【志鸿优化设计】高考物理第一轮复习 （梳理整合+探究突破+巩固提升）专题实验10 练习使用多用电表（含解析） 鲁科版.doc

实验10：练习使用多用电表一、实验目的1了解多用电表的构造和原理。2使用多用电表测电阻。3探索黑箱内的电学元件。二、实验原理1多用电表的构造及功能多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图所示。其表面分为上、下两部分，上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“”，右端标有“0”，是用于测电阻的，中间的刻度线是用于测直流、交流电流和直流电压的，其刻度是分布均匀的，最下面一条刻度线左侧标有“”，是用于测交流电压的，其刻度是不均匀的。多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表就测量电流；当选择开关旋转到其他功能区域时，就可测量电压或电阻。多用电表表面还有一对正、负插孔。红表笔插“”插孔，黑表笔插“”插孔，插孔上面的旋钮叫调零旋钮，用它可进行欧姆调零。另外，在表盘和选择开关之间还有一个机械调零旋钮，用它可以进行机械调零，即旋转该调零螺丝，可使指针（在不接入电路中时）指在左端“0”刻线。2多用电表是电流表、电压表和欧姆表的组合，测电流和电压的原理与电流表和电压表相同（1）直流电流挡：直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表。（2）直流电压挡：直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表。（3）测电阻的原理：如图所示，欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的测量电阻的仪表，可直接读出电阻值，比用伏安法测电阻方便，调零时ig测量时i只要将对应rx值的电流刻度改为阻值rx的标度即为欧姆表。由于i与r的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处。3二极管的单向导电性二极管是用半导体材料制成的电子元件，它有两根引线，一根叫正极，另一根叫负极，二极管的表示符号是，当二极管的正极接高电势点，负极接低电势点，即加正向电压时，二极管电阻很小（与加反向电压比较），处于导通状态，相当于一个接通的开关；当给二极管加反向电压时，二极管的电阻无穷大，相当于一个断开的开关，这种特性叫二极管的单向导电性，已被广泛应用。三、实验器材多用电表一只，干电池一节，电阻箱一个，定值电阻三个，黑箱一个，导线若干。四、实验步骤1用多用电表测电阻的步骤（1）调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。（2）选择开关置于“”挡的1挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指到“0”欧姆位置，然后断开表笔。（3）将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较。（4）选择开关改置100挡，重新进行欧姆调零。（5）再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较。（6）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或off挡。2研究二极管的单向导电性（1）将二极管、小电珠、开关、直流电源按如图甲所示电路连接起来，闭合开关s后，小电珠正常发光。（2）将二极管、开关、小电珠等按如图乙所示连接起来，闭合开关s后，小电珠不发光。3探测黑箱内电路，如图所示（1）操作程序作出初步判断后，再根据各接点间的测量值进行逻辑推理，判断黑箱内有哪些电学元件（电阻、电源、二极管等），最终确定元件的位置和连接方法。（2）操作步骤机械调零：熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度线左端“0”位置，若不指“0”，调整调零螺丝，使指针指“0”。将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于500 v量程，用多用电表测量黑箱内任意两个接线柱间的电压，若均无示数，说明箱内不含电源。先选定欧姆挡的某一较小的挡，两表笔短接，进行调零。然后，用欧姆挡测a、b间正反向电阻。若两次所测阻值相等，则表明a、b间只含有电阻。若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明a、b间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极。用欧姆挡测b、c间正反接电阻。若两次所测阻值相等，则表明b、c间只含有电阻。若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明b、c间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极。根据前面所测结果，画出黑箱内电路。使用完毕，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。五、数据处理1测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积，指针示数的读数一般读两位有效数字。2测电流和电压时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。六、误差分析1电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。2欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点。3由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近。4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。5读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。七、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应为“红入”“黑出”。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刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电流、电压、交流直流共用，下为交流2.5 v专用。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测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零。9在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管。10使用完毕，选择开关要置于off挡。长期不用，应把表内电池取出。命题研究一、多用电表的使用与读数【题例1】（1）用多用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，交拔出两表笔联根据上图所示指针位置，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思路点拨：解答本题需要把握以下三点：（1）欧姆表的原理；（2）欧姆表的使用要求；（3）欧姆表的读数要求。解题要点：规律总结利用多用电表测电阻的误区警示利用多用电表测电阻是考查的重点，主要考查测量步骤和读数，要尽可能在指针偏转到中间附近读数，否则要换挡，换挡后欧姆表的内阻变了，所以必须重新欧姆调零。命题研究二、应用多用电表检测电路【题例2】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aabccb黑表笔bccbaa阻值/100150502 0002 100100思路点拨：电阻的正反向电阻相同，二极管的正反向电阻不同，且差距很大。欧姆表的黑表笔接内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极。解题要点：规律总结电学黑箱问题的分析方法电学黑箱是指内部要素和结构尚不清楚的系统，其研究方法是用多用电表进行探索和推理，从而发现内部电学元件的连接关系。这类问题的解题方法是：（1）根据黑箱的输入、输出信息，用多用电表进行探测和推理；（2）猜想黑箱内与题给条件相符合的结构模型；（3）分析、验证是否满足题目有关条件，同时注意是否有多解。1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，下面的叙述正确的是（）测电阻前要使红、黑表笔相接，调节调零电阻，使表头指示电流为零；红表笔与表内电池正极相连，黑表笔与表内电池负极相连；红表笔与表内电池负极相连，黑表笔与表内电池正极相连；测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越大；测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越小。a bc d2多用电表表头的示意图如图所示。在正确操作的情况下：（1）若选择开关的位置如箭头a所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。（2）若选择开关的位置如箭头b所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。（3）若选择开关的位置如箭头c所示，则测量的物理量是_，测量结果为_。（4）若选择开关的位置如箭头c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：_；_。（5）全部测量结束后，应将选择开关拨到_或者_。（6）无论用多用电表进行何种测量（限于直流），电流都应该从_色表笔经_插孔流入电表。3在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小电珠l1、l2的规格均为“3.8 v,0.3 a”，合上开关s后，无论怎样移动滑动片，l1、l2灯都不亮。甲（1）用多用电表的直流电压挡检查故障。选择开关置于下列量程的_挡较为合适（用字母序号表示）a2.5 v b10 v c50 v d250 v测得c、d间电压约为5.8 v，e、f间电压为0，则故障是（）al1灯丝断开 bl2灯丝断开cd、e间连线断开 dl2灯被短路（2）接着利用欧姆表的“1”挡测电阻，欧姆表经过欧姆调零。测试前，一定要将电路中的开关s_；测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为_，此时测量的是_间电阻。根据小电珠的规格计算出的电阻为_，它不等于测量值，原因是：_。乙4（2012江苏单科）如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。甲乙（1）在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整乙图中多用电表的_（选填“a”“b”或“c”）。（2）在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应_（选填“短暂”或“持续”）接b，同时观察指针偏转情况。（3）在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并画出黑箱图中一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a、b_ a、c10.0 b、c15.0 三种电阻的测量电学实验是物理高考必考的题目之一，全国各地的高考中每年都考，一般以电路实验为主，分值占8分左右，中等以上难度。高考实验题属于复合题型，45个小题，以填空、电路图、实物连线、图象等形式出现。填空的知识点常见于：实验原理的设定，实验步骤的选择，实验结果的表达式，多用电表、螺旋测微器、游标卡尺的读数，r、e、r的计算，仪器的选取、使用，实验的注意事项等。电路连线常见于测电阻r，测电源的e、r，一般电路等。图象表格常见于r的伏安特性曲线，e、r的ui曲线，创新性的图象表格等。高考实验题一般以教材原实验为基础，做改进、创新、发展，特点是题意背景较新，含有设计性思维。高考实验考查的热点有以下几个方面：1螺旋测微器、游标卡尺、电表（包括多用电表）读数。2各种电阻rx的测量。3实验方案的设计、实验器材的选取。4实物图连线。5电路的选择（电流表的内、外接法，滑动变阻器限流、分压连接）。6图象的描绘与分析，包括iu图象、ui图象、r图象、r图象等。7多用电表的使用。8各实验的注意事项。针对高考实验的特点，结合前面对实验的复习，现将电阻、电表内阻、电源内阻的测量方法归纳、拓展如下：一、电阻的测量方法测定金属丝的电阻率和描绘小电珠的伏安特性曲线这两个实验的关键是测量电阻。设计实验电路测量电阻成为高考命题的热点和重点。这类问题考查形式多样，变化无穷，但考查的原理均为欧姆定律ru/i，重点都是在用各种方法测量电压u和电流i。1欧姆表测量最直接测电阻的仪表，但是一般用欧姆表测量只能进行粗测，为下一步测量提供一个参考依据。用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。2替代法替代法的测量思路是等效的思想，可以是利用电流等效，也可以是利用电压等效。替代法测量电阻精度高，不需要计算，方法简单，但必须有可调的标准电阻（一般给定的仪器中要有电阻箱）。3伏安法伏安法的测量依据是欧姆定律（包括部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律），需要的基本测量仪器是电压表和电流表，当只有一个电表时，可以用标准电阻（电阻箱或给一个定值电阻）代替；当电表的内阻已知时，根据欧姆定律iu/r，电压表同时可以当电流表使用，同样电流表也可以当电压表使用。【例题1】为了测量一微安表头a的内阻，某同学设计了如图所示的电路。图中，a0是标准电流表，r0和rn分别是滑动变阻器和电阻箱，s和s1分别是单刀双掷开关和单刀开关，e是电池。完成下列实验步骤中的填空：（1）将s拨向接点1，接通s1，调节_，使待测表头指针偏转到适当位置，记下此时_的读数i；（2）然后将s拨向接点2，调节_，使_，记下此时rn的读数；（3）多次重复上述过程，计算rn读数的_，此即为待测微安表头内阻的测量值。解题要点：二、电源内阻的测量方法1基本方法如图所示，用电压表和电流表分别测路端电压和电流，根据闭合电路欧姆定律有euir，把两组数据代入方程eu1i1reu2i2r解组成的方程组可得er。2替代电表方法比如用电阻箱及一只电表（电压表或电流表），测量的电路图如图甲和乙。图甲中，设电阻箱的阻值为r1时电压为u1，为r2时电压为u2由eu1r和eu2r解得er图乙中设电阻箱的阻值为r1时电流为i1，为r2时电流为i2；由ei1（r1r）和ei2（r2r）解得er。【例题2】某同学为了较精确地测量某一节干电池的电动势和内阻，实验室准备了下列器材：a待测干电池e（电动势约为1.5 v，内阻约为1 ）b电流表g（满偏电流3.0 ma，内阻为100 ）c电流表a（量程00.6 a，内阻约为1 ）d滑动变阻器r1（010 ，额定电流为2 a）e滑动变阻器r2（01 k，额定电流为1 a）f定值电阻r0（阻值为900 ）g开关一个，导线若干（1）为了能比较准确地进行测量，同时还要考虑操作的方便，实验中滑动变阻器应选_。（2）根据题意在图甲中画出该实验所需要的电路图。甲（3）根据电路图，将实物图乙连接起来，组成完整的电路。乙（4）如图丙所示是某同学根据正确的实验得到的数据作出的图线，其中，纵坐标i1为电流表g的示数，横坐标i2为电流表a的示数，由图可知，被测干电池的电动势为_ v，内电阻为_ （保留两位有效数字）。丙解题要点：三、电表内阻的测量测量电表的内阻是电学实验中的一类热点题型，其实电压（或电流）表内阻的测量和一般电阻的测量一样，所不同的就是电压表可提供自身两端的电压值作为已知条件。解决此类问题要灵活运用所学过的实验方法，依据实验原理和实验仪器，按照题设要求和条件进行合理的测量。1一块电表（一块电流表或一块电压表）一般都是采用“半偏法”的原理去测电表的内阻，但这种方法存在系统误差，精确度不高。【例题3】电源电动势为e，r1为滑动变阻器，r2为电阻箱，a为电流表。采用如图电路，经以下步骤可近似测量a的内阻ra：闭合s1，断开s2，调节r1，使电流表读数等于其量程i0；保持r1不变，闭合s2，调节r2，使电流表的读数等于i0/2，然后读出r2的值，取rar2，试说明本实验的原理并分析本实验存在的系统误差。解题要点：2两块同类型的电表对于两块相同的电表，总是将两电表串联或并联，或者一电表与电阻箱并联或串联，另一电表放在干路上，找出串、并联电路电压关系或电流关系，通过欧姆定律来求解。【例题4】从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表a1的内阻r1，将电路图画在下面的方框中，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并能测出多组数据。器材（代号）规格电流表（a1）量程010 ma，内阻r1待测（约40 ）电流表（a2）量程0500 a，内阻r2750 电压表（v）量程010 v，内阻r310 k电阻（r1）阻值约100 ，作保护电阻用滑动变阻器（r2）总阻值约50 电池（e）电动势1.5 v，内阻很小开关（s）导线若干解题要点：3两块不同类型的电表对于用一块电流表和一块电压表测电流表的内阻，将电压表并联在电流表两端，如果是测电压表内阻则将电流表与电压表串联，采用“伏安法”来求解。【例题5】某电压表的内阻在2050 k之间，现要测量其内阻，实验室提供下列可选用的器材：待测电压表v（量程03 v），电流表a1（量程0200 a），电流表a2（量程05 ma），电流表a3（量程00.6 a），滑动变阻器r（最大阻值1 k），电源（电动势4 v），开关s。（1）所提供的电流表中，应选用_（填写字母代号）。（2）为了尽量减小误差，要求测多组数据，试在方框中画出符合要求的实验电路图。解题要点：参考答案考向探究突破【题例1】答案：（1）c、a、b、e30 k（2）ac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，使用前应先进行欧姆调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新欧姆调零，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高挡，拔出表笔，步骤顺序c、a、b、e，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）欧姆挡更换规律“大小，小大”，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位；反之应换较大的挡位。电流总是从红表笔流入从黑表笔流出多用电表，每次换挡一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业。a、c正确。【题例2】答案：黑箱内结构如图所示。解析：定值电阻阻值与电流方向无关。二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关：其正向电阻较小，反向电阻很大。电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的。a、b间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；b、c间电阻与电流方向有关，且阻值较小，说明二极管一定直接接在b、c间且c为正极。演练巩固提升1b2答案：（1）直流电压1.20 v（2）直流电流47 ma（3）电阻1.7 k（4）换用1 k倍率，重新欧姆调零，将红黑表笔分别接触被测电阻的两根引线，读出指针所指刻度，再乘以倍率得测量值（5）off交流电压500 v挡位置（6）红3答案：（1）ba（2）断开6e、f12.7欧姆表测量时灯泡未工作，灯泡温度低，电阻小解析：（1）因电源为四节干电池，故电动势e6 v，则应选电压表10 v量程挡较合适；因c、d间电压为5.8 v，而e、f间电压为零，故应为l1灯丝断开，l2灯丝良好。（2）用欧姆表测电路中电阻的阻值时，一定要将电路断开测量；由题图读数知电阻阻值为6 ，应为灯泡l2的阻值，即测量的为e、f间电阻；由r得r12.7 ，与欧姆表测得阻值相差较大，是因为欧姆表测得的电阻是未通电工作时的电阻，温度较低，电阻率偏小，阻值偏小。4答案：（1）a（2）短暂（3）5.0如图解析：（1）根据多用电表使用调整顺序可知，先要机械调零，再欧姆调零，故选a；（2）要使电笔跟黑箱短暂接触，否则，若ab两点间电压过大容易损坏电表；（3）多用电表选择开关旋至“1”挡时，读数为5.0 。回路中连接了三个完全相同的电学元件，接b、c时rbc15 最大，接a、b时，rab5 最小，可能每个元件电阻均为5 ，即bc间三个元件串联，ab间只有一个元件，ac间有两个电学元件串联，如图甲所示。若每个电学元件电阻均为10 ，则rbc15 最大，说明bc间有两个元件并联后与一个元件串联；rab5 最小，说明ab间有两个元件串联；rac10 即说明ac间只有一个元件，如图乙所示。6答案：见解析解析：（1）红黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指0 。（2）因为螺线管阻值较低，电流表应外接；为获得较大电压调节范围，应采用滑动变阻器分压接法。电路图如图（3）由图丙中读出金属丝的直径为0.260 mm。（4）由图甲读出金属丝电阻为4 ，根据r，解得l12 m。专题提炼升华【例题1】答案：（1）r0标准电流表a0（2）rn标准电流表a0的读数为i（3）平均值解析：本题测量电阻的物理思想是“替代法”，待测电流表a与电阻箱rn是等效替代的关系。【例题2】答案：（1）d（2）如图甲所示（3）如图乙所示（4）1.40