全品复习方案2020届高考物理一轮复习 第8单元 恒定电流 实验十一 多用电表的原理及使用课件

1、实验十一 多用电表的原理及使用 实验溯本求源实验热点探究课时巩固训练教师备用习题 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.探测黑箱内的电学元件. 二、实验原理 1.外部构造 (1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等. (2)表盘的上部为表头,用来表示电流、电压和电阻的多种量程或挡位. 实验溯本求源 (3)由于多用电表的测量项目和量程比较多,而表盘的空间有限,所以并不是每个项 目的量程都有专门的标度,有些标度就属于共用标度,如图S11-1中的第二行就是直 流电流和直流电压共用的标度. 实验溯本求源 图S11-1 2.欧姆表原理 (1)内部电路简

2、化如图S11-2所示. (2)测电阻的原理 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. 实验溯本求源 图S11-2 实验溯本求源 特别提醒:由于I与Rx是非线性关系,所以欧姆表的刻度是不均匀的,从表盘上看,“左 密右疏”,电阻零刻度是电流最大刻度,电阻“”刻度是电流零刻度. 三、实验器材 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻 (大、中、小)三个、小螺丝刀. 四、注意事项 1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘: (1)左右0:电阻无限大刻度与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最 大刻度重合. 实验溯

3、本求源 实验溯本求源 2.多用电表使用的“七大注意事项”: (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)选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流还是电阻,还要分清是交流还是直 流. (4)电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡. (5)刻度线有三部分:上面为电阻专用,中间为直流电压、电流及交流电压、电流共 用,下面为交流电压2.5 V量程专用. 实验溯本求源 (6)测电阻时 待测电阻与电路、电源一定要断开. 两手一定不要同时接触两表笔金属杆. 指针指中值附近较准,否则换挡. 每换一挡必须重新欧姆调零. 读出示数要乘倍率. (7)使用完毕,选择开关要置于“

4、OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池. 实验溯本求源 热点一实验原理与实验操作 实验热点探究 例1 (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,其中为选择开关,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.旋转使其尖端对准欧姆挡“1k” d.旋转使其尖端对准欧姆挡“100” e.旋转使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔 实验热点探究 根据如图S11-3所示指针位置,此时被

5、测电阻的阻值约为 . (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 图S11-3 实验热点探究 解析 (1)题目中要求测量几十千欧的电阻,所以应该选择“1k”的欧姆挡,再进行 欧姆调零,然后进行测量,最后将旋至指向交流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 k.

6、 (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. 实验热点探究 变式题 2018绍兴模拟 在“练习使用多用电表”实验中: (1)某同学欲测量一节干电池的电压,下述操作正确的是(填选项前的字 母). A.欧姆调零,选择挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数 B.机械调零,选择挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数 C.选择挡位,机械调零,表笔接触电池两极(

7、其中黑表笔接触正极),读数 D.选择挡位,欧姆调零,表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极),读数 实验热点探究 (2)该同学欲测量如图S11-4甲所示插座的电压,则应把多用电表的选择开关打到如 图乙所示的(填字母)位置. (3)经过正确操作后,电表指针指向如图丙所示,则插座的电压为V. 图S11-4 实验热点探究 实验热点探究 要点总结 热点二多用电表的原理及读数 实验热点探究 例2 某学生实验小组利用图S11-5甲所示电路,测量多用电表内电池的电动势和 电阻“1k”挡内部电路的总电阻.使用的器材有: 多用电表; 电压表:量程5 V,内阻十几千欧; 滑动变阻器:最大阻值5 k; 导线若干. 回

8、答下列问题: 实验热点探究 (1)将多用电表挡位调到电阻“1k”挡,再将红表笔和黑表笔,调零点. (2)将图甲中多用电表的红表笔和(选填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一 端. (3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使多用电表的示数如图乙所示,这时电压表 的示数如图丙所示.多用电表和电压表的读数分别为k和V. (4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零.此时多用电表和电压表的读 数分别为12.0 k和4.00 V.从测量数据可知,电压表的内阻为k. 实验热点探究 (5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和 一个电阻串联而成的电路,如图丁所示.根据前面的

9、实验数据计算可得,此多用电表 内电池的电动势为V,电阻“1k”挡内部电路的总电阻为k. 甲 乙 丙 图S11-5 丁 实验热点探究 答案 (1)短接(2)1(3)15.03.60(4)12.0(5)9.0015.0 解析 (1)多用电表调零时把两表笔短接相当把电路接通. (2)根据流经电压表的电流是从正极流向负极,可判断出电流的方向;再根据对多用 电表来说“红进黑出”即电流从红表笔流入,从黑表笔流出,可判断出红表笔接1. (3)根据读数原则,最小刻度是1、0.1、0.01的都要估读一位.图乙中的指针指在15, 而1020间的最小刻度为1,所以读数为15.0;图丙中的电压表的最小刻度为0.1 V

10、,指 针指在36格,所以读数为3.60 V.(4)当把滑动变阻器的电阻调为零时,相当于多用电 表测的是电压表的电阻,所以多用电表的读数即为电压表的内阻. 实验热点探究 实验热点探究 变式题 2017全国卷 图S11-6甲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G的满偏电流为 250 A,内阻为480 .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 挡. 甲 图S11-6 乙 实验热点探究 (1)

11、图甲中的A端与(选填“红”或“黑”)色表笔相连接. (2)关于R6的使用,下列说法正确的是(填选项前的字母). 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=,R4=. (4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示.若此时B端是与“1”相连的,则多用 电表读数为;若此时B端是与“3”相连的,则读数为;若此时B端是 与“5”相连的,则读数为.(结果均保留3位有效数字) 实验热点探究 答案 (1

12、)黑(2)B(3)160880 (4)1.47 mA1.10103 2.95 V 实验热点探究 实验热点探究 要点总结 实验热点探究 量程/ 最小分度 值/ 仪器误差/(半格计算值) 仪器误差出现在哪一 位/ 估读方法 050.50.250.1五分法 52010.50.1十分法 2040211二分法 405052.51五分法 501001051十分法 100200502510五分法 2001000此时应换挡测量 热点三用多用电表判断电路故障及黑箱内结构 实验热点探究 例3 某照明电路出现故障,其电路如图S11-7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. 维修人员使用已调

13、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. 图S11-7 实验热点探究 (1)断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图S11-8所示,读数为 V,说明 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常. (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S11-8 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”). 图S11-8 实验热点探究 实验热点探究 变式题 如图S11-9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

14、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. 图S11-9 红表笔AABCCB 黑表笔BCCBAA 阻值/ 100 15050 2000 2100 100 实验热点探究 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、B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. 实验热点探究 要点总结 常见电路故障类型及现象 多用电表的电压、电流、欧姆挡都可以用来检测电

15、路故障,实际上使用直流电压 挡测电压和欧姆挡测电阻较多.具体操作时要注意各种情况的使用规则,根据测量 结果和串、并联电路特点来考虑故障位置和原因.特别注意到一点,某段电路无电 流时,电路中各点电势相等,这是判断电路故障时常用依据.电路中两点间无电压, 表示两点间电路无故障;电路中的两点间有电压(接近电动势)表示两点间有断点, 其他部分无故障. 课时巩固训练 1.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器. (1)如图S11-10所示为某同学设计的多量程多用电表的原理示意图,虚线框中S为一 个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现使 用多用电表测量不同物理量的不同

16、功能.在这个电路中,测电流和测电压时各有两 个量程,测电阻时有“10”和“1k”两个挡位.其中E1E2,R1的最大阻值小于R2的最 大阻值.关于这个多用电表,下列说法中正确的是(填选项前的字母). A.当开关S分别接触点1或2时,多用电表处于测电流的挡位,且接触点1时的量程比 较大 课时巩固训练 B.当开关S分别接触点3或4时,多用电表处于测量电阻的挡位,且接触点3时为“1k” 挡位 C.当开关S分别接触点5或6时,多用电表处于 测电流的挡位,且接触点5时的量程比较小 D.使用多用电表各挡位时,电流均由A表笔 一侧流入表头,且A表笔应为红色表笔 图S11-10 课时巩固训练 (2)用多用电表进

17、行某次测量时,指针在表盘的位置如图S11-11所示. A.若所选挡位为直流100 mA挡,则读数为mA. B.若所选挡位为电阻100 挡,则读数为. (3)用表盘为图S11-11所示的多用电表正确测量 了一个约2 k的电阻后,需要继续测量一个阻 值约20 的电阻.在用红、黑表笔接触这个电 阻两端进行测量之前,请选择以下必须的步骤, 并按操作顺序逐一写出步骤的序号:. 图S11-11 课时巩固训练 A.将红表笔和黑表笔接触 B.把选择开关旋转到“1”位置 C.把选择开关旋转到“10”位置 D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点 课时巩固训练 课时巩固训练 2.2018浙江6月学考 (1)在“练习

18、使用多用电表”实验结束后,发现四位同学所使用 的多用电表选择开关分别位于如图S11-12所示位置,则习惯最好的一位同学是 (填选项字母). 图S11-12 课时巩固训练 (2)小明同学通过物理课本中介绍的方案(如图S11-13所示)测量水果电池的内阻. 他先把电压表接到水果电池两极粗测电动势,电压表指针位置和接线柱连线如 图S11-14所示,则读数为V. 图S11-13 图S11-14 课时巩固训练 粗测水果电池电动势后,他换用量程为1 V的直流电压表测量电压,选用毫安表测 量电流,用电阻箱改变电路中的电阻,实验器材和部分接线如图S11-15所示.请按图 S11-14所示实验方案用笔连线补全图

19、S11-15中的电路. 闭合开关前检查 电路时,发现电阻箱 旋钮如图S11-16所 示,读出此时阻值 为. 图S11-15 图S11-16 课时巩固训练 调整电阻箱阻值至合适值后闭合开关开始实验,记录实验数据,并在坐标纸中描 点如图S11-17所示.请在坐标纸上画出U-I图像. 由图像求出水果电池的内阻 为. 图S11-17 课时巩固训练 课时巩固训练 课时巩固训练 3.在“练习使用多用电表”的实验中,某同学将选择开关置于直流“50 V”挡,多用电表 示数如图S11-18甲所示. (1)多用电表的读数 为 V. 图S11-18 课时巩固训练 (2)多用电表电阻挡内部简单原理示意图如图乙所示,其

20、中电流表的满偏电流 Ig=300 A,内阻Rg=100 ,可变电阻R的最大阻值为10 k,电池的电动势E=1.5 V,内 阻r=0.5 ,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是色,按正确使用方法测量 电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx= k.若该欧姆表使用一 段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx, 其测量结果与原结果相比将(选填“变大”“变小”或“不变”). 课时巩固训练 课时巩固训练 4.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S11-19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

21、小灯泡,先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“1 ”挡, 再进行调零;又将红、黑表笔分别接触、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 . (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、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、接线柱间的导 线出现了(选填“断路”或“短路”). 课时巩固训练 (3)排除故障后,为了使电流表的示数从零开始,要在(选填“、”或“、 ”)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. 图S11-19 课时巩固训练 教师备用习题 1.2016上海卷 在“用

22、多用电表测电阻、电流和电压”的实验中: (1)用多用电表测电流或电阻的过程中(填选项前的字母). A.在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行调零 B.在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零 C.在测量未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进 行试测 D.在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测 (2)测量时多用电表指针指在如图所示位置.若选择开关处于“10 V”挡,其读数为 V;若选择开关处于“10”挡,其读数(选填“大于”“等于”或“小于”)200 . 教师备用习题 解析 (1)用多用电表测电阻更换倍率后相当于改变了多用电表的内部电路,测量 之前要重新进行欧姆调零才能测量准确,A正确;测量

23、电流时,多用电表相当于电流 表,不需要重新调零,B错误;在测量未知电阻时,若倍率不恰当,可更换不同的倍率, 没有必要从最大倍率开始试测,C错误;在测量未知电流时,若超过量程,则有可能损 坏表头,故必须从最大量程开始试测,D正确.(2)若选择开关处于“10 V”挡,则满偏电 压为10 V,直流电压挡的刻度是均匀的,根据指针的位置,读数是5.4 V;欧姆表的刻 度是不均匀的,右侧稀疏,左侧密集,所以读数小于200 . 教师备用习题 2.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).完成下列测量步骤: (1)检查多用电表的机械零点

24、. (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,则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. 教师备用习题 (3)将选择开关拨至电阻“100”挡位,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.则该同学应选择(选填“10”或“1k”)挡,然后,再进行测量.测 量后示数如图所示,则测量结果为. (4)测量完成后,将选择开关拨向位置. 教师备用习题 解析 (2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔,二

25、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,接b端时偏转角度很大,说明电 阻很小,则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.则该同学应选择“1k”挡,然后重新进行欧姆调零,再进行测量. 测量后示数如图所示,则测量结果为301 k=30 k. (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)1k重新进行欧姆调零30 k(4)OFF挡或交流

26、电压最高挡 教师备用习题 3.某同学将量程为0200 A、内阻为500 的表头改装成量程为1 mA和10 mA的 双量程电流表.设计电路如图所示.定值电阻R1=500 ,R2和R3的值待定,S为单刀双 掷开关,A、B为接线柱.回答下列问题: (1)按图所示在图S甲中将实物连线. (2)表笔a的颜色为(选填“红”或“黑”)色. (3)将开关S置于“1”挡时,量程为 mA. (4)电路中电阻的阻值R2= ,R3= . (结果均保留3位有效数字) 教师备用习题 (5)利用改装的电流表进行某次测量时,S置于“2”挡,表头指示如图乙所示,则所测量 电流的值为 mA. 教师备用习题 教师备用习题 教师备用

27、习题 4.“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱,盒内总共有两个电学元件,每两个接线柱之 间只可能连接一个元件.为了探明盒内元件的种类及连接方式,某位同学用多用电 表进行了如下探测: 第一步:用电压挡对任意两接线柱进行正、反向测量,指针不发生偏转; 第二步:用电阻“100”挡对任意两个接线柱进行正、反向测量,指针偏转情况如图 所示. 教师备用习题 (1)第一步测量结果表明盒内. (2)图甲显示了图、中欧姆表指针所处的位置,其对应的阻值是 ;图 乙显示了图中欧姆表指针所指的位置,其对应的阻值是 . (3)请在图的接线柱间,用电路图符号画出盒内的元件及连接情况. 教师备用习题 教师备用习题 教师备用习题 (3)使用欧姆挡进行测量时注意黑表笔是和内部电源的正极相连的,观察图、 可知,在测量b、c之间的电阻时,对两个接线柱进行正、反测量,其阻值相同,说明b、 c之间接有一个定值电阻;观察图、可知,在测量a、c之间电阻时,黑表笔接c 时电阻很小,接a时电阻很大,说明a、c之间有二极管,而且c应该接二极管的正极; 观察图可知,黑表笔接b时电阻比中黑表笔接c时电阻大,说明了a、c、b之间 串联了二极管、电阻两个元件,由图可知,a、b之间电阻无穷大,故黑盒子内元 件的连接如图所示. 教师备用习题 5.2015安徽卷 某同学为了测量一节电池的电动势和内