2023版高考物理总复习之加练半小时-第九章-微专题64-实验：用多用电表测量电学中的物理量

微专题64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”．1．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：(1)调节________，使电表指针停在________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线．(2)将选择开关旋转到欧姆挡的________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置．(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线．(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表指针读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω.(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．答案(1)指针定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)19解析(1)使用多用电表欧姆挡前，先进行机械调零，应调节指针定位螺丝，使电表指针停在电流的“0”刻线上．(2)使用“×1”的倍率时，中值电阻为15Ω，测量20Ω的电阻时，指针能指在中间eq\f(1,3)～eq\f(2,3)区域，较为准确，故应将选择开关旋转到“Ω”挡的“×1”位置．(3)欧姆调零时，应将两表笔短接，调节“欧姆调零旋钮”，使电表指针对准“电阻”的“0”刻线．(4)表盘的读数为19，使用“×1”的倍率，电阻的阻值为读数乘以倍率，为19Ω.2．某个演示用多用电表只有两个挡位，其内部电路如图甲所示，其中R为定值电阻，表盘如图乙所示．(1)这个多用电表内部电流表G的左侧为________(选填“正”或“负”)接线柱，多用电表a表笔应为________(选填“红”或“黑”)色．(2)挡位d为________(填“电流”或“欧姆”)挡．(3)若挡位置于欧姆挡，其倍率为“×1”挡，测某电阻的阻值时，多用电表指针如图乙中①所示，则其示数为________Ω，若挡位置于电流挡，测某电路的电流时，多用电表指针如图乙中②所示，则其示数为________mA.(4)由表盘刻度可知，该多用电表内部所使用的电池电压为________V，作为欧姆表使用时其内部总电阻为________Ω.答案(1)正红(2)欧姆(3)15.068(4)1.515.0解析(1)黑表笔接内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极，故这个多用电表内部电流表的左侧为正接线柱．多用电表内部电流表的左侧为正接线柱，多用电表a表笔应为红色．(2)只有欧姆挡内部才接有电源，故挡位d为欧姆挡．(3)若挡位置于欧姆挡，其倍率为“×1”挡，测某电阻的阻值时，其示数为15.0×1Ω＝15.0Ω，若挡位置于电流挡，测某电路的电流时，其示数为68mA.(4)由表盘刻度可知，该多用电表内部所使用的电池电压为E＝IgRg，其中中值电阻阻值等于内电阻阻值，即Rg＝15Ω，即作为欧姆表使用时其内部总电阻为15.0Ω，满偏电流Ig＝100mA＝0.1A，故电源电动势E＝1.5V.3．某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10V)的内阻(大约几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.(1)欧姆挡的选择开关拨至________(选填“×1k”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接．(2)如图甲所示，该同学读出欧姆表的读数为________Ω；如图乙所示，电压表的读数为________V，欧姆表电池的电动势为________V.答案(1)×1kA(2)4×1045.08.75解析(1)电压表的内阻(大约几十千欧)，用多用电表测电阻时，应让指针指在中间刻度附近，因而应选“×1k”挡．欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；(2)题图甲中欧姆表的读数为40×1kΩ＝40kΩ＝4×104Ω.题图乙中电压表的读数为5.0×1V＝5.0V.由闭合电路的欧姆定律知欧姆表中电池的电动势E＝U＋Ir＝U＋eq\f(U,R)r＝5.0V＋eq\f(5.0,40×103)×30×103V＝8.75V.4．如图所示为某多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，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)1.5×103×1k(2)31.0(30.9～31.1都正确)155(3)6.1解析(1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由图示可知，电阻阻值为：15×100Ω＝1500Ω；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×1k.(2)选用量程为50mA的电流挡测量电流，由图示表盘可知，其分度值为1mA，故所测电流为31.0mA.选用量程为250mA的电流挡测量电流时，最小分度为5mA，故所测电流为155mA；(3)选用量程为10V的电压挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.2V，故所测电压为6.1V.5．(1)如图甲所示是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经按要求进行了欧姆调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至电流满刻度的eq\f(3,5)，若用该表测一未知电阻，指针偏转到电流满刻度的eq\f(2,5)，则此未知电阻的阻值为________；已知该电流表满偏电流为Ig，则此欧姆表内电池电动势为________．(2)用另外一个多用电表的欧姆挡测量某定值电阻阻值时，将选择开关置于“×10Ω”挡，其他操作完全正确，测量时发现指针偏角较小，则应换用________(填“×1Ω”或“×100Ω”)挡重新测量，若倍率挡选择正确，操作规范，测量该电阻时，指针所指位置如图乙所示，此被测电阻的阻值为________Ω.(3)将多用电表的选择开关调到2.5V直流电压挡，若某次实验测量直流电压时，指针位置也如图乙所示，则所测电压应为________V.答案(1)eq\f(9,4)Req\f(3,2)IgR(2)×100Ω3.20×103(3)0.80解析(1)设电动势为E，内阻为r，满偏电流为Ig，欧姆表调零时Ig＝eq\f(E,r)，测一阻值为R的电阻时：eq\f(3,5)Ig＝eq\f(E,R＋r)，测一未知电阻时：eq\f(2,5)Ig＝eq\f(E,R′＋r)，联立解得：r＝eq\f(3,2)R，R′＝eq\f(9,4)R，则电源电动势为E＝Igr＝eq\f(3,2)IgR；(2)选择开关置于“×10Ω”挡，测电阻时指针偏角较小，说明所选挡位太小，应换大挡，换用×100Ω挡重新调零测量；由题图乙所示可知，欧姆表示数为：32×100Ω＝3.2×103Ω；(3)选择开关处在“直流电压2.5V”挡，由图示表盘可知，其分度值为0.05V，被测电压是0.80V.6．如图甲为物理兴趣小组设计的多用电表的电路原理图．他们选用内阻Rg＝10Ω、满偏电流Ig＝10mA的电流表、标识不清的电源，以及由定值电阻、导线、滑动变阻器等组装好的多用电表．当选择开关接“3”时为量程250V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应数值还没有及时标出．(1)由题中所给已知条件可得图甲中电阻R2＝________Ω.(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，其读数为________mA.(3)兴趣小组在实验室找到了一个电阻箱，利用组装好的多用电表设计了如下从“校”到“测”的实验：①该多用电表A、B接线柱中________(填写“A”或“B”)应接红表笔②将选择开关接“2”，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；③将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在电表刻度盘中央C处，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度线的标注值应为________Ω.④用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针依旧指在图乙所示位置，则计算可知待测电阻约为Rx＝________Ω.(保留三位有效数字)答案(1)24990(2)6.9(3)①A③150④67.4解析(1)由题中所给已知条件可得图甲中电阻R2＝eq\f(U,Ig)－Rg＝eq\f(250,0.01)Ω－10Ω＝24990Ω(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，因最小刻度为0.2mA，则其读数为6.9mA；(3)①该多用电表A、B接线柱中因A接内部电源的负极，可知A应接红表笔；③由电阻箱可知，C处刻度线的标注值应为150Ω，又因此时指针在表盘中央，即欧姆表内阻RΩ＝150Ω.④由闭合电路的欧姆定律可得Ig＝eq\f(E,RΩ)，当电流表示数为6.9mA时，I＝eq\f(E,RΩ＋Rx)，解得Rx≈67.4Ω.7．在学习了欧姆表的工作原理之后，受到教材的启发，有同学提出了跟教材上不太一样的设计方案，如图所示，其中干电池的电动势为E＝1.5V、内阻r＝1Ω，表头G的量程为Ig＝500μA、内阻Rg＝600Ω，R1为滑动变阻器，Rx为待测电阻．(1)该同学将定值电阻R0和表头G并联，改装成一个量程为0.6A的新电流表，则定值电阻R0＝________Ω.(保留1位有效数字)(2)将表笔与被测电阻Rx断开，闭合开关S，调节R1使指针满偏，并在原表头500μA刻度线处对应标上电阻值为________Ω(填“0”或“∞”)，待测电阻R越大，电流表的指针偏转角度________(选填“越大”“越小”或“不变”)．(3)干电池使用一段时间后，电动势E变小，内阻r变大，将表笔与被测电阻Rx断开时，依然可以通过调节R1使表头指针满偏，再用该欧姆表去测量待测电阻，则测量的结果________(填“大于”“小于”或“等于”)待测电阻的真实值．答案(1)0.5(2)∞越大(3)大于解析(1)根据eq\f(IgRg,R0)＋Ig＝0.6A，解得R0≈0.5Ω；(2)满偏时待测电阻为无穷大，待测电阻越大，电流表的示数越大，电流表的指针偏转角度越大；(3)将表笔与被测电阻Rx断开时，通过调节R1使表头指针满偏，此时E＝IA(RA＋R1＋r)，所以R1＋r＝eq\f(E,IA)－RA.测量待测电阻Rx时电流表的示数为Ix＝eq\f(E,R1＋r＋\f(RA×Rx,RA＋Rx))，将R1＋r＝eq\f(E,IA)－RA代入可知Ix＝eq\f(E,\f(E,IA)－RA＋\f(RA×Rx,RA＋Rx))＝eq\f(1,\f(1,IA)－\f(RA,E)＋\f(Rx,RA＋Rx)·\f(RA,E))＝eq\f(1,\f(1,IA)－\f(RA,RA＋Rx)·\f(RA,E)).由表达式可以看出电流表的示数与干电池的内阻r无关，与电动势E有关，当E变小时，Ix变大，测量值偏大．8．实验室中常用指针式多用电表作为测量仪器．(1)如图甲所示为多用电表原理示意图，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功能，关于此多用电表，下列说法中正确的是________(填选项前面的字母)A．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(2)用实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：①若所选挡位为直流10A挡，则示数为________A；②若所选挡位为电阻×100挡，则示数为________Ω.(3)用表盘如图乙所示的多用电表正确测量了一个约为150Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2kΩ的电阻，在用红黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，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．把选择开关旋至“×100”位置C．把选择开关旋至“×1k”位置D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点(4)某小组的同学发现欧姆表的表盘刻度不均匀，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关系，分别画出了如图所示的图像，其中可能正确的是________(填选项下面的字母)答案(1)CD(2)①4.2②1900(3)BAD(4)AC解析(1)当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此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A错误；当S