【物理】2018届一轮复习人教版练习使用多用电表学案

【物理】2018届一轮复习人教版练习使用多用电表学案

第48课时　练习使用多用电表(实验提能课)‎ 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．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。‎ 二、实验原理 ‎1．外部构造 ‎(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。‎ ‎(2)表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程。‎ ‎(3)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，图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。‎ ‎2．欧姆表内部构造和原理 ‎(1)欧姆表内部电路简化如图。‎ ‎(2)多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律。‎ ‎①红、黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有Ig＝。‎ ‎②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。‎ ‎③由于I与R是非线性关系，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。‎ 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．测量前准备 ‎(1)观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。‎ ‎(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。‎ ‎2．直流电压和直流电流的测量 ‎(1)按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。‎ ‎(2)按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。‎ ‎3．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“Ω”挡的“×‎1”‎挡，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，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阻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。‎ ‎(6)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。‎ ‎4．探索黑箱内的电学元件 判断目的 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，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、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，要注意其左密右疏的特点。‎ ‎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，尽可能使指针指向表盘的中值附近。‎ ‎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。‎ 七、注意事项 ‎1．使用前要机械调零。注意机械调零和欧姆调零的区别。‎ ‎2．两表笔在使用时，电流总是“红入黑出”。‎ ‎3．选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流、电阻，还要分清是交流还是直流。‎ ‎4．电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。‎ ‎5．刻度线有三条：上为电阻专用，中间为交流、直流电压，直流电流共用，下为交流2.5 V专用。‎ ‎6．测电阻时，换挡要重新欧姆调零。‎ ‎7．使用完毕，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。‎ 考点(一)　多用电表原理的理解 ‎[例1]　(2015·上海高考)如图是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流0.5 mA、内阻10 Ω；电池电动势1.5 V、内阻1 Ω；变阻器R0‎ 阻值0～5 000 Ω。‎ ‎(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V刻度的，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______(填“大”或“小”)；若用该欧姆表测得某电阻阻值为300 Ω，则这个电阻的真实值是________Ω。‎ ‎(2)若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________(填“偏大”“偏小”或“准确”)。‎ ‎[解析]　(1)欧姆表调零实际是使内部电流计的电流达到满偏，当电池的电动势减小，仍可调零(电流计满偏)时，电路总电阻一定减小，而电池内阻又是增大的，故R0应调小。开始时，由欧姆定律可知欧姆表内阻R内＝＝3 000 Ω；电池的电动势下降后，欧姆表内阻R内′＝＝2 900 Ω；＝，得Rx′＝290 Ω。‎ ‎(2)若换了电动势为1.5 V的电池后，重新调零，欧姆表内阻不变，测量结果是准确的。‎ ‎[答案]　(1)小　290　(2)准确 本题考查了多用电表欧姆挡的原理。基本原理应用的是闭合电路欧姆定律，由本题可以看出，欧姆表内部电池电动势的变化会影响测量结果，而电池内阻的变化则不会影响测量结果。‎ 考点(二)　多用电表的读数和使用方法 ‎[例2]　如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω 的电阻，测量步骤如下：‎ ‎(1)调节________，使电表指针停在________(填“电阻”或“电流”)的“‎0”‎刻线。‎ ‎(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置。(填“×‎1”‎“×‎10”‎“×‎100”‎或“×1 k”)‎ ‎(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________(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。‎ ‎[解析]　使用多用电表欧姆挡，先机械调零。中值电阻为15 Ω，测量20 Ω的电阻时，要使用“×‎1”‎的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19 Ω。‎ ‎[答案]　(1)指针定位螺丝　电流　(2)×1　(3)欧姆调零旋钮　电阻　(4)19‎ 多用电表欧姆挡的使用，要区分机械调零和欧姆调零，要正确选择挡位，选挡的原则是测量电阻时应使指针尽量指在中值附近。每次选挡后都要进行欧姆调零。‎ 实验原理 的拓展 多用电表可以和很多电学实验配合使用，先粗略测出电阻值，作为设计电路、选择器材的参考 实验器材 的替代 某些实验中可以用多用电表替代电流表、电压表、被测元件，还可拓展为二极管、黑箱等 数据处理 的创新 一般情况下多用电表欧姆挡测出的电阻，精确度并不是很高，只能粗略地作为参考 ‎[例3]　为确定某电子元件的电气特性，做如下测量。‎ ‎(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×‎100”‎倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择________倍率的电阻挡(填“×‎10”‎或“×1 k”)，并________再进行测量，多用电表的示数如图甲所示，测量结果为________Ω。‎ ‎(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图乙所示。添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。‎ 本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到________(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)挡。‎ ‎[解析]　(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×‎100”‎倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×‎10”‎倍率的电阻挡，并重新欧姆调零后再进行测量，测量结果为70 Ω。‎ ‎(2)要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成分压电路。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。‎ ‎[答案]　(1)×10　重新欧姆调零　70　(2)如图所示　直流电压10 V 本题先用多用电表测量了电子元件电阻，从而确定设计以下电路时电流表的外接法。在图乙的实验电路中，用多用电表替代了电压表，最后回归测量伏安特性的分压式电路。‎ ‎[创新演练]‎ 李华同学的爸爸是个电气工程师，李华经常看到爸爸在用如图所示的多用电表进行一些测量。在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到如图所示的二极管的负极。‎ ‎(1)李华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的×1挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光，然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光。这说明二极管的负极是________(填写“长管脚”或者“短管脚”)所连接的一极。‎ ‎(2)李华同学的好奇心一下子就被激发起来了。他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的×1挡，×10挡，×100挡，×1 k挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越________(填写“大”或者“小”)，请帮助他分析一下具体的原因。‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)选×1挡后，要进行欧姆调零，由二极管与电表连接的发光情况，短管脚是负极。‎ ‎(2)二极管的发光亮度越来越小，原因是多用电表内阻越来越大，通过二极管电流越来越小。‎ 答案：(1)欧姆调零　短管脚　(2)小　见解析 ‎1．在“练习使用多用电表”实验中：‎ ‎(1)如图所示，为一正在测量中的多用电表表盘。如果用欧姆挡“×‎100”‎测量，则读数为________Ω；如果用“直流10 V”挡测量，则读数为________ V。‎ ‎(2)甲同学利用多用电表测量电阻。他用欧姆挡“×‎100”‎测量时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，操作顺序为________(填写选项前的字母)。‎ A．将选择开关旋转到欧姆挡“×1 k”的位置 B．将选择开关旋转到欧姆挡“×‎10”‎的位置 C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量 D．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”‎ 解析：(1)多用电表欧姆挡用“×100”测电阻，由题图可知，其读数为6×100 Ω＝600 Ω；如果用“直流10 V”挡测量电压，由题图可知，其读数为7.1 V。‎ ‎(2)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过小是由于挡位过小，需选取较大挡位，进行欧姆调零后再测阻值，故顺序为ADC。‎ 答案：(1)600　7.1　(2)ADC ‎2．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若旋转多用电表选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；‎ ‎②若断开电路中的开关，旋转多用电表选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻。‎ ‎(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，下列叙述正确的是(　　)‎ A．若双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大 B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量 C．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25 Ω D．欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大 解析：(1)①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，电流表与R1串联，此时电流表测得的是通过R1的电流。‎ ‎②切断电路，选择开关尖端对准欧姆挡时，测得的是R1和R2的串联总电阻。‎ ‎(2)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，应偏小，A错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B错误；选择开关对应“×‎10”‎倍率时，指针位于20与30正中间时，测量值应小于250 Ω，C错误；电池用时间太久，电动势减小，虽然完成调零，但中值电阻偏小，测量时读数将比真实值偏大，D正确。‎ 答案：(1)①R1　②R1和R2串联　(2)D ‎3．如图所示为多用电表欧姆表的原理图和面板示意图。‎ ‎(1)电阻R0的作用是________。‎ ‎(2)面板上A、C两处为极端位置，请填上相应的电阻值：A为________，C为________。‎ ‎(3)若取R0＝16.2 kΩ时，两表笔短路，指针恰指在C处，不计电源内阻时，表头内阻为________，当电源电动势为5.4 V时，表头的满偏电流值为________。‎ ‎(4)若＝，则D处刻度线对应的电阻的数值为________。‎ 解析：(3)由面板图和R0所提示的单位知，中值电阻为18 kΩ，由于R中＝R内＝Rg＋r＋R0且r＝0，故Rg＝1.8 kΩ。Ig＝＝＝300 μA。‎ ‎(4)由欧姆定律，知IB＝＝，ID＝，而＝，故ID＝IB，解得RD＝90。‎ 答案：(1)欧姆调零　(2)∞　0　(3)1.8 kΩ　300 μA　(4)90‎ ‎4．在“练习使用多用电表”的实验中：‎ ‎(1)某同学用多用电表测量电阻，电路如图甲所示，若选择开关置于“×‎100”‎挡，按正确使用方法测量电阻Rx的阻值，指针位于图乙所示位置，则Rx＝________Ω。‎ ‎(2)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表，其电路如图丙所示。‎ ‎①关于该欧姆表，下列说法正确的是________。‎ A．电阻刻度的零位在表盘的右端 B．表盘上的电阻刻度是均匀的 C．测量前，不需要红、黑表笔短接调零 D．测量后，应将开关S断开 ‎②某同学进行如下操作：当Rx未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏。当Rx接入A、B表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，则待测电阻Rx的阻值为________(已知电流表的内阻为Rg，电池的内阻为r，可变电阻接入电路的阻值为R)。‎ 解析：(1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率，即待测电阻的阻值，图示读数为7×100 Ω＝700 Ω。‎ ‎(2)①由题图丙可知，该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值，电阻刻度的零位在表盘的左端，由闭合电路欧姆定律可知，表盘上的电阻刻度是不均匀的，测量前，不需要红、黑表笔短接调零，测量后，应将开关S断开，故选项A、B错误，C、D正确。‎ ‎②当Rx未接入时，闭合开关S，将红、黑表笔分开，调节可变电阻使电流表满偏，由闭合电路欧姆定律得：Ig＝，当Rx接入A、B表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，由欧姆定律得Ig＝·，联立解得Rx＝。‎ 答案：(1)700　(2)①CD　② ‎5．多用电表测电阻时其结构图如图甲所示，某同学认为欧姆表内部(图中虚线框内)可等效为一电源，设计如图乙所示的电路来测量欧姆表某挡位的电动势与内阻。实验步骤如下：‎ ‎①将欧姆表选择开关旋至某挡位，A、B两表笔短接，进行欧姆调零；‎ ‎②将毫安表与滑动变阻器R按图乙连接好；‎ ‎③调节滑动变阻器滑片的位置，读出毫安表和对应的欧姆表读数，把测量的多组数据填入下表。‎ R/kΩ ‎0.5‎ ‎1.0‎ ‎1.5‎ ‎2.0‎ ‎2.5‎ I/mA ‎1.48‎ ‎1.20‎ ‎1.03‎ ‎0.86‎ ‎0.74‎ /mA－1‎ ‎0.68‎ ‎0.83‎ ‎0.97‎ ‎1.16‎ ‎1.35‎ 根据以上信息完成下列问题：‎ ‎(1)图甲中A是________(填“红”或“黑”)表笔；‎ ‎(2)根据表中的数据，在图丙中画出 R关系图像；‎ 丙 ‎(3)由所绘图像得出该挡位的电动势为E＝________V，内阻为r＝________Ω；‎ ‎(4)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比较________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ 解析：(1)欧姆表的红表笔与内置电源的负极相连，黑表笔与内置电源的正极相连；‎ ‎(2)所作图像如图所示：‎ ‎(3)根据闭合电路欧姆定律得：E＝I(R＋r)，故＝＋，故R关系图像的斜率就是，图线的斜率k＝ V－1＝V－1，所以电源的电动势E＝＝3.0 V。图像在纵轴上的截距为＝0.5× A－1，解得r＝1.5×103 Ω。‎ ‎(4)若电池电动势变小、内阻变大，欧姆表重新调零时，由于满偏电流Ig不变，由Ig＝可知欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由I＝＝＝，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了。‎ 答案：(1)红　(2)见解析图　(3)3.0　1.5×103　(4)变大 ‎6．指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：‎ ‎(1)在使用多用电表测量时，指针的位置如图甲所示，若选择开关拨至“×‎10”‎挡，则测量的结果为________Ω；若选择开关拨至“50 mA”挡，则测量结果为________ mA。‎ ‎(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示，电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图丙所示，则该图像的函数关系式为____________________。‎ ‎(3)下列对图丙中的IRx图线的解释或判断中正确的是________。‎ A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左小右大 B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx＝0时电路中的电流I＝Ig C．测量中，当Rx的阻值为图丙中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧 D．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左疏右密 解析：(1)若选用“×10”挡，测量结果为130 Ω，若选用“50 mA”挡，测量结果为27.0 mA。‎ ‎(2)根据闭合电路欧姆定律I＝。‎ ‎(3)欧姆表示数右小左大，A错误。根据欧姆表原理Rx＝0时，I＝Ig，B正确。根据IRx图像，R2>I中，故指针指在表盘中央位置左侧，C正确。欧姆表右疏左密，D错误。‎ 答案：(1)130　27.0　(2)I＝　(3)BC ‎7．(2017·眉山期末)为了确定一个定值电阻Rx的阻值，做如下测量：‎ ‎(1)用多用电表“×‎1”‎倍率粗测该电阻，示数如图所示，测量结果为________Ω。‎ ‎(2)用伏安法测量该电阻，实验室提供的器材及规格如下：‎ 电压表V1(0～3 V，内阻约3 kΩ)‎ 电压表V2(0～15 V，内阻约15 kΩ)‎ 电流表A (0～50 mA，内阻约5 Ω)‎ 滑动变阻器R1(最大阻值20 Ω)‎ 滑动变阻器R2(最大阻值2 kΩ)‎ 定值电阻R0(阻值50 Ω)‎ 电源(4 V，内阻可不计)‎ 开关1个，导线若干 为了较准确的测量电阻，‎ ‎①电压表应该选择________，滑动变阻器应该选择________；‎ ‎②请在方框内画出电路图。‎ 解析：(1)用多用电表“×1”倍率粗测该电阻，测量结果为13 Ω。‎ ‎(2)①因电源电压只有4 V，故电压表选V1；滑动变阻器要用分压电路，故选R1；②电路如图所示。‎ 答案：(1)13　(2)①V1　R1　②见解析图