【三维设计】高中物理 第二章第8 9节 多用电表的原理 实验 练习使用多用电表同步导学案（含解析）新人教版选修31(1).doc

第8、9节 多用电表的原理_实验：练习使用多用电表1.欧姆表是依据闭合电路欧姆定律，由电流表改装而成，它由表头、电源和可变电阻三部分组成。2使用多用电表测电阻时，先要进行机械调零，选完挡后，再进行欧姆调零，每次重新选挡后都要重新进行欧姆调零。3利用多用电表可测量电压、电流、电阻，并可应用多用电表判断电路故障、检测二极管的极性及好坏等。欧 姆 表1内部电路结构电流表、电池、滑动变阻器三部分组成。2原理欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的。对欧姆表的原理的理解内部电路如图281所示，原理是根据闭合回路的欧姆定律测量。(1)刻度不均匀。根据闭合电路欧姆定律i，式中r、r、rg均为定值电阻，不同的rx对应不同的电流i，但电流i和被测电阻rx不是正比关系，所以电阻值的刻度是不均匀的。若在刻度盘上直接标出与电流i对应的电阻rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测量电 图 281阻的阻值。(2)“调零”原理。当两表笔直接接触时，被测电阻rx0，调节调零电阻r，使电流计指针满偏，根据闭合电路欧姆定律：ig，该处的刻度为电阻挡零位置。(3)中值电阻等于欧姆表内阻。rgrr是欧姆表的内阻，当被测电阻rxrgrr时，通过表头的电流i，即通过表头的电流为满偏电流的一半，此时指针指在刻度盘的中央，欧姆表表盘的中间刻度等于欧姆表的内阻。 特别提醒(1)欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“”刻度线。(2)欧姆表的红表笔接内部电源的负极，测量时电流从黑表笔流出，从红表笔流入。1如图282所示为欧姆表的原理图，表头内阻为rg，调零电阻为r，电池的电动势为e，内阻为r，则下列说法中正确的是()图 282a它是根据闭合电路欧姆定律制成的b接表内电池负极的应是红表笔c电阻的“”刻度一般在刻度盘的右端d调零后刻度盘的中心刻度值是rrgr解析：欧姆表的表头是一个电流表，当被测电阻接入电路，回路闭合，表头就有示数，由欧姆定律可知，表头示数随被测电阻阻值的改变而改变。电流应从红笔流入欧姆表，从黑笔流出，多用表作欧姆表使用时，电源在表内，流入的电流至电源负极，故红笔应当接电池负极；当两表笔短接时，被测电阻为零，电路电流最大，指针指最右端，当两表笔断开，相当于被测电阻，此时电路电流为零，指针不偏转，指最左端；调零后，回路电流为i，指针指中心刻度时，回路电流为i/2，此时被测电阻阻值为rx，则有解得rxrrgr，就是中心刻度值。答案：abd多 用 电 表1用途共用一个表头，可分别测量电压、电流、电阻等物理量。2最简单的多用电表原理图如图283所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为欧姆表使用，接通3时，可作为电压表使用。3外形构造如图284所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及量程，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。在不使用时，应把选择开关旋到off挡或交流电压最 图283高挡。图 284多用电表的使用方法(1)机械调零：用小螺丝刀轻轻转动表盘中央的指针定位螺丝，使指针处于零位。(2)选好正确挡位及量程：测量前一定要明确测量的物理量，然后转动选择开关，确定挡位并选择一个合适的量程。(3)正确接入测量电路：正确选好挡位及量程后，将红、黑表笔连入电路。测量电压时要与电路并联。测量电流时要与电路串联。测量电阻时，应将电阻与电路断开后进行，测量前先将多用电表选择开关转至“”挡，选好合适量程后，将两表笔短接，进行欧姆调零。挡位的选择应使测量值尽量靠近表盘中心位置，以减小误差，若需要换挡时，必须重新进行欧姆调零。测量完毕后，应将选择开关置于“off”挡或交流电压的最高挡，并拔出表笔，若长时间不用，还应将电池取出。特别提醒多用电表的红表笔连接的是“”插孔，黑表笔连接的是“”插孔，测直流电流或电压时，电流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表。2如图285所示为一个多量程多用电表的电路示意图，下列说法中正确的是()a开关s调到1、2两个位置时，测的是电流b开关s调到5、6两个位置时，测的是电压c开关s调到3、4两个位置时，测的是电阻d测电流时，1位置的量程较小，测量电压时，6的位置量程较大解析：开关s调到1、2两个位置时，是表头并联了电阻，或表头 图 285串联一个电阻再和另一个电阻并联，是测电流，a正确；开关s调到5、6两个位置时，是表头串联电阻，测的是电压，b正确；开关s调到3、4两个位置时，是欧姆表，测电阻，c正确；根据串并联知识知测电流时，1位置的量程较大，d错误。答案：abc实验：练习使用多用电表1.测电压(1)选择直流电压挡合适的量程。(2)将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高。2测电流(1)选择直流电流挡合适的量程。(2)将被测电路导线卸开一端，把多用表串联在电路中。注意使电流从红表笔流入电表。(3)读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度。3测电阻(1)要将选择开关扳到欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。选好量程后，先调零，然后测量。换用不同量程必须重新调零。测量完毕，应把选择开关旋转到“off”挡。(2)利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大，应使指针落在刻度盘的中间区域。4二极管的特点及其电阻测量(1)特点：如图286所示，它由半导体材料制成，有两个电极。正极和负极，电流从正极流入时电阻较小，从正极流出时电阻较大，即二极管具有单向导电性。 图286(2)电阻测量：正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正负极或区分它的好坏。测正向电阻：选低倍率欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极。读数乘以倍率即为正向电阻。测反向电阻方法与测正向电阻类似，但应选择高倍率的欧姆挡。5利用多用电表探测黑箱内的电学元件判断元件应用挡位现象电源电压挡两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源电阻欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大电容器欧姆挡指针先指“0 ”后逐渐增大到“”，且越来越慢电感线圈欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小固定示数6多用电表的使用注意事项(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“”孔，黑表笔插入“”孔，注意电流的实际方向。(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。(3)测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联。(4)测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。(5)由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率。(6)使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。(7)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。(8)如果调零后表的指针不能指到满刻度，应更换电池。(9)多用电表使用完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“off”挡或交流电压最高挡，如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。7用多用电表判断电路故障电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯，灯泡断丝，灯座短路，电阻器内部断路，或接头处接触不良等，检查故障的方法有：(1)电压表检测。如果电压表读数为零，说明电压表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路；如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联电路之外无断路或并联路段内无短路。(2)假设法。已知电路发生某种故障，寻求故障在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路知识进行正向推理，推理结果若与题述现象不符合，则故障不在该部分电路；若结果与题述现象符合，则故障可能发生在这部分电路，这样逐一排除，直到找到发生故障处为止。3如图287所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：图 287(1)当选择开关位置旋至“ma”挡中的“10”挡位时，则测量的是：_。(2)当选择开关位置旋至“v”挡中的“50”挡位时，则测量的是：_。(3)当选择开关位置旋至“”挡中的“100”挡位时，则测量的是_。(4)当选择开关位置旋至“”挡中的“100”挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是：_，_，_。(5)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量，电流都应该是从_表笔经_插孔流入电表。解析：需要注意的是：由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同，当选择开关在此区域时，对应的数值是倍率，而不是量程。当然，倍率越大，测量的电阻也就越大；倍率越小，测量的电阻就越小。由于测量电阻是根据闭合电路的欧姆定律，每次换挡位时，都会改变闭合电路的阻值，因此换挡后必须进行欧姆调零。多用电表在测量时，要求红表笔要插入“”插孔，黑表笔要插入“”插孔，这样，红表笔在测量电路中，电流应从此处流入多用电表。答案：(1)量程为010 ma的直流电流(2)量程为050 v的直流电压(3)电阻，其大小等于读数100(4)换挡位1 k将表笔短接重新进行欧姆调零将电阻与其他元件断开后可进行测量(5)红正用多用电表测电阻例1(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻rx，以下给出的是可能的操作步骤，其中s为选择开关，p为欧姆挡调零旋钮，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_。图 288a将两表笔短接，调节p使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，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使其尖端对准欧姆挡1 kd旋转s使其尖端对准欧姆挡100e旋转s使其尖端对准交流500 v挡，并拔出两表笔根据如图288所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_。(2)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是()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，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)测量几十千欧的电阻rx，我们一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新调零，再进行测量；使用完毕应将选择开关置于off位置或者交流电压最大挡，拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 k。(2)使用欧姆挡当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位，a正确；利用欧姆表测电阻时，因使用表内电源，故电阻不能在通路时测试，c正确。答案(1)cabe3104(2)ac用多用电表检测电路故障例2图289是某同学连接的实验实物图，闭合开关s后，发现a、b灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障：图289(1)用多用电表的直流电压挡进行检查：那么选择开关应置于下列量程的_挡。(用字母序号表示)a2.5 vb10 vc50 v d250 v在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触_(填a或b)。该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是_。(假设只有下列中的某一项有故障)测试点电压示数a、b有示数c、b有示数c、d无示数d、f有示数a灯a断路 b灯b短路cc、d段断路 dd、f段断路(2)用欧姆挡检查：测试前，应将开关s_(填断开或闭合)。测量结果如下表所示，由此可以断定故障是_。a灯a断路 b灯b断路c灯a、b都断路 dd、e间导线断路思路点拨(1)电压表的量程既要大于电源的电动势，还要保证测量时示数明显。(2)使用欧姆挡时，指针偏角越大，说明电阻越小，指针偏角越小，说明电阻越大。解析(1)用多用电表的直流电压挡进行测量时，实质上是用电压表测量，而电压表内阻很大，若并联在断路处(设有一处发生断路)时，电路接通电压表示数应为电源的电动势，并联在未断路处，示数为零。因此，用多用电表的直流电压挡进行检查电路时，电压表的量程必须大于电源的电动势，为了示数明显，其量程不宜过大。本题中电源的电动势为6 v，故选10 v量程即可。测试时红表笔应接电势高的a点。根据测试结果，a、b间有示数，说明b电源a完好；c、b间有示数，说明b电源ac完好；c、d无示数，说明c灯d间完好；d、f有示数，说明fbacd完好，故应是d、f段断路。另外，若灯b短路，则d、f间应无示数。(2)用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关s断开。根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯a断路；接e、f时有示数，说明也不是灯b断路；接d、e间时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。答案(1)bad(2)断开d借题发挥 (1)判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。(2)在确认无电压的情况下，才能用多用电表的欧姆挡判断故障，而且要将待测元件与电路断开。用多用电表检测“黑箱”问题例3现有一个电学黑箱，有a、b、c、d四个接线柱，如图2810所示。若用多用电表的电压挡和电阻挡分别做三次测量，发现两接线柱间测量结果如下：uabuacuad1.5 v；ubcubducd0；rbc4 ，rbd3 ，rcd5 ，试判断箱内电路的最简结构(电阻无并联的情况)。 图 2810思路点拨判断黑箱内元件的连接，要根据外部电压、电阻的测量结果来做出判定，采用各个击破的方式来画出内部结构，然后分析所画结构图是否符合题意，直到所画图符合题意要求为止。解析(1)由电压测量知，b、c、d三点等电势，a点电势比它们高出1.5 v，只有一节电池，正接线柱在a点，在b、c、d三点间无电池；(2)由电阻测量可知，b、c、d三接线端均有电阻，如图所示，由测量结果可知：r1r24 ，r1r33 ，r2r35 解得：r11 ，r23 ，r32 。答案见解析借题发挥 随堂基础巩固1在使用多用电表时，以下说法正确的是()a在测量电阻时，为了便于测量，应用手将表笔的金属杆与被测电阻两端捏紧b在测一未知电压时，应首先用交流电压或直流电压的最高挡估测，再换用合适的挡位细测c测某一电阻的电流时，选择电流挡后，应将两表笔直接同电阻两端连接起来d用完后，应将选择开关拨到交流电压的最高挡或“off”挡解析：选项a会使人体电阻并联在被测电阻两端；测电流时，电表应串联在被测电路中，故选项a、c错误，b、d正确。答案：bd2欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的使用和连接，正确的叙述是()a测电阻前要使红黑表笔相接，调节调零电阻，使表头的指针指零b红表笔与表内电池正极相接，黑表笔与表内电池负极相连接c红表笔与表内电池负极相接，黑表笔与表内电池正极相连接d测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越大解析：每次测量电阻之前都要进行电阻调零，所以a正确；由欧姆表内部结构可知b错c对；测电阻时，表针偏转角度越大，说明通过表头的电流越大，待测电阻值越小，故d错。答案：ac3.如图2811所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻r1、r2及另外两根导线是好的。为了查出断导线，某同学想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻r1的b端和r2的c端，并观察多用电表指针的示数。在下列选项中，符合操作规程的图 2811是()a直流10 v挡b直流0.5 a挡c直流2.5 v挡 d欧姆挡解析：因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不可。由于电路中电源电动势为6 v，所以选用直流2.5 v挡也不安全。估测电路中电流，最大值可能为im a1.2 a，所以选用直流0.5 a挡也不对，只有选用直流10 v挡。答案：a4黑盒中有一个二极管，还有两个阻值均为1 k的电阻，它们与黑盒的接线柱1、2、3接成电路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如表所示，那么黑盒中的线路是图2812中的哪一个()黑笔触点112红笔触点231表头读数00.5 k2 k图2812解析：用多用电表测电阻时，电流从黑表笔流出，红表笔流入，由1、2接线柱之间电阻为0可以判出b错误；由1、3接线柱之间电阻为0.5 k可以判出a错误；由2、1接线柱之间电阻为2 k可以判出d错误；分析c选项符合条件，c正确。答案：c课时跟踪训练(满分50分时间30分钟)一、选择题(本大题共8个小题，每小题4分，共计32分。每小题至少有一个选项正确，把正确选项前的字母填在题后的括号内)1下列说法中正确的是()a欧姆表的每一挡测量范围都是0到b欧姆表只能用来粗略地测量电阻c用欧姆表测电阻，指针越接近刻度中央误差越大d用欧姆表测电阻，指针越靠近刻度右边误差越小解析：从欧姆表的使用，我们知道用每一挡测量前都要进行电阻调零，而两表笔断开时，相当于电阻为无穷大，故每一挡测量范围都是从0到，故a正确；因欧姆表电阻刻度线不均匀，即电流随电阻非线性变化，故测量出的电阻不可能是准确值，只能用来粗测，故b正确；欧姆表测电阻，中值附近最准确，越靠近两侧误差越大，故c、d错误。答案：ab2.欧姆表电路及刻度盘如图1所示，现因表头损坏，换用一个新表头。甲表头满偏电流为原来表头的2倍，内阻与原表头相同；乙表头满偏电流与原表头相同，内阻为原表头的2倍，则换用甲表头和换用乙表头后刻度盘的中值电阻分别为()a100 ，100 b200 ，100 c50 ，100 d100 ，200 图 1解析：由欧姆表改装原理及闭合电路欧姆定律可得，甲表头满偏电流为原表头的2倍，内阻与原表头相同，在电动势不变的情况下，其中值电阻变为原来的1/2，即50 ；乙表头满偏电流与原表头相同，内阻为原表头的2倍，在电动势不变的情况下，其中值电阻仍然不变，即100 。答案：c3用多用电表测直流电压u和测电阻r时，若红表笔插入正()插孔，则()a测电压u时红表笔电势高，测电阻r时电流从红表笔流出电表b不管测电压u还是测电阻r，都是红表笔电势高c测电压u时电流从红表笔流入电表，测电阻r时电流从红表笔流入电表d测电压u时电流从红表笔流出电表，测电阻r时电流从红表笔流出电表解析：用多用电表测直流电压u时，多用电表就是电压表，电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表；用多用电表测电阻r时，多用电表内部有电源，电流也是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表，故c正确，d错误；测电压时，电流源于外电路的电压，红表笔电势高；测电阻时，电流源于内电路的电压，红表笔电势低，a、b错误。答案：c4.如图2是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为r的电阻时，指针偏转至满刻度的4/5处。现用该表测一未知电阻，指针偏转到满刻度的1/5处，则该电阻的阻值为()a4r b5rc10r d16r 图 2解析：由闭合电路的欧姆定律得：调零时有eigr内；指针偏转至满刻度的4/5时有e4ig(rr内)/5；指针偏转到满刻度的1/5时有eig(rxr内)/5。联立三式可解得rx16r。d正确，a、b、c错误。答案：d5调零后，用“10”挡测量一个电阻的阻值，发现表针偏转角度极小，正确的判断和做法是()a这个电阻值很小b这个电阻值很大c为了把电阻测得更准一些，应换用“1”挡，重新调零后再测量d为了把电阻测得更准一些，应换用“100”挡，重新调零后再测量解析：用欧姆挡测电阻时，指针指中值附近测量最准，指针不偏转时，对应电流为零，电阻为无穷大，指针偏转太小，即指示电阻太大，应换用更高倍率的挡，即换“100”挡重新调零测量，故a、c错误，b、d正确。答案：bd6一个用满偏电流为3 ma的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测500 的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间，如用它测量一个未知电阻时，指针指在1 ma处，则被测电阻的阻值为()a1 000 b5 000 c1 500 d2 000 解析：依题意可知欧姆表内阻r内500 ，当测r1500 时，ig，当测未知电阻r2时，ig，解得：r21 000 。答案：a7在商店选购一个10 f电容器，在只有一台多用电表的情况下，为了挑选一个优质产品，应选用哪个量程：直流电压挡；直流电流挡；欧姆挡；交流电压挡。选好量程以后，再将多用电表两根测试笔接待检电容器，如果电容器是优质的，电表指针应该：不偏转；偏转至最右边；偏转至中值；偏转一下又返回最左边。正确的选项是()a bc d解析：若用电压、电流挡，则因无电源无法检测，故要用欧姆挡，刚接通时是充电过程，充电完毕后，相当于断路，电阻无穷大，故测量时指针先偏转一下又返回到最左边。答案：d8.在如图3所示的电路中，闭合开关时，灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路作了如下检查并作出判断如下表所示：图 3次序操作步骤现象和结论1闭合开关，选直流电压挡，红、黑表笔分别接a、b指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路2闭合开关，选直流电流挡，红、黑表笔分别接a、b指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路3闭合开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路4断开开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接a、b指针不动，灯断路；指针偏转最大，灯短路以上操作和判断正确的是()a1b2c3 d4解析：选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点有电压，其他地方完好而a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确；选直流电流挡时，指针若偏转说明有电流流过表头，而灯不亮，则灯必断路；若不偏转，a、b两