2022-2022学年高中物理第二章恒定电流89多用电表的原理及使用课后检测含解析新人教版选修3-1.doc

多用电表的原理及使用
记一记
多用电表的原理及使用知识体系
1个电表——万用电表
4个测量——测电压、测电流、测电阻、测二极管的正反电阻
1个判断——判断箱内元件
1个检测——检测电路故障
实验原理与操作
数据处理与分析
1．数据处理
(1)欧姆表读数时，为了减小读数误差，指针应指在表盘到的局部，即中央刻度附近．
(2)测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积．
(3)测电流和电压时，如果表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，假设表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只在本位内估读(估读不加位)．
2．误差分析
(1)测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差．
(2)电池旧了，电动势下降，会使电阻测量值偏大．
(3)欧姆表挡位选择不当，导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差．
3．考前须知
(1)使用多用电表“六忌〞
①忌不调零就使用多用电表．
②忌用手接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用双手同时接触两测试笔的金属杆．
③忌不进行欧姆表调零就用多用电表测电阻值．
④改换欧姆挡量程后，忌不重新调零．
⑤忌把电阻同其他电路连在一起进行测量．
⑥多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡(应置于交流电压最高挡或“OFF〞挡)．
(2)用多用电表测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内部有无电源，确定无电源后才能使用欧姆挡测量.
要点一 欧姆表原理
1.
欧姆表原理把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表，电路如下图，现备有如下器材：A.电源E＝3 V(内阻不计)；B.变阻器0～100 Ω；C.变阻器0～500 Ω；D.红表笔；E.黑表笔．
(1)变阻器选用________．
(2)红表笔接________端，黑表笔接________端．
(3)电流表2 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________；电流表3 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________．
解析：(1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流到达满偏Ig＝，解得R0＝400 Ω，故变阻器应选C.
(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红笔接N端，黑表笔接M端．
(3)由I1＝得R1＝－Rg－R0＝1 000 Ω，同理，R2＝－Rg－R0＝500 Ω
答案：(1)C　(2)N　M　(3)1 000 Ω　500 Ω
2.
如下图为欧姆表的原理示意图．其中，电流表的满偏电流为300 μA，内阻Rg＝100 Ω，调零电阻最大值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电源电动势E＝1.5 V．当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？
解析：用欧姆表测量电阻时，对电路应用闭合电路欧姆定律，当电流表满偏时有：Ig＝，其中R内为欧姆表的内阻．所以有：R内＝＝ Ω＝5.0×103 Ω.
用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有＝得Rx＝－R内，故测得的电阻Rx是5.0×103 Ω.
答案：5.0×103 Ω
要点二 多用电表
3.(多项选择)如下图是简化的多用电表的电路图．转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，R3<R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断以下说法正确的选项是(　　)
A．S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大
B．S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大
C．S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大
D．S与5连接时，多用电表就成了欧姆表
解析：把电流表改装成量程较大的电流表时，需给表头并联一定阻值的电阻，且并联的阻值越小，量程越大；而把电流表改装成量程较大的电流表时，应给表头串联一定阻值的电阻，且串联的电阻越长，改装表的量程越大，而改装成欧姆表时，需有电池接入电路，综上讨论可知A、D两项正确，B、C两项错误．
答案：AD
4．如下图是一个电流、电压两用表的电路，电流表G的量程是0～100 μA，内阻是1 000 Ω，电阻R1＝0.1 Ω，R2＝99 000 Ω.当双刀双掷开关接到A、B上时，电流表改装成________表，其量程是________；当双刀双掷开关接到C、D上时，电流表改装成________表，其量程是________．
解析：当双刀双掷开关接到A、B时，将电阻R1并联在了电流表G的两端如图甲所示，将电流表改装成了量程更大的电流表．
根据并联电路的特点有(I－Ig)R1＝IgRg.电流表的最大测量值为I＝＝ A≈1 A.
当开关接到C、D上时，电路变成图乙所示的电路，此时电阻R2与电流表G串联，R2起分压作用，原电流表已改装成电压表，根据串联电路的特点，电压表的最大测量值为U＝Ig(Rg＋R2)＝0.000 1×(1 000＋99 000) V＝10 V.
答案：量程较大的电流　0～1 A　电压　0～10 V
要点三 多用电表的读数
5.如图为一正在测量中的多用电表表盘．
(1)如果是用直流2.5 V挡测量电压，那么读数为________V.
(2)如果是用直流5 mA挡测量电流，那么读数为________mA.
(3)如果是用“×100”挡测量电阻，那么读数为________Ω.
解析：(1)用多用电表测直流电压、电流时，需根据第二行刻度读数．所选挡位最小刻度值为 V＝0.05 V，由于指针指在第32.8个最小刻度处，故所测电压U＝0.05×32.8 V＝1.64 V.
(2)用直流5 mA挡时，最小刻度值为 mA＝0.1 mA.
故所测电流
I＝0.1×32.8 mA＝3.28 mA.
(3)用多用电表测电阻时，需根据第一行刻度读数．由于选用“×100”挡，故所测电阻R＝8.0×100 Ω＝800.0 Ω.
答案：(1)1.64　(2)3.28　(3)800.0
要点四 多用电表的使用
6.(1)用多用电表的电阻挡测量阻值约几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为电阻挡调零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上电阻挡的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S使其尖端对准电阻挡×1 k
d．旋转S使其尖端对准电阻挡×100
e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔
合理顺序为________________．
根据如下图指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.
(2)(多项选择)下述关于用多用电表电阻挡测电阻的说法正确的选项是________．
A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S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，那么会影响测量结果
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)正确的操作顺序应为cabe.如下图，测量阻值为1 kΩ×30＝30 kΩ＝3.0×104 Ω.
(2)测电阻时，应将被测电阻从电路中拆下来或将电路切断，以免被测电阻两端存在电压而无法测定其阻值或烧杯电表，故C项正确．用欧姆挡测电阻时，每换一次挡位，都必须进行一次欧姆调零，在不换挡位而测不同阻值电阻时，那么不需重新进行欧姆调零，故D项错误．对测电阻而言，表笔颜色对测量值无任何影响，故B项错误．测电阻时，假设指针偏角过大，表盘示数小，说明所选挡位倍率偏大，应换小一些的倍率挡位，所以A项正确．
答案：(1)cabe　30 kΩ(或3.0×104 Ω)　(2)AC
7．用如下图的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据以下步骤完成电阻测量：
(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻度线．
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．
(3)将插入“＋〞“－〞插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻度线〞或“∞刻度线〞)．
(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小．为了得到比拟准确的测量结果，请从以下选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量．
A．将K旋转到电阻挡“×1 k〞的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔的金属局部分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动适宜部件，对电表进行校准
解析：多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在电流的“0〞刻度线上，假设指针不在电流的“0〞刻度线上，用螺丝刀小心转动指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0〞刻度线．然后转动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整欧姆调零的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的“0〞刻度线)，接下来才能将两表笔的金属局部分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值．假设在测量过程中，发现指针偏转角度过小，说明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位．例如，此题就要从“×100〞挡位更换到“×1 k〞挡位．
答案：(1)S　(3)T　0刻度线　(4)ADC
根底达标
1.对欧姆表的理解，以下说法正确的选项是(　　)
A．在测量电阻时，更换倍率后必须重新进行欧姆调零
B．在测量未知电阻时，必须先选择倍率最大挡进行试测
C．表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度越疏
D．使用欧姆表测电阻时，如果用“×10”挡测量时，表针偏转过大，可改换“×100”挡并重新调零表针
解析：用欧姆表测量电阻时，更换倍率后都必须重新进行欧姆调零，A项正确；在测量未知电阻时，可以先用中等倍率的某个挡位试测，然后根据指针偏转情况选择适宜的倍率进行测量，不一定选择最大的倍率挡进行试测，B项错误；表盘的刻度线是不均匀的，刻度值越大处刻度线越密，C项错误；用“×10〞挡测量时，表针偏转过大，可改换“×1〞挡并重新调零表针，D项错误．
答案：A
2.
(多项选择)欧姆表的内部电路如下图，电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r.以下说法正确的选项是(　　)
A．欧姆表的工作原理是闭合电路的欧姆定律
B．电路图中左侧的表笔为黑表笔
C．欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度
D．欧姆表表盘的中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0
解析：欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的，A项正确；电流从黑表笔出，红表笔进，B项错误；“∞〞刻度在刻度盘的左端，C项错误；当欧姆表指针指在中间位置时，＝，Ig＝，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0，D项正确．
答案：AD
3.
[2022·西南大学附中期末考试]如图为利用欧姆表测量电阻Rx的电阻值的电路，欧姆表内部表头的满偏电流为Ig＝3×10－4 A、内阻rg＝100 Ω，电源的电动势为E＝1.5 V，电源的内阻不计，保护电阻的阻值为R0＝50 Ω，滑动变阻器的全值电阻为R＝50 kΩ.假设用该欧姆表较精确地测量电阻Rx，那么Rx的范围为(　　)
A．0～50 kΩ　　　　　　　　　B．3～8 kΩ
C．300～800 Ω D．30～80 Ω
解析：欧姆表表盘两端的线性关系最差，中间的线性关系较好，所以在中值电阻附近测量是较准确的．设中值电阻为R中，欧姆表内阻为R内，由闭合电路的欧姆定律得，＝，Ig＝，所以R中＝＝ Ω＝5 kΩ.故能准确测量的阻值在5 kΩ附近，B项正确．
答案：B
4．(多项选择)关于多用电表，以下表达正确的选项是(　　)
A．多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的
B．用多用电表无论是测电压、电流，还是测电阻，红表笔接触点的电势都高于黑表笔接触点的电势
C．多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外部提供电流的
D．多用电表使用完毕后，应把选择开关旋到OFF挡或交流电压最高挡
解析：电压表、电流表、欧姆表共用一个表头，A项正确；用多用电表测电压、电流时，红表笔接触点的电势高于黑表笔接触点的电势，测电阻时，红表笔接触点的电势低于黑表笔接触点的电势，B项错误；多用电表的电压挡、电流挡由外部提供电流，而欧姆挡的电流由其内部电源提供，C项错误；多用电表使用完毕后，应把选择开关旋到OFF挡或交流电压最高挡，D项正确．
答案：AD
5．根据欧姆表的工作原理答复以下问题：
某同学在测量某一定值电阻的阻值时，他分别用“×1〞、“×10〞、“×100〞的挡位进行了测量，其中指针在表盘的偏转情况如下图．
如果欧姆表的指针偏转如A所示，那么该同学选用的是____________挡，如果欧姆表的指针偏转如B所示，那么该同学选用的是____________挡，如果欧姆表的指针偏转如C所示，那么该同学选用的是____________挡，该同学进行的三次操作中，最精确的操作是选用____________挡，被测电阻阻值约为____________．
解析：乘的倍率越大，对应的刻度盘上的数字越小，故A对应“×1〞挡，B对应“×10〞挡，C对应“×100〞挡．为了提高测量的准确度，指针应在表盘的中间附近，应选“×10〞挡测量．被测电阻阻值约为30×10 Ω＝300 Ω.
答案：×1　×10　×100　×10　300 Ω
6．如下图，图中E为电源，R1、R2为电阻，K为开关．现用多用电表测量流过电阻R2的电流．将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后，正确的接法是(　　)
A．保持K闭合，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处
B．保持K闭合，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处
C．将K断开，将红表笔接在a处，黑表笔接在b处
D．将K断开，将红表笔接在b处，黑表笔接在a处
解析：假设保持K闭合，并将多用电表接在a、b间，那么多用电表被短路，无法测量流过电阻R2的电流，所以应将K断开，将红表笔接在a处(电流流进)，黑表笔接在b处(电流流出)，故C项正确．
答案：C
7．某中学实验小组的同学在“练习使用多用电表〞时，进行了如下的探究：
(1)该小组的同学想利用多用电表测量某蓄电池的电压时，以下操作过程正确的选项是________．
A．欧姆调零→选择适宜的挡位→红黑表笔分别与蓄电池的正负极相连接→读数
B．机械调零→选择适宜的挡位→红黑表笔分别与蓄电池的正负极相连接→读数
C．选择适宜的挡位→机械调零→红黑表笔分别与蓄电池的负正极相连接→读数
D．选择适宜的挡位→欧姆调零→红黑表笔分别与蓄电池的负正极相连接→读数
(2)假设该小组的同学想利用多用电表测量插孔的电压，如图甲所示，那么应将旋钮扳到图乙中的________挡位(填写挡位所对应的字母)；经检查，操作无误并选择适宜的挡位后，多用电表的指针位置如图丙所示，那么该插孔的电压大小为________V.
解析：(1)使用多用电表测电压时，应该先机械调零，然后选择适宜的挡位，表笔接触蓄电池两极，红表笔与电源的正极相连接，待示数稳定后读数即可，B项正确，ACD三项错误；(2)题图甲所示的插座为220 V交流电源，所以应把多用电表的选择开关扳到题图乙所示的交流250位置，即H处；根据电表指针以及所选择的挡位可知，插座的电压为U＝200 V.
答案：(1)B　(2)H　200
8．某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻(二极管具有单向导电性，电流正向通过时几乎没有电阻，电流反向时，电阻很大)．完成以下测量步骤：
(1)检查多用电表的机械零点．
(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，二极管的两个极分别记作a和b，将红表笔接a端时，表针几乎不偏转，接b端时偏转角度很大，那么为了测量该二极管的反向电阻，应将红表笔接二极管的________(选填“a〞或“b〞)端．
(3)将选择开关拨至电阻“×100”挡，进行正确的测量步骤后，发现表针偏角较小．为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘中央，应重新选择量程进行测量．那么该同学应选择________(“×10”或“×1 k〞)挡，然后________，再进行测量．测量后示数如下图，那么测量结果为________．
(4)测量完成后，将选择开关拨向________挡位置．
解析：(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，二极管的两个极分别记作a和b，将红表笔接a端时，表针几乎不偏转，说明电阻很大，二极管反向偏压，接b端时偏转角度很大，说明电阻很小，二极管正向偏压，那么b端为二极管的负极，a端为二极管的正极，那么为了测量该二极管的反向电阻，应将红表笔接二极管的a端．(3)将选择开关拨至电阻“×100〞挡位，进行正确的测量步骤后，表针偏角较小，说明所选挡位太小，为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘中央，应重新选择量程进行测量，那么该同学应选择“×1 k〞挡，然后重新进行欧姆调零，再进行测量．测量后示数如题图所示，那么测量结果为30.0×1 kΩ＝30.0 kΩ.(4)测量完成后，将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高挡位置．
答案：(2)a　(3)×1 k　重新欧姆调零　30.0 kΩ
(4)OFF挡或交流电压最高
9．某同学用多用电表按如下图电路进行了正确的测量．闭合开关S后，多用电表直接测出的是(　　)
A．灯泡L的电功率 B．灯泡L的电阻
C．通过灯泡L的电流 D．灯泡L两端的电压
解析：闭合开关后，多用电表是串联到电路中，题目说接法正确，应选择的是电流挡，即测量的是电流，C项正确，A、B、D三项错误．
答案：C
10．[2022·上海七宝中学期末考试]在“练习使用多用电表〞的实验中：
(1)用多用电表测某电阻，挡位旋钮指向“×10”挡，读数时发现指针偏转角度太大，为使测量结果更加准确，那么应改用“________〞挡．
(2)多用电表使用时间长了，设内部电池的电动势不变，内阻变大，使用该表测量电阻时，仍能够使用“调零旋钮〞进行调零，那么用该表测得的电阻的测量值与电阻的真实值比拟将________(选填“偏大〞、“偏小〞、“不变〞)．
(3)如下图电路，开关闭合后发现灯不亮，欲用多用电表检查该电路某处是否发生断路，应使用电表的________．
A．电阻挡 B．电流挡
C．交流电压挡 D．直流电压挡
解析：(1)因为欧姆表的最右端示数为零，最左端示数无穷大，读数时发现指针偏转角度太大，说明电阻过小，所以应采用小一挡测量，即“×1〞挡测量．(2)根据欧姆表的改装原理可知，正常调零时应有Ig＝，当电池内阻变大调零时应有Ig＝，所以中值电阻R中不变，由I＝可知，测得电阻的测量值与真实值比拟将不变．(3)电源为直流电源，闭合开关后发现灯不亮，欲用多用电表检查该电路某处是否发生断路，在保持电路完整的情况下，应使用多用电表的直流电压挡进行测量．
答案：(1)×1　(2)不变　(3)D

能力达标
11.
[2022·河北省石家庄一中月考]电流表G的满偏电流Ig＝5 mA，内阻r＝290 Ω，把它改装成如下图的一个多量程多用电表，电流、电压和电阻的测量都各有两个量程．当开关S接到1或2位置时为电流挡，其中小量程为0～10 mA，大量程为0～100 mA.
(1)关于此多用电表，以下说法正确的选项是________(填字母代号)．
A．开关S接到位置4、5时是欧姆挡，欧姆表内阻相等，只是测量倍率不同
B．开关S接到位置5、6时是电压挡，接到位置6比接到位置5时的量程大
C．无论做什么电表使用，表盘的刻度都是均匀的
D．无论做什么电表使用，必须使电流从A表笔流入电表，从B表笔流出电表
(2)开关S接位置________(填“1”或者“2”)时是电流挡的小量程，图中电阻R1＝________Ω，R2＝________Ω.
(3)当把开关S接到位置4时，先短接A、B进行欧姆调零，而后将一阻值为3 600 Ω的电阻R接到两表笔间，指针恰好偏转到电流表G满刻度的处，那么该欧姆表的内阻为________Ω.
解析：(1)当开关S接到位置4时，表买与电表中的电源相连接，是电阻挡，而开关接5时，没有电源，此时电阻与电流表串联，故为电压挡，A项错误；开关S接到5串联的电阻小于接到6串联的电阻，可知接到6，串联的电阻大，分压作用大，电压表量程大，B项正确；多用电表的欧姆挡表盘是不均匀的，C项错误；为了让表头正向偏转，无论做什么电表使用，都必须使电流从A表笔流入电表，从B表笔流出电表，D项正确．(2)接2时并联电阻大，分流小，其量程小，接1时，Ig(r＋R2)＝(I1－Ig)R1，接2时，Igr＝(I2－Ig)(R1＋R2)，解得R1＝29 Ω，R2＝261 Ω.(3)接位置4时电源的电动势为E′，那么由闭合电路的欧姆定律可得Ig＝，指针偏转到电流表G满刻度的处时，Ig＝，代入数据得R内＝1 800 Ω.
答案：(1)BD　(2)2　29　261　(3)1 800
12．[2022·四川成都石室中学期末考试]在练习使用多用电表的实验中，请完成以下问题：
(1)在使用多用电表测量时，指针的位置如图1所示，假设选择开关拨至“×100”挡，那么测量的结果为________；假设选择开关拨至“10 V〞挡，那么测量结果为________．
(2)将○G改装成两种倍率(如“×1”、“×10”)的欧姆表．现有两种备选电路，如图2甲和图2乙所示，那么图2中________(选填“甲〞或“乙〞)为合理电路；另一电路不合理的原因是________________________________________________________________________．
在合理的电路中，当开关S合向________端，这时的欧姆表是较大倍率挡．
(3)多用电表在正确选择倍率情况下测未知电阻阻值，设电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图3所示，那么该图象的函数关系式为________．
(4)以下根据图3中I－Rx图线作出的解释或判断中正确的选项是________．
A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左大右小
B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx＝0时电路中的电流I＝Ig
C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D．测量中，当Rx的阻值为图3中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧
解析：(1)在使用多用电表测量电阻时，指针位置如题图1所示，假设选择开关拨至“×100〞挡，按照最上面刻度读数，那么测量的结果为18.0×100 Ω＝1 800 Ω；假设选择开关拨至“10 V〞挡，按照中间刻度读数，那么测量结果为4.5 V．(2)题图2中乙不能改变电流表的量程，即实际上题图2乙电路不可能实现多倍率测量．在合理的电路中，当开关S合向b端时，由Ra、Rb、G组成的电流表的量程小，对应的欧姆表为较大倍率挡．(3)由闭合电路欧姆定律得I＝.(4)因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的刻度是不均匀的．欧姆表的示数左大右小是因为电流随待测电阻阻值的增大而减小，A项错误；由多用电表构造原理易知B、C、D三项正确．
答案：(1)1 800 Ω　4.5 V　(2)甲　题图2中乙不能改变电流表的量程，即实际上题图2乙电路不可能实现多倍率测量　b　(3)I＝　(4)BCD