【物理】2020届一轮复习人教版练习使用多用电表学案

【物理】2020届一轮复习人教版练习使用多用电表学案

‎　　实验目的 ‎1.学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻。‎ ‎2.学会用多用电表测量二极管的正、反向电阻,并据此判断二极管的正、负极。‎ ‎3.学会用多用电表探测简单黑箱中的电学元件。‎ 实验原理 ‎1.直流电流挡:直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表。‎ ‎2.直流电压挡:直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表。‎ ‎3.二极管的单向导电性 二极管是用半导体材料制成的电子元件,它有两根引线,一根叫正极,另一根叫负极,二极管的表示符号是,当二极管的正极接高电势点,负极接低电势点,即加正向电压时,二极管电阻很小(与加反向电压比较),处于导通状态,相当于一个接通的开关;当给二极管加反向电压时,二极管的电阻无穷大,相当于一个断开的开关,这种特性叫二极管的单向导电性,已被广泛应用。‎ 实验器材 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。‎ 实验步骤 ‎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指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 ‎(1)按图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压。‎ ‎(2)按图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。‎ ‎5.测量定值电阻 ‎(1)根据被测电阻的大约阻值,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,调节欧姆表的调零旋钮,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,观察选择开关所对应的欧姆挡的倍率,用读数乘以倍率,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。‎ ‎6.研究二极管的单向导电性 ‎(1)将二极管、小电珠、开关、直流电源按图甲所示电路图连接起来,闭合开关S后,小电珠正常发光。‎ ‎(2)将二极管、开关、小电珠等按图乙所示连接起来,闭合开关S后,小电珠不发光。‎ 数据处理 ‎1.测电阻时,电阻值等于指针指示的示数与倍率的乘积,指针示数的读数一般读2位有效数字。‎ ‎2.测电压和电流时,如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等,读数时应读到最小刻度的下一位,若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。‎ ‎1.(2018贵州贵阳质量调研)(多选)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是(　　)。‎ A.测量电阻时,如果指针偏转过大,应将选择开关拨至倍率较小挡位,重新调零后测量 ‎ B.测量二极管,当黑表笔接二极管的正极时,则指针偏转角度会很小 ‎ C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开 ‎ D.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零 ‎ 解析　测量电阻时,如果指针偏转过大,所选挡位太大,应换小挡,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新调零后再进行测量,A项正确;测量二极管,当黑表笔接二极管的正极时,测量的是正向电阻,故指针偏转角度不会很小,B项错误;测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开,C项正确;用同一挡位测量阻值不同的电阻时不必重新调零,换挡后要重新进行欧姆调零,D项错误。‎ 答案　AC ‎2.(2018河北石家庄单元检测)图示是多用电表的原理图,通过选择开关K分别与1、2、3、4、5、6连接,以改变电路结构,分别使其成为电流表、电压表及欧姆表,则下列说法正确的是(　　)。‎ A.选择开关K分别与1、2相连时是电流表,与3、4相连是电压表,与5、6相连时是欧姆表 ‎ B.选择开关K分别与1、2相连时是电流表,与3、4相连是欧姆表,与5、6相连时是电压表 ‎ C.作电流表时2比1量程大,作电压表时6比5量程大 ‎ D.作电流表或电压表时,电流从红表笔流进黑表笔流出;作欧姆表时,电流从红表笔流出黑表笔流进 解析　由图示电路图可知,开关K接1、2时表头与两电阻并联,此时多用电表为电流表,接1时分流电阻阻值小,此时电流表量程大;由图示电路图可知,开关接3、4时多用电表有内置电源,此时多用电表为欧姆表;由图示电路图可知,开关接5、6时表头与分压电阻串联,此时多用电表是电压表,接6时串联电阻大,接6时电压表量程大,A、C两项错误,B项正确。多用电表作电流表或电压表时,红表笔电势高,黑表笔电势低,电流从红表笔流进黑表笔流出,多用电表作欧姆表时内置电源正极与黑表笔相连,电源负极与红表笔相连,多用电表作欧姆表时电流从红表笔流入黑表笔流出,D项错误。‎ 答案　B 见《自学听讲》P162‎ 一 实验原理与实验操作 ‎　　1.欧姆表的原理及使用 ‎(1)原理如图所示 甲　　　　　　　　乙　　　　　　　丙 ‎(2)刻度标注 ‎①“0 Ω”标注:当红、黑表笔相接时(图甲),相当于被测电阻Rx=0,调节R的阻值,使Er+Rg+R=Ig,则表头的指针指到满刻度,所以刻度盘上指针指在满偏处定为欧姆表刻度的零点。注意此时欧姆表的内阻是r+Rg+R。‎ ‎②“中值”标注:保持R不变,在两表笔间接一电阻Rx时,如图丙所示,使电流表指针恰指到满刻度的一半,即Ig‎2‎处,则此时Rx=Rg+R+r,称为中值电阻,等于欧姆表内阻。‎ ‎③“∞ Ω”标注:当红、黑表笔不接触时(图乙)相当于被测电阻Rx=∞,电流表中没有电流,表头的指针不偏转,此时指针所指的位置是欧姆表刻度的“∞”点。‎ ‎④一般位置标注:由闭合电路的欧姆定律I=ERg‎+r+R+‎Rx知,每一电流值都对应一电阻值Rx,将电流刻度换成对应的电阻刻度,就可直接读电阻了。‎ 注意:欧姆表刻度盘上刻度不均匀的原因是Rx与I不成正比例关系,在表盘上越靠近左侧,电阻刻度越密集。‎ ‎(3)电流进、出电表的流向:‎ ‎①电流挡串联接入电路,电流从红表笔流进电表,从黑表笔流出,即“红进黑出”。‎ ‎②电压挡并联接入电路,红表笔接高电势点,黑表笔接低电势点,电流仍然是“红进黑出”。‎ ‎③使用欧姆挡时,红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极,电流仍然是“红进黑出”。‎ 例1　某同学用以下器材接成图甲所示的电路,并将原电流表盘改画成如图乙所示,成功地改装了一个简易的“×1 k”的欧姆表,使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10 kΩ~20 kΩ 范围内的电阻时精确度令人满意,表盘上数字“15”为原电流表盘满偏电流一半处。所供器材如下:‎ A.Ig=100 μA的微安表一个;‎ B.电动势E=1.5 V,电阻可忽略不计的电池;‎ C.阻值调至14 kΩ的电阻箱R一个;‎ D.红、黑测试表棒和导线若干。‎ 甲　　　　　　　　　　　乙 ‎(1)原电流表的内阻Rg=　　　　 Ω。 ‎ ‎(2)在图甲电路的基础上,不换电流表和电池,图乙的刻度也不改变,仅增加1个电阻,就能改装成“×1”的欧姆表。要增加的电阻应接在　　　　(选填“a、b、c”中的任意两个)之间,规格为　　　　Ω(结果保留2位有效数字)。 ‎ ‎(3)画出改装成“×1”的欧姆表后的电路图。‎ 解析　(1)根据“使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10 kΩ~20 kΩ范围内的电阻时精确度令人满意”,说明在测阻值在10 kΩ~20 kΩ的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间附近,由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻,即表内总电阻R总约为15 kΩ(相当于欧姆表选择量程为“×1k”挡)。当表笔短接时,电流满偏,根据欧姆定律有Ig=ER+‎Rg,代入E、R、Ig的值,解得Rg=1 kΩ。‎ ‎(2)要把原表改装成“×1”的欧姆表,就要减少表的内阻,依题意,显然只有在ac之间并联一个小电阻R',才能使表内总电阻等于中值电阻,则R并=15 Ω。根据R并=R'(R+Rg)‎R'+R+‎Rg,代入R以及Rg的数值可计算得R'≈15 Ω。‎ ‎(3)画出改装成“×1”的欧姆表后的电路图如图丙所示。‎ ‎　　‎ 丙 答案　(1)1000　(2)a、c　15　(3)电路图如图丙所示 ‎ 处理多用电表内部原理的技巧 (1)明确多用电表的原理,实质是闭合电路的欧姆定律的直接应用。 (2)多用电表测量电流和电压所依据的原理是并联电路、串联电路的特点及部分电路的欧姆定律。 (3)知道Ig、Ig‎2‎、中值电阻的意义以及它们之间的关系。 　　2.用多用电表测电阻的步骤 ‎(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度。‎ ‎(2)将选择开关置于欧姆挡的“×1”挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0 Ω”,断开两表笔。‎ ‎(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。‎ ‎(4)选择开关改置“×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,读出指示的阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。‎ ‎(6)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。‎ ‎　　例2　小明同学在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中,为了更准确选取电压表和电流表的合适量程,决定先用多用电表测量小灯泡的阻值。‎ ‎(1)在使用前发现电表指针位置如图甲所示,该同学应该调节的位置是　　　　(选填“①”或“②”)。 ‎ ‎(2)小明使用多用电表欧姆挡的“×10”挡测量小灯泡电阻的阻值,读数如图乙所示,为了更准确地进行测量,小明应该旋转开关至欧姆挡　　　　(选填“×100”或“×1”)挡,两表笔短接并调节　　　　(选填“①”或“②”)。 ‎ ‎(3)按正确步骤测量时,指针指在如图丙所示位置,则小灯泡阻值的测量值为　　　　 Ω。 ‎ 甲 乙 丙 ‎　　解析　(1)由图甲可知,电表指针没有指在左侧零刻度处,故应进行机械调零,应用螺丝刀调节旋钮①。‎ ‎(2)由图乙可知,测量电阻时指针偏转较大,表盘上示数偏小,则说明所选挡位太大,故应换用小挡位,选“×1”挡;同时每次换挡后均应进行欧姆调零,故将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮②,使指针指到右侧零刻度处。‎ ‎(3)由图可知,电阻R=28×1 Ω=28 Ω。‎ 答案　(1)①　(2)×1　②　(3)28(26~29范围都可)‎ ‎　　3.多用电表的使用 ‎(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。‎ ‎(2)外形如图所示:上半部分为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等的多种量程的刻度;下半部分为选择开关,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)。‎ ‎　　例3　多用电表表头的示意图如图所示,在正确操作的情况下:‎ ‎(1)若选择开关的位置如a箭头所示,则测量的物理量是　　　　　　　,测量结果为　　　　　。 ‎ ‎(2)若选择开关的位置如b箭头所示,则测量的物理量是　　　　　　,测量结果为　　　　。 ‎ ‎(3)若选择开关的位置如c箭头所示,则测量的物理量是　　　　　,测量结果为　　　　。 ‎ ‎(4)全部测量结束后,应将选择开关拨到　　　　　　　挡或者　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从　　　　色表笔经　　　　插孔流入电表。 ‎ 解析　(1)若选择开关的位置如a箭头所示,则测量的物理量是直流电压,多用电表量程为2.5 V,分度值是0.05 V,测量结果为1.20 V。‎ ‎(2)若选择开关的位置如b箭头所示,则测量的物理量是直流电流,其量程为100 mA,分度值为2 mA,测量结果为 48 mA。‎ ‎(3)若选择开关的位置如c箭头所示,则测量的物理量是电阻,测量结果为16×100 Ω=1600 Ω。‎ ‎(4)全部测量结束后,应将选择开关拨到OFF挡或者交流电压最高挡。‎ ‎(5)无论用多用电表进行何种测量(限于直流),电流都应该从红色表笔经“正”插孔流入电表。‎ 答案　(1)直流电压　1.20 V　(2)直流电流　48 mA ‎(3)电阻　1600 Ω　(4)OFF　交流电压最高挡位置 ‎(5)红　正 二 数据处理与误差分析 ‎　　1.多用电表的读数 ‎(1)欧姆表的读数 ‎①为了减小读数误差,指针应指在表盘中央刻度附近。‎ ‎②所测电阻的阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。‎ ‎(2)电压表、电流表的读数 电压表、电流表读数时,要注意其量程,先根据量程确定精确度,再根据精确度确定是‎1‎‎2‎、‎1‎‎5‎还是‎1‎‎10‎估读,明确读数的小数位数。‎ ‎　　例4　图甲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是定值电阻,R6是可变电阻;表头的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω。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个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡。‎ ‎　　(1)图甲中的A端与　　　　(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。 ‎ ‎(2)关于R6的使用,下列说法正确的是　　　　(选填正确答案标号)。 ‎ A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎(3)根据题给条件可得R1+R2=　 　Ω,R4=　 　Ω。 ‎ ‎(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为　　　　;若此时B端是与“3”相连的,则读数为　　　　;若此时B端是与“5”相连的,则读数为　　　　。(结果均保留3位有效数字) ‎ 解析　(1)根据欧姆表原理可知黑表笔接高电势。‎ ‎(2)R6是欧姆调零电阻,故B项正确。‎ ‎(3)换挡开关接2时,是量程较小的电流表,所以R1+R2=IgRgI-‎Ig=160 Ω;换挡开关接4时,是量程较小的电压表,这时表头与R1、R2并联组成新表头,新表头的内阻r=‎(R‎1‎+R‎2‎)‎RgR‎1‎‎+R‎2‎+‎Rg=120 Ω,新表头的量程是1 mA,所以R4=U‎1‎I‎1‎-r=‎1‎‎1×1‎‎0‎‎-3‎ Ω-120 Ω=880 Ω。‎ ‎(4)若此时B端是与“1”相连的,则是量程为2.5 mA的电流表,多用电表读数为1.47 mA;若此时B端是与“3”相连的,则为欧姆表,读数为1.10×103 Ω;若此时B端是与“5”相连的,则是量程为5 V的电压表,读数为2.95 V。‎ 答案　(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10×103 Ω　2.95 V ‎　　2.多用电表的误差分析 ‎　　例5　(2019河北正定中学月考)图示是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图,电流表满偏电流为0.5 mA,内阻为10 Ω;电池电动势为1.5 V,内阻为1 Ω;变阻器阻值为0~5000 Ω。‎ ‎(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V标定的,当电池的电动势下降到1.45 V,内阻增大到4 Ω时仍可调零。调零后R0阻值将变　　　　(选填“大”或“小”);若测得某电阻阻值为300 Ω,则这个电阻的真实值是　　　　Ω。 ‎ ‎(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 Ω的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果　　　　(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。 ‎ 解析　(1)电池的电动势减小,内阻增大时,要使表头的示数仍为原来的大小,则R0应该变小;若用电动势为1.45 V的电池测得某电阻的阻值是300 Ω,则调零时,满足0.5 mA=‎1.45V‎10Ω+4Ω+‎R‎0‎,则当指针指到300 Ω时,电路中的电流I=‎1.45V‎10Ω+4Ω+R‎0‎+‎Rx;当电池的电动势为1.5 V,没有降低时,调零时仍有0.5 mA=‎1.5V‎10Ω+1Ω+‎R‎0‎‎'‎,则当指针指到300 Ω时,其电流仍为I,且I=‎1.5V‎10Ω+1Ω+R‎0‎‎'‎+300Ω,联立解得Rx=290 Ω。‎ ‎(2)若电池的内阻变大,测量时可以通过调节变阻器来弥补,故测量的结果仍是准确的。‎ 答案　(1)小　290　(2)准确 三 用多用电表判断电路故障 ‎　　1.故障类型及分析 ‎(1)断路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点。‎ ‎(2)短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表示数为零,则该并联段电路被短路;若电压表示数不为零,则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。‎ ‎2.使用多用电表检测故障的两点注意事项 ‎(1)多用电表中电压挡的量程应大于电源电动势。‎ ‎(2)使用多用电表判断电路故障时,应采用“试触法”防止损坏电表。‎ ‎　　例6　图示是某同学连接的实验实物图,合上开关后,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那么选择开关应置于下列量程的　　　　挡。(用字母序号表示) ‎ A.2.5 V　　　B.10 V　　　C.50 V　　　D.250 V ‎②在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触　　　　。(选填“a”或“b”) ‎ ‎③该同学测试结果如表所示,根据测试结果,可以判定故障是　　　　　　　　　　　。(假设只有下列中的某一项故障) ‎ 测试点 a、b c、b c、d d、f 电压表示数 有示数 有示数 无示数 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测量结果如表所示,由此可以断定故障是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 测量点 c、d d、e e、f 表针偏转情况 A.灯A断路　　　 B.灯B断路 C.灯A、B都断路　　　 D.d、e间导线断路 解析　(1)①总电动势为6 V,故选10 V量程。②红表笔接高电势,即a端。③综合判断:用电器两端有电压为断路,无电压为短路或完好,电源两端无电压为损坏,有电压为完好,D项正确。‎ ‎(2)①测电阻前应断开开关(断开电源)。②c、d间有阻值,说明灯A完好;d、e间无电流(电阻∞),说明d、e断路;e、f间有阻值,说明B灯完好,D项正确。‎ 答案　(1)①B　②a　③D　(2)①断开　②D ‎(1)断路故障的检测方法 ‎①将多用电表拨到电压挡作为电压表使用。‎ a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。‎ ‎　　b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表的示数为零,则说明该部分电路完好,若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点。‎ ‎②将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。‎ ‎③用欧姆挡检测:将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。‎ ‎(2)短路故障的检测方法 ‎①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。‎ ‎②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路。‎ 四 用多用电表探索黑箱内的电学元件 ‎　‎