第十章 微专题77　实验：用多用电表测量电学中的物理量-2025年高中物理《加练半小时》新教材版

第十章电路及其应用微专题77实验：用多用电表测量电学中的物理量1．闭合电路欧姆定律是欧姆表测电阻的工作基础。2.多用电表电流挡、电压挡与欧姆挡共用一个表头，使用电流挡、电压挡时要保证流过表头的电流方向与欧姆挡一样，即“红进黑出”。3.使用多用表先要机械调零，使用欧姆表测电阻每次换挡还需欧姆调零。1．(2023·北京市西城区质检)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)1.45×103×1k31.0155(3)6.22．(2024·陕西省西安师大附中月考)某实验小组在练习使用多用电表的实验中。(1)用多用电表测量某元件的电阻，选用“×10”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度过小，因此需选择________(填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡，并需________(填操作过程)后，再次进行测量，若多用电表的指针如图甲所示，测量结果为________Ω。(2)实验小组最后将一量程为3V的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表。①先用如图乙所示的电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关S，将电阻箱的阻值调到3kΩ时，电压表恰好满偏；将电阻箱的阻值调到12kΩ时，电压表的指针恰好半偏，由以上信息可求得电压表的内阻RV＝________kΩ。②将图乙所示的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图丙所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：将两表笔断开，闭合开关S，调节电阻箱，使指针指在“3V”处，此处刻度应标阻值为∞；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔间接不同阻值的已知电阻，找出对应的电压刻度，则“1V”处对应的电阻刻度为________Ω。答案(1)×100欧姆调零1200(2)61000解析(1)多用电表指针的偏转角度过小说明指针靠近无穷处，即电阻过大，所以要换更高的挡位，因此需选择“×100”倍率的欧姆挡，同时注意欧姆调零，多用电表的测量结果为12Ω×100＝1200Ω(2)①由题图乙可知电源的电动势E＝U＋IR由题意可知E＝3V＋eq\f(3V,RV)×3×103V，E＝1.5V＋eq\f(1.5V,RV)×12×103V，解得E＝4.5V，RV＝6000Ω＝6kΩ②若电压表的示数为1V，电路中的电流为I′＝eq\f(1,R并)＝eq\f(E－1V,R)，其中R并＝eq\f(RVRx,RV＋Rx)，解得Rx＝1000Ω。3．(2024·广东省阶段练习)某多用电表的欧姆挡内部电路示意图如图甲所示，该多用电表长时间未使用。(1)王同学在对该表进行欧姆调零时，该多用电表的B表笔应为______(填“红”或“黑”)表笔。(2)由于长时间未使用，该表内部电源电动势发生了较大变化，导致无法进行欧姆调零。为了测得现在的电源电动势，王同学将毫安表和电阻箱串联在两表笔间，实验电路如图乙所示，实验时选择欧姆表“×1”挡位，调节电阻箱的阻值，当毫安表的读数为100mA时，欧姆表指针恰好指在整个表盘的中央刻度处，则欧姆表表头G的量程为______mA。(3)连续调节电阻箱的阻值，记录多组电阻箱阻值R和通过毫安表的电流I，作出R－eq\f(1,I)图像如图丙所示，则电源的电动势E＝________(用a和b表示)；该方法测得的电动势______(填“有”或“无”)系统误差。(4)该同学观察到欧姆表指针恰好指在整个表盘的中央刻度处的数值为15，则该欧姆表在可以正常使用的情况下，电源的电动势为______V。(结果保留两位有效数字)答案(1)黑(2)200(3)eq\f(b,a)无(4)3.0解析(1)电流从欧姆表的红表笔流入，该多用电表的B表笔应为黑表笔。(2)设欧姆表表头G的量程为Ig，由题意可得eq\f(1,2)Ig＝100mA，解得Ig＝200mA(3)设回路中除电阻箱之外的总电阻为r，根据闭合电路欧姆定律有E＝I(R＋r)，整理得R＝eq\f(E,I)－r电源的电动势为E＝k＝eq\f(b,a)，由于表达式中E＝I(R＋r)，r为回路中除电阻箱之外的总电阻，包含了毫安表的内阻，可知该方法测得的电动势无系统误差。(4)欧姆表指针恰好指在整个表盘的中央刻度处的数值为15，电源的电动势为E＝I×2R＝0.1×2×15V＝3.0V。4．如图所示的是某同学连接的实验实物图，闭合开关S后，发现A、B灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障。(1)用多用电表的直流电压挡进行检查①在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(选填“a”或“b”)。②该同学测试结果如表所示，根据测试结果，可以判定故障是________(假设只有下列选项中的某一项有故障)。测试点电压示数a、b有示数c、b有示数c、d无示数d、f有示数A.灯A断路 B．灯B短路C．c、d段断路 D．d、f段断路(2)用欧姆挡检查①测试前，应将开关S________(选填“断开”或“闭合”)。②测试结果如表所示，由此可以断定故障是________。测试点表头指示位置c、dd、ee、fA.灯A断路 B．灯B断路C．灯A、B都断路 D.d、e间导线断路答案(1)①a②D(2)①断开②D解析(1)①测试时红表笔应接电势高的a点。②根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d间无示数，说明c→灯→d间完好；d、f间有示数，说明f→b→电源和d→c→a→电源完好，故应是d、f段断路，另外，若灯B短路，则d、f间应无示数，故D正确。(2)①用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。②根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e时有电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路，故D正确。5.(2023·江苏南京市模拟)某一物理兴趣小组利用手头的实验器材设计了如图所示的欧姆表电路，通过调节开关S，可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率。可用器材如下：A．干电池(电动势E＝1.5V，内阻不计)B．电流表(满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝90Ω)C．定值电阻R0(阻值为5.0Ω)D．滑动变阻器R1(最大阻值为150Ω)E．定值电阻RaF．定值电阻RbG．开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干(1)该兴趣小组按照如图所示电路图连接好实验电路。当开关S合向______(填“a”或“b”)，欧姆表的倍率是“×10”倍率；(2)已知欧姆表为“×1”倍率时的中值电阻为15Ω，则定值电阻Ra＝______Ω，Rb＝______Ω；(3)将开关S合向b，第一步：调节滑动变阻器R1，当R1＝______Ω时，将红、黑表笔短接，电流表电流达到满偏电流。第二步：在红、黑表笔间接入待测电阻Rx，发现电流表指针指向eq\f(Ig,3)的位置，则待测电阻Rx＝______Ω。答案(1)b(2)19(3)136300解析(1)把虚线框内的电路等效成一个电流表，当开关S合向a端时，满偏电流为Ia，当开关S合向b端时，满偏电流为Ib，根据串、并联电路的特点可知：(Ia－Ig)Ra＝Ig(Rg＋Rb)，(Ib－Ig)(Ra＋Rb)＝IgRg可以看出Ia＞Ib，当开关S合向b时，欧姆表的倍率是“×10”倍率。(2)当开关S合向a端时，中值电阻为R中a＝15Ω，则Ia＝eq\f(E,R中a)＝eq\f(1.5,15)A＝100mA，当开关S合向b端时，则中值电阻为R中b＝150Ω，则Ib＝eq\f(E,R中b)＝eq\f(1.5,150)A＝10mA，将Ia＝100mA，Ib＝10mA代入(1)中的方程后，联立解得Ra＝1Ω，Rb＝9Ω。(3)将开关S合向b，把虚线框内的电路等效成一个电流表，其内阻为Rgb＝eq\f(RgRa＋Rb,Rg＋Ra＋Rb)＝eq\f(90×1＋9,90＋1＋9)Ω＝9Ω根据闭合电路的欧姆定律得Ib＝eq\f(E,Rgb＋R0＋R1)，联立解得R1＝136Ω在红、黑表笔间接入待测电阻Rx，发现电流表指针指向eq\f(Ig,3)的位置时，根据闭合电路的欧姆定律得eq\f(1,3)Ib＝eq\f(E,Rgb＋R0＋R1＋Rx)，联立解得Rx＝300Ω。6．(2023·湖北襄阳市五中适应性考试)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，额定电流0.5A)F．滑动变阻器R5(0～1000Ω，额定电流1.0A)G．单刀多掷开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干(1)滑动变阻器应选择________(填“R4”或“R5”)。(2)电路中定值电阻R2＝________Ω，R3＝________Ω。(3)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使指针指向电阻的∞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)16.2162(3)BC(4)2.2×103解析(1)当为“×100”倍率挡位，且刻度盘正中央的刻度为15，可知此时欧姆表的内阻为1500Ω，根据题意，R5最大阻值为1000Ω，不满足调节需求，可知滑动变阻器选R4。(2)根据欧姆表的原理，可知将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R0使电流表达到满偏有IA＝eq\f(E,R0＋Rg)＝eq\f(E,R中)因为欧姆表中间刻度值为15，则针对“×1”“×10”和“×100”三个倍率挡，对应的改装后电流表量程分别为100mA、10mA和1mA；则依题意，接1时有Ig(Rg＋R2＋R3)＝(100mA－Ig)R1接2时有Ig(Rg＋R3)＝(10mA－Ig)(R1＋R2)接3时有IgRg＝(1mA－Ig)(R1＋R2＋R3)联立可得R2＝16.2Ω，R3＝162Ω(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，故选B、C项。(4)欧姆表示数为22×100Ω＝2200Ω＝2.2×103Ω。7．(2023·河南驻马店市检测)一多用电表的内部电路结构如图甲所示。已知表头G的内阻为400Ω，满偏电流为2mA，定值电阻R1＝1.0Ω、R2＝99.0Ω、R5＝920.0Ω、R6＝9.0×103Ω，电池电动势E＝1.5V。乙(1)将选择开关S置于“6”时，多用电表测量的是______(选填“电流”或“电压”)，其量程为______；(2)将选择开关S置于“4”，多用电表的表盘如图乙所示，已知此时欧姆表的倍率是“×100”，则E′＝______V；(3)将选择开关S置于“3”，将红、黑表笔短接进行欧姆调零后，断开两表笔，将一定值电阻R接入两表笔间，表盘指针位置如图乙所示，则该电阻的阻值为______Ω；若由于长时间不用，欧姆表内电池电动势降为1.2V，则该电阻真实值是______Ω。(结果保留3位有效数字)答案(1)电压100V(2)15(3)130104解析(1)表头满偏时两端电压U0＝400×2×10－3V＝0.8V当选择开关置于“6”时，R1和R2串联后与表头并联，然后与R5和R6串联，多用电表测量的是电压。通过R5和R6的最大电流为I＝Ig＋eq\f(U0,R1＋R2)其量程为U＝I(R5＋R6)＋U0联立并代入数据解得I＝10mA，U＝100V(2)由题图乙可知，欧姆挡刻度线的中值为15，现将选择开关S置于“4”，此欧姆表的倍率是“×100”，那么将红、黑表笔短接进行欧姆调零时，有eq\f(E′,I)＝100×15Ω，所以E′＝1500I＝1500×10×10－3V＝15V(3)将多用电表的选择开关S置于“3”时，多用电表的中值电阻RΩ′＝eq\f(E,I)＝eq\f(1.5,10×10－3)Ω＝150Ω，则该挡位的倍率是“×10”，再由题图乙可以读得欧姆表的示数为13×10Ω＝130Ω若欧姆表长时间不用，电动势变为E″＝1.2V，那么中值电阻RΩ″＝eq\f(E″,I)＝eq\f(1.2,10×10－3)Ω＝120Ω，而指针所指处的电流为I″＝eq\f(E,RΩ′＋Rx)＝eq\f(1.5,150＋130)A，当电动势降低后有I″＝eq\f(E″,RΩ″＋Rx″)，即eq\f(1.5,150＋130)A＝eq\f(1.2V,120Ω＋Rx″)，解得Rx″＝104Ω。8.(2023·湖北省十一校联考)(1)一个电压表由表头G与分压电阻R串联而成，如图所示，若在使用中发现此电压表的读数总是比准确值稍小一些，采用下列哪种措施可以加以改进________。A．在R上并联一个比R大得多的电阻B．在R上串联一个比R大得多的电阻C．在R上并联一个比R小得多的电阻D．在R上串联一个比R小得多的电阻(2)有一内阻未知(约25～35kΩ)、量程已知，共有30个均匀小格的直流电压表V。小荆同学在研究性学习过程中想通过上述电压表测量一个多用电表中欧姆挡的内部电源的电动势，他从多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为N1＝30。①请你将他的实验电路连接起来。②他在实验过程中，欧姆挡的选择开关拨至倍率