率；电流、电压挡是量程范围挡，在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”。
(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值为几十千欧的电阻Rx，以下给出最可能的实验操作步骤，其中①为选择开关，②为欧姆调零旋钮．把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在横线上：________。
a．将两表笔短接，调节②使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转①使其尖端对准欧姆挡“×1 k”
d．旋转①使其尖端对准欧姆挡“×100”
e．旋转①使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔
根据如图所示指针位置，此时被测电阻的阻值约为________Ω。

(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是________(填选项前的字母)。
A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关①拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量
B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果
C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开
D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零
解析：　(1)题目中要求测量几十千欧的电阻，所以应该选择“×1 k”的欧姆挡，再进行欧姆调零，然后进行测量，最后将①旋至指向交流500 V挡，拔出表笔，所以顺序为c、a、b、e。根据欧姆表的读数原理，可以得出欧姆表的读数为30 kΩ。
(2)指针偏角过大，说明电阻较小，所以应选择倍率较小的挡位，A正确；电阻的阻值与电流的流向无关，所以红、黑表笔接反，不影响测量结果，B错误；不将被测电阻与外电路断开，流经欧姆表的电流会受影响，影响读数甚至烧毁器材，C正确；只要不换挡位，就不用重新调零，D错误。
答案：　(1)cabe　3×104　(2)AC
[变式1]　多用电表的刻度盘如图所示。若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针如图所示，则：

(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“1 k”)。
(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA，当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA。
解析：　(1)欧姆表读数：对应最上面一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103 Ω；测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡。
(2)选50 mA直流电流挡，则每一大格表示10 mA，每一小格表示1 mA，测量的精确度为1 mA，应估读到0.1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为30.8 mA；选择量程为250 mA的电流挡，则每一大格表示50 mA，每一小格表示5 mA，应估读到1 mA(此时为估读)，指针对应的读数为154 mA。
答案：　(1)1.5×103　×1 k　(2)30.8(30.7～30.9都正确)　154
[变式2]　如图甲所示为某多用电表内部简化电路图。

某同学想通过多用表的欧姆挡测量量程为3 V的电压表内阻如图乙。
(1)主要步骤如下：
①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上；
②把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处；
③把红表笔与待测电压表________(选填“正”或“负”)接线柱相接，黑表笔与另一接线柱相连，发现这时指针偏转角度很小；
④换用________(选填“×10”或“×1 k”)欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，记下电阻数值；
⑤把选择开关调至空挡或交流电压最高挡后拔下表笔，把多用电表放回桌上原处，实验完毕。
(2)实验中表盘示数如图丙所示，则欧姆表的读数为________Ω，这时电压表读数为________V。

(3)请你求出欧姆表内部电源电动势为________V。(保留两位有效数字)
解析：　(1)③根据“红进黑出”原理，即电流从红表笔流进可知红表笔接电压表的负极；
④欧姆表在测量电阻时指针偏转很小，说明被测电阻大，挡位应提升一级，即换×1 k挡测量。
(2)欧姆表的读数为RV＝40.0×1 000 Ω＝4.0×104 Ω；电压表读数为U＝2.20 V。
(3)根据①采用的挡位可知中值电阻即欧姆表内阻为rg＝1.5×104 Ω，根据闭合回路欧姆定律可得U＝E，代入数据解得E＝3.0 V。
答案：　(1)③负　④×1 k　(2)4.0×104　2.20　(3)3.0
考点二　用多用电表判断电路故障及黑箱内结构
(2020·北京朝阳区一模)在“多用电表的使用”实验中。

(1)如图1所示，为一正在测量中的多用电表表盘。如果用电阻挡“×100”测量，则读数为____________Ω；如果用“直流5 V”挡测量，则读数为________V。
(2)甲同学利用多用电表测量电阻。他用电阻挡“×100”测量时发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，操作顺序为________(填写选项前的字母)。
A．将选择开关旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B．将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
D．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”
(3)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量。以下操作正确的是________。

A．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡两端的电压
B．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图2的电路测量小灯泡的电阻
C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图3的电路测量通过小灯泡的电流
D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图3中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流
(4)

图4
丙同学利用多用电表探测图4所示黑箱时发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用电阻挡测量，黑表笔接E点，红表笔接F点，阻值很小，但反接阻值很大。那么该黑箱内元件的接法可能是图中的________。

图5
(5)丁同学选择开关旋转到“直流500 mA”挡作为电流表A，设计了如图6所示的电路，已知电流表内阻RA＝0.4 Ω，R1＝RA，R2＝7RA。若将接线柱1、2接入电路时，最大可以测量的电流为________A；若将接线柱1、3接入电路时，最大可以测量的电压为________V。

图6
解析：　(1)多用电表测电阻时不需要估读，选取最上端的欧姆表刻度，根据挡位可知阻值为6×102 Ω，测电压时，由于精度为0.1 V，需要估读一位，根据量程“50”的刻度可知电压为3.60 V。
(2)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过小是由于挡位过小，需选取大挡位，进行欧姆调零后再测阻值，操作顺序为ADC。
(3)多用电表一定是红表笔电流流入，黑表笔电流流出，图2是测电压，测电阻应断开开关，选项A正确，B错误；图3是测电流，表笔位置正确，选项C正确，D错误。
(4)根据测黑箱电压结果可知，电源一定在G的支端；根据测黑箱电阻结果可知，E、F之间是二极管，二极管的通电电流方向为E到F，选项B正确。
(5)由题意可知各电阻R1＝RA＝0.4 Ω，R2＝2.8 Ω，接线柱1、2接入电路时，原电流表改装为2倍量程的电流表，最大测量电流是1.0 A；接线柱1、3接入电路时，原电流表改装为15倍量程的电压表，总电阻R＝3.0 Ω，最大测量电压为3.0 V。
答案：　(1)6×102　3.60　(2)ADC(不可以改变顺序)　(3)AC(可以改变顺序)　(4)B　(5)1.0　3.0
[变式3]　某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。

甲
维修人员使用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障。
他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。
(1)断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示，读数为________V，说明________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。

乙
(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图乙相同，可判断发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
解析：　本题考查多用电表的读数、电路的故障分析。用多用电表的电压挡分析故障时，电压表有示数说明电源和电压表等组成了闭合回路，可能与电压表并联的部分电路发生故障，而与电压表串联部分未发生故障，若无示数则正好相反。根据这个原理，a、c间接上电压表，断开开关，表针偏转，说明蓄电池正常，b、c间接上电压表，断开开关，表针不偏转，说明小灯发生故障，闭合开关后表针偏转，说明开关和保险丝正常。
答案：　(1)11.5(11.2～11.8均可)　蓄电池　(2)小灯
[变式4]　如图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请判定黑箱内的结构。

红表笔
A
A
B
C
C
B
黑表笔
B
C
C
B
A
A
阻值/Ω
100
150
50
2 000
2 100
100
解析：　先由二极管的反向截止的性质分析，由表可知，接B、C和C、D时测量结果不同，故在B、C间一定有二极管存在；同理，在A、C间也有二极管存在，并且A、C间的正向电阻大于B、C之间，说明A、C间包含定值电阻；而接A、B和B、A时电阻不变，说明A、B间只有定值电阻，B、C间接二极管。所以黑箱内的结构如图所示。
答案：　如图所示

[变式5]　在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学连接了如图甲所示的实物图。闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表的示数为零。
(1)他借助多用电表检查小灯泡，先断开开关，把多用电表的选择开关旋到“×1 Ω”挡，再进行________调零；又将红、黑表笔分别接触①、②接线柱，多用电表的表盘如图乙所示，说明小灯泡正常，此时灯丝的电阻为________Ω。
(2)他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触②、③接线柱，闭合开关，发现电压表的示数约等于电源的电动势，说明②、③接线柱间的导线出现了________(选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后，为了使电流表的示数从零开始，要在________(选填“①、④”或“③、④”)接线柱间再连接一根导线，并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________(选填“左”或“右”)端。

乙
解析：　(1)多用电表测电阻时应先进行欧姆调零；多用电表的表盘的读数为6.0 Ω。
(2)电压表的示数约等于电源电动势，说明电压表直接接在开路的电源上，②、③接线柱间的导线出现了断路。
(3)为了使电流表的示数从零开始，滑动变阻器要采用分压式接法，要在③、④接线柱间再连接一根导线；初始时刻灯泡两端电压最小，滑片应置于最左端。
答案：　(1)欧姆　 6.0　(2)断路　(3)③、④　左

1．(2018·课标卷Ⅱ·22)[本题源于人教版选修3－1·P52·T5]某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。
回答下列问题：

(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
(2)电阻箱的阻值应取R1＝__________Ω，R2＝________Ω。(保留到个位)
解析：　(1)如图所示。

(2)接a时改装成量程为1 mA的电流表，有IgRg＝(I－Ig)R1
解得R1＝100 Ω
接b时改装成量程为3 V的电压表，有
U＝IgRg＋IR2
解得R2＝2 910 Ω。
答案：　(1)如解析图所示
(2)100　2 910
　　(人教版选修3－1·P52·T5)

如图是有两个量程的电流表，当使用a、b两个端点时，量程为1 A，当使用a、c两个端点时，量程为0.1 A。已知表头的内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，求电阻R1、R2的值。
2．(2017·课标卷Ⅱ·23)[本题源于人教版选修3－1·P65·“说一说”]

图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。

(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________。(结果均保留3位有效数字)
解析：　(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接。
(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误。
(3)根据题给条件可知：当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160 Ω。
当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 Ω。
(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5 mA，读数为1.47 mA。
若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ。
若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V。
答案：　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10 kΩ　2.95 V
◎ 说一说

多量程多用电表示意图
如图是一个多量程多用电表的简化电路图。测电流和测电压时各有两个量程；还有两个挡位用来测电阻。请谈一谈：开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流？调到哪两个位置上测量的是电压？调到哪两个位置上测量的是电阻？在测量电流或电压时，两个位置中哪一个的量程比较大？
在识别电阻挡和电压挡电路时，可以把虚线框内的电路当成一个电流表