【物理】2020届一轮复习人教版实验十练习使用多用电表学案

【物理】2020届一轮复习人教版实验十练习使用多用电表学案

实验十　练习使用多用电表 目录 课前预习·基础落实 课堂互动·考点突破 课前预习·基础落实 【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．会用多用电表测电压、电流及电阻。 3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。 【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。外形如图实Ⅹ－1 所示：上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，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，如图实Ⅹ－1 中的第二行就是交、直流电流和直流电 压共用的标度。 2．挡位 如图实Ⅹ－2 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。 3．电流表与电压表的改装 改装方案 4.多用电表的电阻挡 电阻挡是根据闭合电路欧姆定律制成的，它的原理如图实Ⅹ－3 所示。电阻 R 是可变电阻， 也叫调零电阻。当红黑表笔短接进行欧姆调零时，使指针满偏。根据闭合电路欧姆定律有 Ig＝ E Rg＋R＋r，当红黑表笔之间接有未知电阻 Rx 时，有 I＝ E Rg＋R＋r＋Rx，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标出 I 对应的 Rx 的值，则所测电阻 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＝ Ig 2 ，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻。 【实验器材】 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三 个。 【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。 3．将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔。 4．如图实Ⅹ－4 甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小电珠两端的电压。 5．如图实Ⅹ－4 乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小电珠的电流。 6．用多用电表按下面步骤测电阻，并与标定阻值相比较 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，再使 指针指向∞。 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。 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，读出指示的电阻值，然后断开表笔。 ⑥测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。 7．研究二极管的单向导电性，利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻，确定正负极。 8．探索黑箱内的电学元件 【数据处理】 1．测电阻时，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、0.01、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。 【注意事项】 1．在使用多用电表前，应观察指针是否指电流表的零刻度，若有偏差，应用螺丝刀调节多用电 表中间的定位螺丝，使多用电表的指针指向电流表的零刻度。 2．测量前，应把选择开关旋转到相应项目的适当量程上，读数时要注意挡位与刻度盘的对应， 直流电流挡、直流电压挡要注意极性。 3．用多用电表探测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内有无电源，确定无电源后才能使用欧姆 挡测量。 4．欧姆挡的使用需要注意以下几点： (1)合理选择欧姆挡的量程，使指针尽量指在表盘中间位置附近(指针一般偏转在 1 3到 2 3的部分)。 (2)换用欧姆挡的另一个量程时，一定要重新进行电阻调零，才能进行测量。 (3)读数时，应将表针示数乘选择开关所指的倍数。 5．实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡．长期不用 时应将多用电表中的电池取出。 课堂互动·考点突破 考点一　电表的改装 [例 1]　某同学用量程为 1 mA、内阻为 120 Ω 的表头按图实Ⅹ－5 甲所示电路改装成量程分别为 1 V 和 1 A 的多用电表。图中 R1 和 R2 为定值电阻，S 为开关。回答下列问题： (1)根据图实Ⅹ－5 甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。 (2)开关 S 闭合时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”，或“电阻”)；开关 S 断开 时，多用电表用于测量________(填“电流”、“电压”或“电阻”)。 (3)表笔 A 应为________色(填“红”或“黑”)。 (4)定值电阻的阻值 R1＝________Ω，R2＝________Ω。(结果取三位有效数字) [解析]　(1)实物连接如图所示 (2)开关 S 闭合时，R1 与表头和 R2 并联，为电流表，因此用于测量电流；当开关 S 断开时，R2 与 表头串联，为电压表，因此用于测电压。 (3)电流应从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表，因此表笔 A 应为黑色。 (4)开关 S 断开时为电压表，U＝Ig(Rg＋R2)，解得 R2＝880 Ω； 开关 S 闭合时为电流表，R1＝ Ig（Rg＋R2） I－Ig ＝1.00 Ω。 [答案]　(1)见解析图　(2)电流　电压　(3)黑　(4)1.00　880 考点二　多用电表的使用及读数 [例 2]　 (新课标全国Ⅰ)某学生实验小组利用图实Ⅹ－6 所示电路，测量多用电表内电池的电动 势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有： 多用电表； 电压表：量程 5 V，内阻十几千欧； 滑动变阻器：最大阻值 5 kΩ； 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)将图实Ⅹ－6 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实Ⅹ－7 甲所示，这时电压表的示 数如图实Ⅹ－7 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 12.0 kΩ和 4.00 V。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，如图实Ⅹ－8 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“×1 k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。 [解析]　 (1)欧姆表每次使用都需要将红、黑表笔短接进行欧姆调零。 (2)由于红表笔接欧姆表内置电源的负极，因此红表笔也应该与电压表的负接线柱相连，故应和 1 端相连。 (3)欧姆表读数需要“×1k”倍率，因此电阻为 15 kΩ。电压表示数 3.60 V，最小刻度是 1 的需 要精确到最小刻度的下一位。 (4)当滑动变阻器电阻为零的时候，欧姆表测得的是电压表的内阻，因此是 12 kΩ。 (5)根据欧姆表中间刻度可以判断欧姆表的内阻为 15 kΩ，根据(4)中的数据可知，当测 12 kΩ 的 电压表时，电压表示数是 4 V，所以 I＝ U RV＝ 1 3 mA，可得 E＝I(RV＋R 内)＝9.00 V。 [答案]　(1)短接　(2)1　(3)15　3.60　(4)12 (5)9.00　15 规律总结 多用电表的读数技巧 1．欧姆表的读数 (1)为了减小读数误差，指针应指在表盘 1 3到 2 3的部分，即中央刻度附近。 (2)除非指针所在刻度盘处每个小格表示 1 Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。 (3)电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。 2．测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是 1、0.1、0.01 时要 估读到下一位，精确度是 2、0.02、5、0.5 时，不用估读到下一位。 考点三　多用电表探索黑箱内的电学元件 [例 3]　如图实Ⅹ－9 甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行 探测。 (1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选 填“A”、“B”或“C”)。 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱 a、b 接点间是否存在电源时，一表笔接 a，另一表笔应 ________(选填“短暂”或“持续”)接 b，同时观察指针偏转情况。 (3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值。 测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接 a、b 时，多用电 表的示数如图实Ⅹ－9 乙所示。 请将记录表补充完整，并在图甲的黑箱图中画出一种可能的电路。 [解析]　(1)A 是机械调零，B 是欧姆调零，C 是功能选择开关，故选填 A。 (2)为防止 a、b 间存在高压电源在持续接通时烧坏电表，应采用“点触”方式。 (3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管．由题图乙可以读出 a、b 间阻值为 5.0 Ω。因黑箱内 只有三个阻值相等的电阻，由表内数据知 b、c 间电阻等于 a、b 间电阻与 a、c 间电阻之和，故 可推测 a、b 间电阻与 a、c 间电阻相串联。又因 a、c 间阻值是 a、b 间阻值的 2 倍，故 a、b 间 有一个电阻时 a、c 间两个电阻串联；a、c 间有一个电阻时 a、b 间两个电阻并联，电路如图所示。 [答案]　(1)A　(2)短暂　(3)5.0　电路图见解析 考点四　用多用表判断电路故障 [例 4]　 (重庆理综)某照明电路出现故障，其电路如图实Ⅹ－10 甲所示，该电路用标称值 12 V 的蓄电池为电源，导线及其接触完好。 维修人员使用已调好的多用表直流 50V 挡检测故障。他将黑表笔接在 c 点，用红表笔分别探测电 路的 a、b 点。 (1)断开开关，红表笔接 a 点时多用表指示如图实Ⅹ－10 乙所示，读数为________V，说明________ 正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)。 (2)红表笔接 b 点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图实Ⅹ－10 乙相 同，可判定发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”)。 [解析]　 (1)由题图实Ⅹ－10 可知，直流 50 V 挡的最小分度为 1 V，故按“十分之一”估读法可知读数应 为 11.5 V 左右。由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明 a、c 两点与电源之间是 通路，只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定。 (2)同理可知，两表笔接 c、b 时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保险丝、蓄电 池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。 [答案]　(1)11.5(11.2～11.8 之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯