浙江省2021版高考物理一轮复习实验微讲座3电学实验实验九练习使用多用电表教案 1

浙江省2021版高考物理一轮复习实验微讲座3电学实验实验九练习使用多用电表教案 1

实验九　练习使用多用电表 一、实验目的 ‎1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法．‎ ‎2．会使用多用电表测电压、电流及电阻．‎ ‎3．会使用多用电表探索黑箱中的电学元件．‎ 二、实验原理 ‎1．表盘 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．外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔．‎ 由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度．‎ ‎2．多用电表的内部构造 多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用．‎ 将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通；选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通．如图所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“－”插孔，红表笔插入“＋”插孔，并通过转换开关接入与待测量相对应的测量端．‎ 11‎ ‎3．多用电表测电阻阻值的原理 欧姆表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，欧姆表内部电路结构如图所示．R为调零电阻，红黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏．根据闭合电路欧姆定律有Ig＝，当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接算出I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出．由于I与R的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处．当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻．‎ ‎4．电流表与电压表的改装 表头除能改装为欧姆表外，还能改装为电压表和大量程电流表．如下表 名称 原理 改装原理图 量程及电阻R 改装 电压表 串联电阻分压 U＝Ig(Rg＋R)‎ 所以R＝－Rg 大量程电流表 并联电阻分流 IgRg＝(I－Ig)R 所以R＝Rg 三、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．‎ 四、实验步骤 ‎1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．‎ ‎2．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．‎ 11‎ ‎3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．‎ ‎4．如图甲所示连好电路，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．‎ ‎5．如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．‎ ‎6．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)选择开关置于“Ω”挡的“×1”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔．‎ ‎(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较．‎ ‎(4)选择开关改置“×10”挡，重新进行欧姆调零．‎ ‎(5)再将两表笔分别接触阻值为几百欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．‎ ‎(6)选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零．‎ ‎(7)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．‎ ‎(8)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．‎ ‎7．探索黑箱内的电学元件 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 电容器 欧姆挡 指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢 电感线圈 欧姆挡 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数 五、数据处理 ‎1．测电阻时，‎ 11‎ 电阻值等于指针的示数与倍率的乘积．指针示数的读数一般读两位有效数字．‎ ‎2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001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．‎ 六、注意事项 ‎1．表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．‎ ‎2．区分“机械零点”与“欧姆零点”．机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．‎ ‎3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联．‎ ‎4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零．‎ ‎5．由于欧姆表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率．‎ ‎6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．‎ ‎7．测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．‎ ‎8．如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出．‎ ‎9．在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管．‎ 七、误差分析 ‎1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池．‎ ‎2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点．‎ ‎3．由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近．‎ ‎4．测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值．‎ ‎5．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．‎ ‎ 　对实验原理与操作的考查 ‎【典题例析】‎ 11‎ ‎　用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：‎ ‎(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．‎ ‎(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置．‎ ‎(3)将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件______，使指针对准电阻的________(选填“0刻线”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小．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________的顺序进行操作，再完成读数测量．‎ A．将K旋转到电阻挡“×1k”的位置 B．将K旋转到电阻挡“×10”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，对电表进行校准 ‎[解析]　机械调零应旋动S，使指针对准I＝0或Ω＝∞.欧姆调零应旋动T，使指针对准电阻的“0刻线”．指针偏转角度小，说明待测电阻大，所选倍率小，应改选更大的倍率，重新进行欧姆调零，所以应按ADC顺序操作．‎ ‎[答案]　(1)S　(3)T　0刻线　(4)ADC ‎　在“练习使用多用电表”的实验中：‎ ‎(1)某同学连接的电路如图所示．‎ ‎①若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；‎ ‎②若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，‎ 11‎ 此时测得的是________的电阻；‎ ‎③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合电键，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压；‎ ‎④在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，________．‎ A．若双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大 B．若测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量 C．若选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值等于250Ω D．若欧姆表内的电池使用时间太长，电池电动势变小，内阻变大，虽然完成调零，但测量值将略偏大 ‎(2)‎ 如图所示为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝200μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色，按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________．‎ 解析：(1)①选择开关对准直流电流挡，闭合S，此时测得的是通过R1的电流．②断开S，选择开关对准欧姆挡，此时测得的是R1、R2串联的电阻．③开关对准直流电压挡，闭合S，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，R1＝0，此时测得的是R2两端的电压．④双手捏住两表笔金属杆，并联了一个人体电阻，测量值将偏小，选项A错误；测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，读数偏大，须增大倍率，使指针偏在中央附近，选项B错误；欧姆表的刻度不均匀，左密右疏，选择“×10”倍率测量时发现指针位于20‎ 与30正中间，则测量值小于250Ω，选项C错误；电池电动势E变小，调零后R内变小，测量值将略偏大，选项D正确．‎ ‎(2)电流从红表笔流进多用电表，与A连接的是红表笔，指针指在刻度盘的正中央，待测电阻等于欧姆表内阻，则Rx＝＝7.5kΩ.‎ 答案：(1)①R1　②R1、R2串联　③R2　④D ‎(2)红　7.5kΩ ‎　对实验数据处理与误差分析的考查 ‎【典题例析】‎ 11‎ ‎　(2020·浙江省选考十校联盟)某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：‎ 多用电表；‎ 电压表：量程5V，内阻十几千欧；‎ 滑动变阻器：最大阻值5kΩ；‎ 导线若干．‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．‎ ‎(2)将图中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．‎ ‎(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图甲所示，这时电压表的示数如图乙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.‎ ‎(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.‎ ‎(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.‎ ‎[解析]　(1)欧姆表调0前，需要将两表笔短接．‎ ‎(2)应用多用电表的欧姆挡时，电流从黑表笔流出，所以黑表笔接电压表正极，即黑表笔接2，红表笔接1.‎ ‎(3)欧姆表选用的倍率是×1k，欧姆表的读数15.0×1k＝15.0kΩ；电压表量程5V，最小分度0.1V，读数时需要估读一位，为3.60V.‎ ‎(4)当滑动变阻器的阻值为0时，欧姆表所测的电阻即为电压表的内阻，所以为12.0kΩ.‎ ‎(5)设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由第(3)、(4)问可知＝‎ 11‎ ，＝，两式联立解得：E＝9.00V，R＝15.0kΩ.‎ ‎[答案]　(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60‎ ‎(4)12.0　(5)9.00　15.0‎ ‎　有一内阻未知(20～60kΩ)、量程0～10V的直流电压表．‎ ‎(1)某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量上述电压表的内阻，该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30，欧姆挡的选择开关拨至倍率________(选填“×10”“×100”或“×1k”)挡．先将红、黑表笔短接调零后，选用图甲中________(选填“A”或“B”)方式连接．‎ 甲 ‎(2)在实验中，欧姆表和电压表的指针分别如图乙、丙所示，某同学读出欧姆表的读数为________Ω，这时电压表的读数为________V．计算出欧姆表中电池的电动势为________V.‎ 解析：因为欧姆表电阻值的中间值为30，欧姆表指针指中央刻度附近时，读数误差小，所以欧姆表的选择开关应拨到×1k挡，因为欧姆表的黑表笔与欧姆表内部电源的正极相连，所以测量电路应该选A；由题图可知：欧姆表读数为40×1kΩ＝40kΩ；电压表读数为U＝5.0V；根据闭合电路欧姆定律和串联电路特点：＝，解得E＝8.75V.‎ 答案：(1)×1k　A　(2)40k　5.0　8.75‎ ‎1．(2020·台州质检)某实验小组在“练习使用多用电表”实验中：‎ ‎(1)用多用电表测量某一电学元件，多用电表的选择开关旋至如图1所示．操作正确，表盘指针如图2所示，则该电学元件阻值为________Ω.‎ 11‎ 图1　　　　　　　　　　　图2‎ ‎(2)该电学元件可能是________．‎ A．一个阻值未知的电阻 B．“220V　50W”的白炽灯 C．“220V　100W”的白炽灯 答案：(1)3000　(2)A ‎2．在实验室，某同学用多用电表粗测一段样品的电阻．经正确操作后，用“×100”挡时发现指针偏转情况如图所示，则他应该换用________挡(填“×10”或“×1k”)重新测量．换挡后，在测量前应______________________________________________________．‎ 解析：用“×100”挡时发现指针偏转较小，说明待测电阻阻值较大，他应该换用“×1k”挡重新测量．换挡后，在测量前应重新欧姆调零．‎ 答案：×1k　重新欧姆调零 ‎3．(2020·温州调研)如图所示为多用电表的刻度盘．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，应选用的欧姆挡倍率是________(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.‎ 解析：(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡．‎ ‎(2)选50mA直流电流挡，则每一大格表示10mA，每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为估读)，指针对应的读数为30.8mA；选择量程为250mA的电流挡，‎ 11‎ 则每一大格表示50mA，每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为估读)，指针对应的读数为154mA.‎ ‎(3)选择10V电压挡，则每一大格表示2V，每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时应为估读)，指针对应的读数为6.2V.‎ 答案：(1)1.5×103　×1k　(2)30.8(30.7～30.9都正确) 　154　(3)6.2‎ ‎4．(2020·丽水质检)某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图(a)所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开关．‎ ‎(1)根据图(a)所示的电路，在图(b)所示的实物图上连线．‎ ‎(2)开关S闭合时，多用电表用于测量__________(选填“电流”“电压”或“电阻”)；开关S断开时，多用电表用于测量________(选填“电流”“电压”或“电阻”)．‎ ‎(3)表笔A应为________色(选填“红”或“黑”)．‎ ‎(4)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω.(结果取3位有效数字)‎ 解析：将表头改装成电压表时，需串联一电阻进行分压，而改装成电流表时则需并联一电阻分流，因此闭合开关后，并联上R1改装成一电流表，断开开关，表头与R2串联则改装成一电压 表．多用电表内部表头的正极在右侧，即电流应从表笔B流入，从表笔A流出，则表笔A为黑色．当断开S时，Ig(R2＋r)＝U，解得R2＝880Ω.当闭合S时，Ig(R2＋r)＝(I－Ig)R1，解得R1≈1.00Ω.‎ 11‎ 答案：(1)见解析图 ‎(2)电流　电压 ‎(3)黑 ‎(4)1.00　880‎ 11‎