备考2025届高考物理一轮复习分层练习第十章恒定电流实验十三用多用电表测量电学中的物理量

试验十三用多用电表测量电学中的物理量1.[2024福建]某试验小组运用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00cm的电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值为100～200Ω，材料未知.试验过程如下：（1）用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图甲所示.该电阻丝的直径为1.412（1.410～1.414均可）mm.图甲图乙（2）对多用电表进行机械调零.（3）将多用电表的选择开关旋至×10（选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”）倍率的电阻挡.（4）将黑、红表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡的零刻度线.（5）将黑、红表笔接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图乙所示.该电阻丝的电阻值为160Ω.（6）测量完成之后，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置.（7）试验测得的该电阻丝的电阻率为3.13×10－4（3.12×10－4～3.14×10－4均可）Ω·m（结果保留3位有效数字）.解析（1）螺旋测微器的读数是固定刻度读数加上可动刻度读数，所以电阻丝的直径为d＝1mm＋41.2×0.01mm＝1.412mm.（3）运用多用电表的电阻挡测电阻时，为了减小误差，应尽可能使指针偏转至刻度盘中心旁边，由于该电阻丝的阻值为100～200Ω，而表盘的中心刻度为15，所以应选择“×10”倍率的电阻挡.（5）该电阻丝的电阻值为R＝16×10Ω＝160Ω.（7）由电阻定律有R＝ρLS＝ρ4Lπd2，故该电阻丝的电阻率ρ＝πd2R4L2.利用试验室的指针式多用电表探讨如下问题.（1）将多用电表的选择开关调到直流电压挡.如图甲所示，闭合开关，将电压表并联在A、B两点间，电压表示数为U1；并联在A、C两点间，电压表示数也为U1；并联在B、C两点间，电压表示数为零.已知R1、R2阻值相差不大，出现上述状况的缘由可能是AD（填选项前的字母）.A.AB段断路 B.BC段断路C.AB段短路 D.BC段短路（2）将选择开关调到电阻挡“×1k”的位置，将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使表的指针指在表盘右侧（选填“左侧”或“右侧”）零刻度线处.将光敏电阻与欧姆表干脆相连，通过用手遮挡的方式来变更照耀到光敏电阻的光照强弱，在不变更选择开关位置的状况下，欧姆表指针位置发生变更，如图乙所示，由此可推断光照变弱时，该光敏电阻的阻值变大（选填“变大”或“变小”）.（3）如图丙所示是一个简洁的欧姆表电路示意图，其中电流表的满偏电流为500μA，内阻为100Ω；电池电动势为1.5V，内阻为1Ω；滑动变阻器R0最大阻值为5000Ω.①调零后测量某定值电阻时，指针指在刻度盘的正中心，则该定值电阻的阻值为3000Ω.②运用一段时间后电池老化，电动势下降到1.4V，内阻增大到4Ω，但仍可调零.正确操作后，测量另一个定值电阻，欧姆表读数为300Ω，则这个电阻的阻值应为280Ω.解析（1）电压表有示数说明并联部分无短路，串联部分无断路，电压表无示数说明并联部分短路或者串联部分断路.依据题意电压表并联在A、B两点间，电压表示数为U1；并联在A、C两点间，电压表示数也为U1；并联在B、C两点间，电压表的示数为零，则可以推断电路的故障可能是AB段断路，也可能是BC段短路，故选AD.（2）将选择开关调到电阻挡“×1k”的位置，将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使表的指针指在表盘电阻挡零刻度线即右侧零刻度线处.由图乙可知，遮挡后电阻变大，由此可推断光照变弱时，该光敏电阻的阻值变大.（3）①调零后，欧姆表内阻R内＝1.5500×10－6Ω＝3000Ω，指针指在刻度盘的正中心，表盘中值电阻等于欧姆表内阻，即R＝R内＝3000Ω.②电动势变为1.4V，调零后欧姆表内阻R'内＝1.4500×10－6Ω＝2800Ω，由3.指针式多用电表是试验室中常用的测量仪器.（1）如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图.虚线框中的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，从而实现运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AC（填选项前的字母）.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）用试验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图乙所示.图乙①若所选挡位为直流50mA挡，则示数为22.0（21.8～22.2均可）mA.②若所选挡位为电阻“×10”挡，则示数为190Ω.③若所选挡位为电阻“×10”挡，则欧姆表表头的内阻为150Ω.（3）用表盘为图乙的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，须要接着测量一个阻值约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，并按操作依次逐一写出步骤的序号：BAD.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.调整欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点（4）某小组的同学们发觉欧姆表的表盘刻度不匀整，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx的关系，他们分别画出了如下所示的几种图像，其中可能正确的是AC.ABCD（5）图丙为（2）中多用电表电阻挡中某一挡位的原理图，其中电流表的满偏电流Ig＝100μA，内阻Rg＝100Ω，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，则此时欧姆表为电阻×1k挡（选填“×10”“×100”或“×1k”）.图丙解析（1）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，因黑表笔接内部电源的正极，则接线柱B接的是黑表笔，B错误，C正确；当S接触点1时，表头与电阻并联，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，A正确；当S接触点3时，表头与电阻串联，则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，D错误.（2）①若所选挡位为直流50mA挡，则示数为22.0mA.②若所选挡位为电阻“×10”挡，则示数为19×10Ω＝190Ω.③若所选挡位为电阻“×10”挡，则欧姆表表头的内阻等于中值电阻，即为15×10Ω＝150Ω.（3）用表盘为图乙的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后，须要接着测量一个阻值约2kΩ的电阻，则选择开关必需换成“×100”挡，然后将两表笔短接，再进行欧姆调零，其正确步骤是BAD.（4）依据闭合电路的欧姆定律可知I＝ERx＋R内，则1I＝1ER（5）由闭合电路的欧姆定律得，Ig＝ER内，即100×10－6A＝1.5VR内，解得R内＝15kΩ4.[电表的改装]学习了欧姆表的原理和运用方法后，小明同学对欧姆表如何实现更换不同测量倍率产生了深厚的探究爱好.经过一番探究，他尝试完成了将一表头改装成有三种倍率挡“×1”“×10”“×100”的欧姆表，原理如图甲所示.已知电源电动势为1.5V，内阻约1Ω；灵敏电流计满偏电流为1mA，内阻为99Ω；改装所用定值电阻为R1和R2（R1＜R2）；滑动变阻器有RA（0～1000Ω）和RB（0～2000Ω）供选择；待测电阻Rx的阻值约200Ω；欧姆表表盘刻度如图乙所示（指针半偏所指刻度为“15”）.图乙（1）要尽可能精确测量待测电阻Rx的阻值，欧姆表挡位开关K应旋转到2（选填“1”“2”或“3”）.（2）改装时用到的定值电阻的阻值R1＝1Ω，R2＝11Ω.（3）为使欧姆表的三个挡位运用时都能正常欧姆调零，滑动变阻器应选RB（选填“RA”或“RB”）.（4）用改装的欧姆表测量待测电阻Rx的阻值，正确操作时欧姆表示数如图乙所示，则待测电阻Rx的阻值为240Ω.若表头的实际阻值大于99Ω，则用此表头改装的欧姆表测量值与真实值相比偏大（选填“偏大”“偏小”或“不变”）.解析（1）由于欧姆表的工作原理为闭合电路欧姆定律，且有“中值电阻”等于欧姆表内阻，即R中＝R内＝EIg.当K接3时，电流表量程最小，欧姆表内阻最大，即为“×100”倍率；又因R1＜R2，故K接1时，电流表量程最大，对应欧姆表“×1”倍率；K接2时，对应“×10”倍率.因为待测电阻的阻值约200Ω，故选择“×10”倍率的挡位更精确，即开关K（2）由R中＝R内＝EIg得Ig＝ER中，可知K接1时改装后的电流表满偏电流为100mA，其中通过灵敏电流计的电流为1mA，故通过电阻R1的电流为99mA，依据并联电路的电流与电阻成反比的关系可得R1＝1Ω；同理，当