第十章　恒定电流第54课时　练习使用多用电表　实验增分课教师用

第54课时练习使用多用电表[实验增分课]装置原理（1）当红、黑表笔短接时，Ig＝ER（2）当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝ER（3）当I中＝12Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋操作要领（1）观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。（2）机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。（3）将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。（4）测量小灯泡的电压和电流。（5）测量定值电阻欧姆挡的使用注意事项（1）根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处。（2）将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数。（3）读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果。（4）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡（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）测量电阻时①每换一挡必须重新欧姆调零；②读出示数要乘以倍率考法一欧姆表的原理【典例1】（2022·湖南高考12题）小梦同学自制了一个两挡位（“×1”“×10”）的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻（最大阻值为R0m），Rs、Rm、Rn为定值电阻（Rs＋R0m＜Rm＜Rn），电流计○G的内阻为RG（Rs≪RG）。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：（1）短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计○G示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计○G示数变为In，则Im大于In（选填“大于”或“小于”）。（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为×10（选填“×1”或“×10”）。（3）若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点（欧姆零点在电流计○G满偏刻度处）时，调零电阻R0的滑片应该向上调节（选填“向上”或“向下”）。（4）在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100Ω的定值电阻R1，稳定后电流计○G的指针偏转到满偏刻度的23；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计○G的指针偏转到满偏刻度的13，则Rx＝400难点助攻第（2）问判断欧姆表的挡位时，应根据欧姆表的中值电阻的大小判断：欧姆表内部电路的总电阻越大，中值电阻越大，对应的挡位（倍率）越大。易错排查第（4）问求解Rx：应用闭合电路的欧姆定律建立方程时，根据上面的电路原理图，要特别注意分别进行欧姆调零、接入R1、接入Rx时电流计G的示数不等于干路中的电流。解析：（1）由于Rn＞Rm，所以Im大于In。（2）将单刀双掷开关S与n接通，此时电路中总电阻较大，中值电阻较大，能接入的待测电阻的阻值也较大，故应该为欧姆表的“×10”挡位。（3）若从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，电路中的总电阻增大，干路电流减小，为了使电流计满偏，则需增大通过电流计的电流，故调零电阻R0的滑片应该向上调节。（4）设欧姆表内部等效电阻为R，根据闭合电路欧姆定律有23Ig＝ER＋R1，13Ig＝ER＋Rx，I考法二利用多用电表测电阻【典例2】小明同学练习使用多用电表测电阻：（1）如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：①旋动S（填“S”或“T”），使指针对准电流的“0”刻线。②将K旋转到电阻挡“×10”的位置。③将红、黑表笔短接，旋动T（填“S”或“T”），使指针对准电阻的0（填“0”或“∞”）刻线。④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按BDC的顺序进行操作，再完成读数测量。A.将K旋转到电阻挡“×100”的位置B.将K旋转到电阻挡“×1”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表欧姆调零（2）正确操作后，读数如图乙所示，则阻值为19.0Ω。（3）若欧姆表内用一个新电池（电动势为1.5V，内阻较小），测得该电阻读数为R；然后更换另外品牌的新电池（电动势为1.5V，内阻较大），欧姆表调零后测得该电阻读数为R'，两次测量值R与R'相比，正确的是A。A.R'＝R B.R'＞RC.R'＜R D.无法确定解析：（1）①S为机械调零旋钮，测量前应旋动部件S，使指针指在“0”刻度线；③欧姆调零时，应旋动部件T，使指针对准电阻的“0刻线”；④欧姆表指针偏转角度较大，说明所选挡位太大，应该换小挡位进行测量，应将旋转开关K置于电阻挡“×1”的位置，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理的实验步骤是BDC；（2）由题图乙可知，被测电阻为19.0Ω；（3）由欧姆表的结构可知，电源的内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消，两次的测量值是相等的，B、C、D错误，A正确。考法三利用多用电表检测二极管【典例3】钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量。钱华在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二极管的负极。（1）钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过欧姆调零之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光，这说明二极管的负极是短管脚（选填“长管脚”或“短管脚”）所连接的一极。（2）钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越小（选填“大”或“小”），请帮助他分析一下具体的原因：原因见解析。解析：（1）在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极。（2）从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I＝ER＋RΩ可知，通过二极管的电流越来越小，根据P＝【规律总结】用多用电表检测二极管的正、反向电阻（1）二极管①结构：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。②特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。（2）用欧姆挡判断二极管的正负极将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极（如图甲）；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极（如图乙）。考法一利用多用电表判断电路故障【典例4】某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电路如图甲所示。闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R0，灯泡都不亮，电流表无示数，他们判断电路可能出现故障。经小组讨论后，他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路。已知保护电阻R＝15Ω，电流表量程为0～50mA。操作步骤如下：①将多用电表挡位调到欧姆×1挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；②断开图甲电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转；③将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；④将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R0＝20Ω时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示。回答下列问题：（1）图丙中的多用电表示数为24Ω；图丁中的电流表示数为38.0mA。（2）操作步骤④中，多用电表红表笔应接e（选填“c”或“e”）点。（3）电路的故障可能是B。A.灯泡短路 B.灯泡断路C.保护电阻R短路 D.保护电阻R断路（4）根据以上实验得出的数据，同学们还计算出多用电表内部电源的电动势E'＝1.48V（结果保留3位有效数字）。3步稳解题①实验目的是什么？用多用电表的欧姆挡来检测电路故障。②实验原理是什么？闭合电路的欧姆定律、欧姆表的特性。③怎样处理数据？根据多用电表欧姆挡位示数特点判断故障的种类。解析：（1）欧姆表的示数为24×1Ω＝24Ω，电流表的最小分度是1mA，需估读到0.1mA，所以题图丁中的电流表示数为38.0mA。（2）根据电流必须从电流表的正接线柱流入，电流从欧姆表的红表笔流入，黑表笔流出，电路中电流表在e端为负极，即电流经过电流表的方向为d→e，则操作步骤④中，多用电表黑表笔应接c点，红表笔应接e点。（3）将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转，说明a、c间有断路。将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数不为零，所以电路的故障是灯泡断路。（4）由操作步骤③中多用电表指针正好指在中间刻度，根据欧姆表的中值电阻等于其内阻，则知欧姆表的内阻为R欧＝15Ω。根据闭合电路欧姆定律得I＝E'R0＋RmA＋R欧，又R0＋RmA＝24Ω，故E'＝I（R0＋RmA＋R欧）＝38.0×10－3×考法二利用多用电表探测“电学黑箱”【典例5】“黑箱”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，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生偏转；第二步：用电阻“×100Ω”挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图1所示。（1）第一步测量结果表明盒内不存在电源。（2）图2标出了图1甲和乙中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是1200Ω；图3标出了图1丙中欧姆表指针所指的位置，其对应的阻值是500Ω。（3）请在图4的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。答案：见解析图3步稳解题①实验目的是什么？用多用电表探测“电学黑箱”内部的电路结构。②实验原理是什么？闭合电路的欧姆定律、二极管的单向导电性。③怎样处理数据？根据多用电表的挡位和示数特点判断连接的元件种类及连接情况。解析：（1）使用电压挡进行测量，目的是看盒内是否有电源，由于指针不发生偏转，因此盒内不存在电源。（2）使用欧姆表读数时注意其零刻度在右侧，读出数据然后乘以挡位倍率即为所测电阻阻值。所以题图2示数为12×100Ω＝1200Ω，题图3读数为5×100Ω＝500Ω。（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，观察题图1中的甲、乙可知，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；观察题图1中的丙、丁可知，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；观察题图1中的戊可知，黑表笔接b时电阻比丙中黑表笔接c时电阻大，说明了a、c、b之间串联了二极管和电阻两个元件，由题图1己可知，a、b之间电阻无穷大，故盒内元件的连接如图所示。【规律总结】利用多用电表探测黑箱内的电学元件的方法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1.图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω；R1＝1200Ω，R2、R3、R4是电阻箱；电阻箱R2和R3的最大阻值都为999.99Ω；电阻箱R4的最大阻值9999Ω；电流表G的满偏电流为1mA，内阻为Rg＝150Ω。S为换挡开关，该多用电表有2个挡位，“×1”和“×10”两种倍率。开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干（1）该实验小组按图（a）正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝149.5Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻R内，则R内＝1500Ω，欧姆表的倍率是×10（填“×1”或“×10”）。（2）闭合开关S：第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝14.5Ω且R3＝150Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图（b）所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为100Ω。解析：（1）由闭合电路欧姆定律可知，欧姆表的内阻为R内＝EIg＝1.50.001Ω＝1500Ω，则R2＝R内－R1－Rg－r＝1500Ω－1200Ω－150Ω－0.5Ω＝149.5Ω，中值电阻应为1500Ω，根据多用电表的刻度设置可知，表盘上只有两种挡位，多用电表用开关S变换挡位，开关S断开与闭合时相比，干路允许的最大电流较小，由欧姆定律知欧姆表内阻较大，测量的中值电阻较大，故（2）为了得到“×1”倍率，应让G满偏时对应的欧姆表内阻R内'为150Ω；电流为I1＝1.5150A＝0.01A，此时表头中电流应为Ig＝0.001A，则与之并联电阻I3＝I1－Ig＝0.01A－0.001A＝0.009A并联电阻R3为R3＝Ig0.001×（150+1200）0.009Ω＝150Ω，由解得R2＝15Ω－0.5Ω＝14.5Ω，图示电流为I示＝0.60mA，则总电阻为R总＝EI1'＝E10I示＝1故待测电阻为R测＝R总－R内'＝250Ω－150Ω＝100Ω，故对应的刻度值应为100Ω。2.图（a）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。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个挡位分别为直流电压1V挡和5V挡、直流电流1mA挡和2.5mA挡、欧姆×100Ω挡。改装多用表表盘如图（b）所示。（1）测量时，接线柱A接的是黑（填“红”或“黑”）表笔；若开关B端与触点“1”相连，则此时多用电表的挡位为2.5mA挡，若开关B端与触点“5”相连，则此时多用电表的挡位为5V挡。（挡位填写要求具体到量程）（2）若开关B端与触点“1”相连，进行相关测量时，多用电表指针指示位置如图（b）所示，则此时多用电表的读数为1.50mA。（3）若电池E的电动势为1.5V，当把开关B端接到触点“3”，短接A、B表笔进行欧姆调零后，再用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到表头G满偏刻度的14处，则该电阻的阻值为4500Ω（4）若电池E由于长时间使用后，电动势由1.5V下降到1.2V，但仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为500Ω，则这个待测电阻阻值的真实值为400Ω。解析：（1）根据欧姆表内部结构可知，黑笔接电源正极，红笔接电源负极，所以与A接线柱相连的是黑表笔；若开关B端是与“1”相连的，则此时应为量程较大的电流表，所以多用电表的挡位为2.5mA；若开关B端与触点“5”相连，则此时应为量程较大的电压表，所以多用电表的挡位为5V。（2）此时多用电表的读数为1.50mA。（3）当把开关B端接到位置3，短接A、B表笔，有I＝1mA根据E＝IR内，其中R内＝1500Ω用该挡测量一个未知电阻阻值，指针偏转到电流表G满偏刻度的14处，有E＝14I（R＋R联立解得R＝4500Ω（4）若欧姆表长时间不用，电动势变为E'＝1.2V，那么中值电阻R内'＝E而指针所指处的电流为I'＝ER内＋Rx，当电动势降低后有I'＝E解得Rx'＝400Ω。3.在“练习使用多用电表”的实验中：（1）在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔接触点的电势低（填“高”或“低”）。（2）某同学把选择开关调到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，发现无法调零，则他应B。A.用力转动欧姆调零旋钮B.先用螺丝刀转动指针定位螺丝机械调零C.更换多用电表的电池D.作报废处理，换新的多用电表（3）在用多用电表进行测量时，指针的位置如图所示，若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位，请写出对应指针读数。所选择的挡位指针读数直流电压10V3.6V电阻“×10”挡260Ω（4）小徐同学要进行二极管正反向电阻测量实验，他可选用以下器件中的B。（填字母）解析：（1）欧姆表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与欧姆表内置电源正极相连接，在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔接触点的电势低。（2）把选择开关调到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，无法调零，可能是多用电表没有进行机械调零造成的，可以先用螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零，然后再进行欧姆调零，故选B。（3）多用电表选择直流电压10V挡，由图示可知，其分度值为0.2V，示数为3.6V；选择开关置于电阻“×10”挡，由图示表盘可知，其示数为26×10Ω＝260Ω。（4）由图示可知，A是电容器，B是二极管，C是电阻，因此可以选择B进行实验。4.某同学利用多用电表的欧姆挡进行实验研究。欧姆挡所用电池的电动势为9V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在“×1k”挡。（1）该同学用欧姆挡测量某一量程为15V的电压表内阻。①指针指在图甲所示位置，此测量值为25kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧（选填“左”或“右”）。②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，此时电压表示数为4.5V（结果保留2位有效数字）。（2）该同学接着用欧姆挡探测只有一个元件的黑箱，如图乙所示，当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，则该元件可能是C。A.电阻 B.电感线圈C.电容器 D.二极管解析：（1）①指针指在题图甲所示位置，此测量值为25kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧。②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，即电压表的内阻等于欧姆表的中值电阻，即电压表的内阻等于欧姆表的内阻，则此时电压表示数为欧姆表内电源