2024年高中物理新教材同步 必修第三册 第11章　5　实验：练习使用多用电表

5实验：练习使用多用电表[学习目标]1.了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能。2.会使用多用电表测量电压、电流和电阻(重点)。3.掌握多用电表的读数方法。4.会使用多用电表测量二极管的正反向电阻(难点)。5.会使用多用电表排查电路故障(难点)。一、认识多用电表1．指针式多用电表(1)认识表盘(2)选择开关2．数字式多用电表如图所示，数字式多用电表的测量值以数字形式直接显示，使用方便。数字式多用电表内部装有电子电路，这样可以使电表对被测电路的影响减到最小，同时还具有多种其他功能。二、使用多用电表1．使用步骤(1)使用前，应调整指针定位螺丝，使指针指到左端零刻度。这一步又称为“机械调零”。(2)使用时，通过选择开关选择合适的挡位。(3)使用完毕，应将选择开关旋转到OFF位置。2．使用多用电表测量电压、电流和电阻(1)测量直流电压①选择直流电压挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置。②将多用电表并联在待测电路两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电势高。③根据表盘上相应量程的直流电压刻度读出电压值，读数时注意最小刻度所表示的电压值。(2)测量直流电流：①选择直流电流挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置。②将被测电路导线拆开一端，把多用电表串联在电路中，注意电流应从红表笔流入多用电表。③读数时，根据表盘上相应量程的直流电流刻度进行读数，要认清刻度盘上的最小刻度。(3)测量电阻：①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适倍率。选择倍率时，应使表针尽可能指在刻度盘的中间区域。②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针在表盘右端“0”刻度处。③测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，读数乘倍率即为待测电阻阻值。④测另一电阻时重复①②③三步。⑤实验完毕：应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。3．注意事项(1)用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔与电源的正、负极相连。(2)需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。(3)测电阻时应注意的问题①选挡后要进行欧姆调零。②换挡后要重新进行欧姆调零。③被测电阻要与电源等其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。④操作完成后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡，若长期不用，应将电池取出。例1在练习使用多用电表的实验中，某同学连接的电路如图所示。(1)若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，闭合开关S，此时测得的是通过________的电流；(2)若断开电路中的开关S，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是_______的电阻；(3)若旋转选择开关，使其尖端对准直流电压挡，闭合开关S，此时测得的是_____________两端的电压。答案(1)R1(2)R1和R2串联(3)R2(或电源)解析(1)当多用电表的选择开关尖端对准直流电流挡时，闭合开关S，多用电表与R1串联，此时测得的是通过R1的电流。(2)断开开关S，当选择开关尖端对准欧姆挡时，多用电表与R1、R2串联，测得的是R1和R2串联的电阻。(3)当多用电表的选择开关尖端对准直流电压挡时，闭合开关S，此时R1不工作，相当于导线，多用电表与R2并联，测的是电阻R2两端的电压，也等于电源两端的电压。例2(2022·太原市高二期末)在用多用电表的欧姆挡测量阻值约为100Ω的电阻Rx时：(1)以下是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮。把正确步骤前的字母按合理的操作顺序填在横线上________；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“×1”挡d．旋转S使其尖端对准欧姆“×10”挡e．旋转S使其尖端对准“OFF”挡，并拔出两表笔(2)使用欧姆挡测电阻时，下列说法中正确的是________。A．如果指针偏转角度过小，应将S拨至倍率较小的挡位，重新进行欧姆调零后测量B．测量电路中的某个电阻时，应该把该电阻与电路断开C．测量阻值不同的电阻时都需要重新进行欧姆调零D．在外电路中，电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔答案(1)dabe(2)B解析(1)测量阻值约为100Ω的电阻Rx可选择“×10”的挡位测量，测量前应先进行欧姆调零，然后进行测量；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，故正确的步骤为dabe。(2)测量电阻时如果指针偏转角度过小，说明所选挡位太小，为减小测量误差，应将选择开关S拨至倍率较大的挡位，重新欧姆调零后测量，故A错误；测量电路中的某个电阻，为保护电表，应该把该电阻与电路断开，故B正确；用欧姆表测电阻，换挡后要重新进行欧姆调零，用同一挡位测不同阻值的电阻不需要重新进行欧姆调零，故C错误；测量电阻时，电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出，在外电路，经被测电阻回到红表笔，故D错误。三、多用电表的读数1．读数时要注意读表盘上的哪条刻度线：欧姆表刻度不均匀，读最上一排刻度线；直流电流、直流电压刻度均匀，读中间刻度线。2．电压表、电流表的读数要看清选择开关所选择的量程，确定每一小格表示多少及应读到的有效数字位数。例3如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针指示如图所示，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2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡的倍率是________(选填“×10”“×100”或“×1k”)。(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为______mA；当选用量程为250mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA。(3)当选用量程为10V的直流电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V。答案(1)1.5×103×1k(2)30.8(30.7～30.9都正确)154(3)6.1解析(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω的电阻时应选“×1k”的欧姆挡。(2)选用量程为50mA的直流电流挡测量电流，则每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为eq\f(1,10)估读)，表针对应的读数为30.8mA；选用量程为250mA的直流电流挡测量电流，则每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为eq\f(1,5)估读)，表针对应的读数为154mA。(3)选用量程为10V的直流电压挡测量电压，则每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时为eq\f(1,2)估读)，表针对应的读数为6.1V。针对训练1(2022·宜宾市高二期末)如图为一正在测量中的多用电表表盘：(1)如果是用直流10V挡测量电压，则读数为________V；(2)如果是用直流5mA挡测量电流，则读数为________mA；(3)如果是用“×100”挡测量电阻，则读数为________Ω。答案(1)3.4(2)1.70(3)3000解析(1)如果是用直流10V挡测量电压，则表盘分度值为0.2V，需要估读到0.1V，所以读数为U＝17×0.2V＝3.4V。(2)如果是用直流5mA挡测量电流，则表盘分度值为0.1mA，需要估读到0.01mA，所以读数为I＝17.0×0.1mA＝1.70mA。(3)如果是用“×100”挡测量电阻，由于表盘刻度不均匀，所以不需要估读，则读数为R＝30×100Ω＝3000Ω。四、用多用电表测二极管正反向电阻1.认识二极管：如图所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极。特点：二极管具有单向导电性。电流从正极流入时为正向电阻，电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从负极流入时为反向电阻，电阻很大(填“很大”或“很小”)，接近断路。2．多用电表测二极管的正、反向电阻(1)测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低倍率的欧姆挡，欧姆调零之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。(2)测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡，欧姆调零之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。例4某同学利用多用电表测量二极管的正向电阻。完成下列测量步骤：(1)检查多用电表的机械零点。(2)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，将选择开关拨至“×10”的倍率挡位上。(3)将红、黑表笔短接，进行欧姆调零。(4)测正向电阻时，将________(填“红”或“黑”)表笔接二极管正极，将另一表笔接二极管负极。(5)测量发现指针的偏角过大，为使测量比较精准，应将选择开关旋转到________(选填“×1”或“×100”)的倍率挡位后，再次测量。(6)最后应将选择开关拨向________位置。(7)以上实验过程，缺少的实验步骤是________。答案(4)黑(5)×1(6)“OFF挡”或者“交流电压最高挡”(7)换挡后，必须重新进行欧姆调零五、用多用电表判断电路故障1．电压表检测法若电路断路，将电压表与电源并联，若有电压说明电源完好。若电路断路，将电压表逐段与电路并联，若某一段电压表指针偏转，说明该段电路中有断点。若电路短路，则用电压表逐段与电路并联，某一段电压表示数为零，则该段电路被短路。2．欧姆表检测法断开电路，用多用电表的欧姆挡测量待测部分的电阻，若检测部分示数正常，说明两点间正常；若检测部分电阻很小(几乎为零)，说明该部分短路；若检测部分指针几乎不动，说明该部分断路。例5如图是某同学连接的实验实物图，用1.5V的干电池共四节连接电路，闭合开关后A、B两灯都不亮。他采用下面两种方法对故障原因进行排查(本题只有一处故障，灯泡A、B的阻值均为6Ω，滑动变阻器的最大阻值为10Ω)。(1)若应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于________挡。A．2.5V B．10VC．50V D．250V(2)①该同学在测试a、b间直流电压时，红表笔应当接触________(选填“a”或“b”)；②该同学的测试结果如表1所示，根据表1测量结果，可以判断故障是________。A．灯A短路 B．灯B短路C．c、d段断路 D．d、f段断路表1测试点电压示数a、b有示数b、d有示数c、d无示数d、f有示数(3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果如表2所示，那么检查出的结果是________。A．灯A断路B．灯B断路C．灯A、B都断路D．d、e间导线断路表2测试点表针偏转情况c、dd、ee、f答案(1)B(2)①a②D(3)D解析(1)四节干电池的总电压为6V，应用多用电表的直流电压挡10V挡测量，故选B。(2)①在测试a、b间直流电压时，红表笔应当与a接触，因为电流必须从红表笔流入。②若灯A短路，灯A不亮，而灯B应该亮，与题不符，选项A错；若灯B短路，灯B不亮，而灯A应该亮，与题不符，选项B错；两灯都不亮，说明电路中无电流，测试b、d有示数，c、d无示数，说明b、d之间有断路，c、d段无断路，选项C错；d、f段断路时，d、f间有电压，与题相符，选项D对。(3)欧姆表的无穷大刻度在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。课时对点练1．(多选)(2023·山东招远市第二中学高二阶段练习)下列关于多用电表欧姆挡的说法中，正确的是()A．红表笔是与表内的电源正极相连的B．为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近C．测电阻时，首先把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻D．表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度越疏答案BC解析红表笔是与表内的电源负极相连的，故A错误；指针指在中间刻度时，误差较小，为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度附近，故B正确；测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻，故C正确；表盘刻度是不均匀的，从零刻度处开始，刻度值越大处，刻度越密，故D错误。2．(2023·上海市嘉定区第二中学高二期中)关于多用电表的使用，下列操作正确的是()A．甲图，用直流电压挡测小灯两端电压B．乙图，用直流电流挡测小灯电流C．丙图，用欧姆挡测某未知电阻D．丁图，用欧姆挡测二极管的反向电阻答案B解析甲图，用直流电压挡测小灯两端电压时，红表笔应该接小灯泡的左端，黑表笔接右端，选项A错误；乙图，用直流电流挡测小灯电流时，电流从红表笔流入电表，选项B正确；丙图，用欧姆挡测某未知电阻时，应该把电阻与电路断开，选项C错误；丁图，用欧姆挡测二极管的反向电阻时，因黑表笔接内部电源的正极，则黑表笔应该接二极管的右端，选项D错误。3．(多选)如图所示是一个多用电表内部的简化电路图。S为单刀多掷开关，通过操作开关可以切换不同的挡位。下列说法正确的是()A．当开关S分别接1和2时，测量的是电流，其中S接1时量程较大B．当开关S分别接3和4时，测量的是电阻，其中A是黑表笔C．当开关S分别接3和4时，测量的是电阻，其中A是红表笔D．当开关S分别接5和6时，测量的是电压，其中S接5时量程较大答案AC解析由题图可知，当开关S分别接1和2时是电流表，接1时分流电阻相对较小，所以接1时电表的量程较大，故选项A正确；测量电阻时，欧姆表内部应接电源，由题图可知，开关S应接3和4；A与电源的负极相连，所以A为红表笔，故选项B错误，C正确；由题图可知，当开关S分别接5、6时，测量的是电压，电流表所串联的电阻越大，电压表的量程越大，所以开关S接6时的量程比接5时的量程大，故选项D错误。4．(2022·嘉兴市高二月考)图中A、B、C是多用电表在进行不同测量时转换开关分别指示的位置，图D是多用电表指针在测量时的偏转位置，由此可知：图A是用作________表，若用此挡测量，指针位置如图D，则读数是________。图B是用作________表，若用此挡测量，指针位置如图D，则读数是________。图C是用作________表，若用此挡测量，指针位置如图D，则读数是________。答案欧姆15kΩ电流5.0mA电压25.0V解析图A中选择开关指在×1k挡，是用作欧姆表，读数为15×1kΩ＝15kΩ；图B中选择开关指在直流10mA挡，是用作电流表，每小格表示0.2mA，读数为25×0.2mA＝5.0mA；图C中选择开关指在直流50V挡，是用作电压表，每小格表示1.0V，读数为25×1.0V＝25.0V。5．(2023·莆田一中高二期中)某同学用多用电表测量一个未知电阻的阻值。测电阻的过程如下：(1)估测被测电阻的阻值大小，将选择开关旋至欧姆“×10”挡，插入表笔；(2)将红、黑表笔短接，调节________，使指针指向“0Ω”处；(3)将两表笔分别与待测电阻的两端接触，发现指针偏转角度太小，将选择开关旋至欧姆________(选填“×1”或“×100”)挡，重新进行欧姆调零，再进行测量，若指针如图所示，则电阻的阻值为________Ω；(4)实验完毕，将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。答案(2)欧姆调零旋钮(3)×1001600解析(3)将两表笔分别与待测电阻的两端接触，发现指针偏转角度太小，说明待测电阻阻值较大，选择欧姆挡位太低，应选择高挡位，即应选择×100挡位。选择好挡位后，重新进行欧姆调零，再进行测量，由题图可知，欧姆表的读数为16×100Ω＝1600Ω。6．(2022·广州市高二期末)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请回答下列问题。(1)使用多用电表测电阻时，测量步骤如下：①调节图甲所示旋钮________(选填“K”“T”或“S”)，使指针________；②将选择开关旋转到欧姆挡的×10挡，并进行正确操作，接入待测电阻进行测量时发现指针指在图乙中的a位置，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择欧姆挡________挡(选填“×1”或“×100”)；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指在图乙中的b位置，则待测电阻为________Ω；③测量完毕，将选择开关旋转到________位置；(2)图丙是该多用电表欧姆挡内部电路示意图，用该多用电表测电阻，选择“×1k”挡测量某二极管的阻值，指针指在图乙中的c位置，则与A表笔相连的是二极管的________(选填“正极”或“负极”)。答案(1)①S正对左侧零刻度②×120③“OFF”挡或交流电压最高挡(2)正极解析(1)①电表在测量之前要先进行机械调零，调节题图甲所示旋钮S，使指针正对左侧零刻度；②欧姆挡选择×10挡指针偏转角度太大，说明电阻较小，要使指针指示数值变大，则应降低倍率，故选择×1挡；指针指在题图乙中的b位置对应的电阻为Rx＝20×1Ω＝20Ω(2)选择“×1k”挡测量某二极管的阻值，指针指在题