适用于新高考新教材广西专版2025届高考物理一轮总复习第9章电路实验14用多用电表测量电学中的物理量课件

实验14用多用电表测量电学中的物理量第九章强基础增分策略一、电流表与电压表的改装1.改装方案2.校正(1)电压表的校正电路如图甲所示,电流表的校正电路如图乙所示。(2)校正的过程是:先将滑动变阻器的滑片移动到最左端,然后闭合开关,移动滑片,使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到最大量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正。二、欧姆表原理1.构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。外部:接被测电阻Rx。3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。3.多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。三、多用电表1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程。4.原理图

四、多用电表使用(一)实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。(二)进行实验

一般不用调1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。3.测量小电珠的电压和电流。(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。4.用多用电表测电阻(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。(2)选择开关置于“Ω”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)选择开关改置于×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,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。5.研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。6.探索黑箱内的电学元件。判断目的应用挡位现

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(三)注意事项1.红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。2.区分“两个零点”: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.测电阻时(1)待测电阻与电源一定要断开。(2)两手一定不要同时接触两表笔金属杆。

会使人体与外接电阻并联(3)指针指中值附近较准,否则换挡。(4)每换一挡必须重新欧姆调零。(5)读出示数要乘以倍率。4.使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。增素能精准突破考点一电表改装及多用电表的原理三种电表改装方法

典例1.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)使用多用电表粗测电阻时,将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡,经正确操作后,指针指在图甲中的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

(选填“×1”或“×100”)挡;若经过正确操作,将两表笔接待测电阻两端时,指针指在图甲中的b位置,则待测电阻约为

Ω。

(2)图乙是该多用电表欧姆挡内部电路示意图,选择“×1k”挡测量某二极管的阻值,指针指在图甲中的c位置,则与A表笔相连的是二极管的

(选填“正极”或“负极”)。

思维点拨

本题第(3)问涉及欧姆表内电池电动势的变化问题——注意调零后欧姆表内阻变小,要找清对应关系。(3)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V,内阻为1Ω进行标度的,若该欧姆表中的表头G满偏电流为1mA、内阻为10Ω,变阻器R0的阻值范围为0~3000Ω,由于电池老化,当电池电动势下降到1.4V、内阻增大到5Ω时,欧姆表仍可调零,则调零后R0接入电路的电阻将变

(选填“大”或“小”),若用重新调零后的此欧姆表测得某待测电阻阻值为900Ω,则这个待测电阻的真实阻值为

Ω。

答案

(1)×1

20

(2)正极

(3)小

840解析

(1)选择开关拨至欧姆挡“×10”挡,由图甲a位置所示可知,指针偏角很大,说明电阻值偏小,这样倍率挡选择较大,则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“×1”挡;待测电阻为20×1

Ω=20

Ω。(2)该欧姆表的两只表笔中,B表笔内部接电源的正极,在外部电路,电路从B表笔到二极管再到A表笔,指针指在图甲中的c位置,电阻特别大,相当于断路,则二极管是反向接入电路,则B表笔接二极管负极,A表笔接二极管正极。考题点睛

考点考向点睛多用电表原理规律:多用电表是用表头同电阻和电源,通过串并联的方法,改装而成;遵循闭合电路欧姆定律和串并联规律,重视实验原理的拓展与创新、实验器材的等效与替换是解决“多用电表”原理类问题的关键。易错:根据闭合电路欧姆定律确定当电动势变小时,其中值电阻(欧姆表内阻)也变小,然后根据电流相等求对应真实值考点二多用电表的使用欧姆表使用“六点注意”(1)电流的流向:使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接黑表笔,负极接红表笔,从电源外部看,电流从红表笔流入,从黑表笔流出。(2)区分“机械调零”和“欧姆调零”:“机械调零”至表盘刻度左侧“0”位置,调节表盘下边的指针定位螺丝;“欧姆调零”至表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调节欧姆调零旋钮。(3)倍率选择:使用欧姆挡测电阻时,表头指针过大或过小均有较大误差,指针偏转角度在

满偏到

满偏之间读数较准确。(4)换挡需重新进行欧姆调零。(5)读数之后要乘以倍率得阻值。(6)电池用久了,电动势变小,内阻变大,使测量结果偏大。典例2.(2023山东济南二模)某学习小组利用量程为15V电压表V、电源E和电位器R(相当于最大阻值很大的滑动变阻器),改装成一个能够测量电阻的欧姆表。实验原理图如图甲所示。实验主要步骤如下,请完成有关内容。甲

乙丙(1)按照实验原理图连接电路,先把电位器R的滑片P调到

(选填“a”或“b”)端,将红、黑表笔短接,调节滑片P使电压表满偏。

(2)保持电位器R的滑片P不动,在红、黑表笔间接入电阻箱,调节电阻箱的阻值,当电压表半偏时,电阻箱的示数如图乙所示,读出电阻箱的阻值R0=

Ω。

(3)在红、黑表笔间接入待测电阻,若电压表的示数为U,已知电压表的满偏电压为Um。把电压表的示数标示为待测电阻的阻值Rx,换算公式是Rx=

(用Um、U和R0表示)。

(4)利用改装好的欧姆表测量人体两手间的电阻。测试者两手分别捏紧红、黑表笔,电压表指针读数如图丙所示,则人体电阻R人=

kΩ(结果保留两位有效数字)。

(5)经过一段时间之后,电池的电动势降低,内阻增大,则重新欧姆调零之后,测得的电阻阻值将

(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。

解析

(1)为防止电压表的电流过大,应先把电位器的阻值调到最大,滑片P应先调到b端。(2)电阻箱的阻值R0=7×1

000

Ω+9×100

Ω+6×10

Ω+8×1

Ω=7

968

Ω。(4)测量人体两手间的电阻时,电压表指针读数U=3.8

V,解得R人=23

kΩ。(5)电池的电动势降低,内阻增大,电压表半偏时R0将减小,但计算时仍按照R0=7

968

Ω计算,故测得的电阻阻值将偏大。练思维迁移运用1.(2023重庆模拟)某实验小组在练习使用多用电表的实验中,进行了以下探究。甲

乙(1)用多用电表测量某元件的电阻:选用欧姆挡“×10”挡进行测量时,发现多用电表指针的偏转角度过大,因此需重新选择

(选填“×1”或“×100”)挡,并需

(填操作过程)后,再次进行测量,若此时多用电表的指针如图甲所示,则测量结果为

Ω。

(2)如图乙所示,电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱,盒内有一只定值电阻和一个二极管,每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式,该实验小组用多用电表的欧姆挡进行测量,把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接,测量结果如下表所示。请在图乙中画出“黑盒子”内的电路结构图,并标明定值电阻的阻值。红表笔ABACBC黑表笔BACACB阻值/Ω2

1001202

00020100100答案

(1)×1

再次欧姆调零

19

(2)见解析图解析

(1)选用“×10”挡,发现指针偏角太大,说明待测电阻为小电阻,准确测量电阻应换小挡,应把选择开关置于“×1”挡,换挡后要重新欧姆调零,由图示可知,欧姆表示数为19×1

Ω=19

Ω。(2)B、C间电阻与电流方向无关,因此一定是定值电阻,A、C间电阻与电流方向有关,电流从A到C时电阻远小于反向电阻,说明二极管一定直接接在A、C间,且A为正极,黑箱内的电路结构图如图所示。2.现有一小量程电流表G(表头),满偏电流为30μA,内阻约为1000Ω,把它改装成1mA、10mA的两量程电流表。(1)采用如图甲所示电路测量表头的内阻,为提高测量精确度,选用的滑动变阻器为

,电源

(填选项字母代号)。

A.滑动变阻器,最大阻值50kΩB.滑动变阻器,最大阻值150kΩC.电源1.5VD.电源3V(2)测量电流表表头的内阻时,闭合S1,断开S2,调节滑动变阻器使电流表指针指在30μA处;闭合S2,调节电阻箱使电流表指针指在10μA处,此时电阻箱读数为502Ω,则电流表表头的内阻为

Ω,测量值比实际值

(选填“偏大”或“偏小”)。

(3)如图乙所示,若将电流表G改装成1mA、10mA的两量程电流表,则Ra∶Rb=

。

答案

(1)B

D

(2)1004

偏小

(3)1∶9从上述测量原理可知,S2打开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是R≫Rg,故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大,②R尽可能大。所以,滑动变阻器应选最大阻值较大的,电源应用电动势较大的,故分别选B、D。(2)闭合S2时,R2与电流表G并联,由实验原理可知并联电路的总电流是30

μA,通过电流表电流是10

μA,则通过R2的电流是20

μA,此时电阻箱读数为502

Ω,由并联电路中电流与电阻成反比可知,电流表表头的内阻为1

004

Ω;本实验在并联电阻箱时,总电阻减小,则总电流偏大,故使电流表示数为10

μA时,所测量出的电流表内阻应比其真实内阻偏小。解得Ra∶Rb=1∶9。3.(2022湖北襄城四模)某物理兴趣小组要组装一个简易的欧姆表,他们设计了如图甲所示的电路,通过控制单刀多掷开关S,可使欧姆表具有“×1”“×10”和“×100”三个倍率的挡位,并使改装后的刻度盘正中央的刻度为15,如图乙所示。所提供的器材规格如下:A.干电池(电动势E=1.5V,内阻不计)B.电流表G(量程为500μA,内阻为180Ω)C.定值电阻R1(阻值为1.8Ω)D.定值电阻R2、R3E.滑动变阻器R4(0~2000Ω,0.5A)F.滑动变阻器R5(0~1000Ω,1.0A)G.单刀多掷开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干甲乙丙丁(1)滑动变阻器应选择

(选填“R4”或“R5”)。

(2)电路中定值电阻R2=

Ω,R3=

Ω。

(3)(多选)现利用该欧姆表测定一未知电阻Rx的阻值,将开关S接2,经正确操作后,欧姆表的指针位置如图丙所示,为较准确地测定被测电阻的阻值,以下正确且必要的操作是

。

A.开关S接1B.开关S接3C.将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的0刻线D.将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的∞刻线(4)按正确方法测量电阻Rx的阻值,欧姆表示数如图丁所示,则Rx=

Ω(保留两位有效数字)。

答案

(1)R4

(2)16.2

162

(3)BC

(4)2.2×103当指针位于中间时,R中=R0+RA,因为欧姆表中间刻度值为15,则针对“×1”“×10”和“×100”三个倍率挡,倍率越大,内阻越大,“×100”倍率挡时内阻R0+RA=1

500

Ω,故滑动变阻器应选择R4。(2)开关S接1、2、3时的等效电路分别如图所示将R1、R2、R3和电流表G看成1个新的电流表,对应改装后电流表量程分别为100

mA、10

mA和1

mA,根据电流表改装原理可知,开关S分别接1、2、3对应欧姆表倍率挡分别为“×1”“×10”和“×100”,开关S分别接1、2、3时改装后电流表量程分别为100

mA、10

mA和1

mA,接1时有Ig(Rg+R2+R3)=(100

mA-Ig)R1,接2时有Ig(Rg+R3)=(10

mA-Ig)(R1+R2),接3时有IgRg=(1

mA-Ig)(R1+R2+R3),联立可得R2=16.2

Ω,R3=162

Ω。(3)开关S接2,指针偏角小,说明被测电阻的阻值较大,为准确测量,应换用大量程,开关S应接3,并重新进行欧姆调零,B、C项正确。(4)欧姆表示数为22×100

Ω=2.2×103

Ω。4.(2022湖南长沙一中模拟)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。甲乙丙(1)图甲为某同学设计的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功能。关于此多用电表,下列说法正确的是

。(选填选项前面的字母)

A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔B.当S接触点2时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔C.当S接触点2时,多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔D.当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是红表笔(2)用表盘为图乙所示的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选择以下必需的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号:

。

A.将红表笔和黑表笔接触B.把选择开关旋转到“×100”位置C.把选择开关旋转到“×1k”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示。①关于该欧姆表,下列说法正确的是

。

A.电阻刻度的零位在表盘的左端B.表盘上的电阻刻度是均匀的C.测量前,需要红、黑表笔短接调零D.测量后,应将开关S断开②某同学进行如下操作:当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏。当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为

(已知电流表的内阻为Rg,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为R)。

解析

(1)当S接触点1时,电阻与表头并联,则多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔,故A正确;当S接触点2时,内部接电源,则多用电表处于测量电阻的挡位,因黑表笔内部接电源的正极,则其中接线柱B接的是黑表笔,故B错误,C正确;当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔,故D错误。(2)用表盘为题图乙所示的多用电表正确测量了一个约15

Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2

kΩ的电阻,则必须将选择开关旋转到“×100”位置,然后两表笔短接进行欧姆调零,因此正确步骤顺序是BAD。(3)①由图丙可知,该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值,电阻刻度的零位置在表盘的左端,由闭合电路欧姆定律可知,表盘上的电阻刻度是不均匀的,测量前,不需要红、黑表笔短接调零,测量后,应将开关S断开,故B、C错误,A、D正确。②当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开,调节可变电阻使电流表满偏,由闭合电路欧姆定律得5.(2023安徽芜湖高三期末)多用电表是实验室中常用的测量仪器,如图甲所示为多