【物理】2018届一轮复习人教版第7章实验十练习使用多用电表学案

【物理】2018届一轮复习人教版第7章实验十练习使用多用电表学案

实验十　练习使用多用电表 ‎[基本要求]‎ ‎[误差分析]‎ ‎1.偶然误差 ‎(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差.‎ ‎(2)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，使指针在中值附近.‎ ‎2.系统误差 ‎(1)电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池.‎ ‎(2)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.‎ ‎[注意事项]‎ ‎1.使用前要机械调零.‎ ‎2.两表笔在使用时，电流总是“红入”、“黑出”.‎ ‎3.刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电流、电压、交流、直流共用，下为交流2.5 V专用.‎ ‎4.测电阻时：‎ ‎(1)待测电阻与电路、电源一定要断开.‎ ‎(2)两手一定不要同时接触两笔金属杆.‎ ‎(3)指针指中值附近较准，否则换挡.‎ ‎(4)每换一次挡必须重新欧姆调零.‎ ‎(5)读出示数要乘以倍率.‎ ‎(6)电表自带电源，红表笔接电源负极、黑表笔接电源正极.‎ ‎5.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.‎ 考向1　欧姆表的原理和使用 ‎1.构造：如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.‎ ‎　　‎ ‎　　　甲　　　　　　乙　　　　　　丙 欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联.‎ 外部：接被测电阻Rx.‎ 全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx.‎ ‎2.工作原理：闭合电路欧姆定律I＝.‎ ‎3.刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零.‎ ‎(1)当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“‎0”‎.(图甲)‎ ‎(2)当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”.(图乙)‎ ‎(3)当I＝时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻.‎ ‎[典例1]　某物理兴趣小组设计了如图a所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×‎1”‎和“×‎10”‎两种倍率.所用器材如下：‎ A.干电池：电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω B.电流表G：满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝150 Ω C.定值电阻R1＝1 200 Ω D.电阻箱R2和R3：最大阻值都为999.9 Ω E.电阻箱R2：最大阻值9 999 Ω F.开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干 ‎(1)该实验小组按图a正确连接好电路.当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝　　　　Ω，使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫做欧姆表的内阻R内，则R内＝　　　　Ω，欧姆表的倍率是　　　　(填“×‎1”‎或“×‎10”‎).‎ ‎　　‎ ‎　　　　图a　　　　　　　　　　图b ‎(2)闭合开关S.‎ 第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝　　　　Ω且R3＝‎ ‎　　　　Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；‎ 第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表指针指向图b所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值为　 　　　‎ Ω.‎ ‎[解析]　(1)当开关S断开时，将红、黑表笔短接，由闭合电路欧姆定律有E＝I(r＋Rg＋R1＋R2)，电流表达到满偏即I＝10－‎3 A时，代入数据解得R2＝149.5 Ω，此时R内＝r＋Rg＋R1＋R2＝1 500 Ω.由于开关S断开时，欧姆表内阻较大，中值电阻较大，所以欧姆表的倍率是“×‎10”‎.‎ ‎(2)当开关S闭合时，将红、黑表笔短接，由闭合电路欧姆定律有E＝I(Rg＋R1)＋[I＋](R2＋r)，此时欧姆表内阻R内′＝r＋R2＋＝150 Ω，联立解得R2＝14.5 Ω，R3＝150 Ω.即当R2＝14.5 Ω且R3＝150 Ω 时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏.‎ 当电流表指针指向题图b所示的位置即0.6 mA时，闭合电路中总电流为I′＝0.6 mA＋＝6 mA，由闭合电路欧姆定律有＝6×10－3 A，解得R4＝100 Ω，即对应的欧姆表的刻度值为100 Ω.‎ ‎[答案]　(1)149.5　1 500　×10　(2)14.5　150　100‎ ‎[典例2]　如图甲所示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：‎ ‎ ‎ ‎　　甲　　　　　　　　　　　乙 ‎(1)调节　　　　，使电表指针停在　　　　(填“电阻”或“电流”)的“‎0”‎刻线.‎ ‎(2)将选择开关旋转到欧姆挡的　　　　(填“×‎1”‎“×‎10”‎“×‎100”‎或“×1 k”)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　　　　(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，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19.0 Ω.‎ ‎[答案]　(1)指针定位螺丝　电流　(2)“×‎1”‎　(3)欧姆调零旋钮　电阻　(4)19.0‎ ‎1.欧姆表的红表笔接内部电源的负极，测量时电流从黑表笔流出，从红表笔流入.‎ ‎2.使用欧姆挡测电阻时，指针的偏角越大，测量电阻值越小，指针的偏角越小，测量电阻值越大.‎ 考向2　多用电表的原理和使用 ‎1.外部构造 多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图所示.‎ ‎2.多用电表内部原理示意图 多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，如图所示，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.如图中1、2为电流测量端，3、4为电阻测量端，5、6为电压测量端.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.‎ ‎[典例3]　在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图.已知选用的电流表内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA，当选择开关接3时为量程250 V的电压表.该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心上排刻度线对应数据没有标出.‎ 甲 乙 ‎(1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为　　　　；选择开关接3时其读数为　　　　.‎ ‎(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：‎ ‎①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将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图所示，则C处刻度应为　　　　Ω；‎ ‎③计算得到多用电表内电源的电动势为　　　　V.(保留两位有效数字)‎ ‎[解析]　(1)选择开关接1时，多用电表为电流表，其满偏电流为10 mA，则选用0～100 mA的电流刻度线，此时表盘的最小刻度为2 mA，则读数为69 mA，而电流表满偏电流为 10 mA，再把该数据缩小为原来的十分之一即为电流表的示数，故为6.9 mA.选择开关接3时，多用电表为电压表，其量程为250 V，此时表盘的最小刻度为5 V，估读数字出现在最小刻度的本位，故此时电压表读数为173 V.‎ ‎(2)电阻箱读数为5×10 Ω＋1×100 Ω＝150 Ω，此时电表指针指在正中间，此电阻值即为欧姆表的中值电阻，也等于欧姆表的内阻Rg＋R1＋r.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时，根据欧姆定律有E＝Ig(Rg＋R1＋r)＝1.5 V.‎ ‎[答案]　(1)6.9 mA　173 V(172～174 V均可)　(2)150　1.5‎ ‎[典例4]　在“练习使用多用电表”的实验中：‎ ‎(1)在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔　　　　(填“高”或“低”).‎ ‎(2)某同学把选择开关打到“×‎1”‎挡，转动欧姆调零旋钮，发现无法调零，则他应　　　　.‎ A.用力转动欧姆调零旋钮 B.先用螺丝刀转动指针定位螺丝机械调零 C.更换多用电表的电池 D.作报废处理，换新的多用电表 ‎(3)在用多用电表进行测量时，指针的位置如图所示，若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位，请写出对应指针读数.‎ 所选择的挡位 ‎ ‎ 指针读数 直流电压10 V 电阻“×10”挡 ‎[解析]　(1)欧姆表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与欧姆表内置电源的正极相连接，在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔低.‎ ‎(2)把选择开关打到“×‎1”‎挡，转动欧姆调零旋钮，无法调零，可能是多用电表没有进行机械调零造成的，他可以用螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零，然后再进行欧姆调零，故选B.‎ ‎(3)多用电表选择直流电压10 V挡，由图示可知，其分度值为 0.2 V，示数为3.6 V；选择开关置于电阻“×‎10”‎挡，由图示表盘可知，其示数为26×10 Ω＝260 Ω.‎ ‎[答案]　(1)低　(2)B　(3)3.6 V　260 Ω 考向3　使用多用电表检测电路故障 ‎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.‎ ‎①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.‎ ‎②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)将多用电表拨到电流挡作为电流表使用.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.‎ 不能用欧姆表检测电源的情况.‎ ‎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.‎ ‎[典例5]　某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值为12 V的蓄电池作为电源，导线及其接触完好.‎ 维修人员使用已调好的多用电表直流50 V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.‎ 图1‎ ‎(1)断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图2所示，读数为　　　　V，说明　　　　(填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常.‎ 图2‎ ‎(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图2相同，可判定发生故障的器件是　　　　‎ ‎(填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”).‎ ‎[解析]　(1)因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在图示位置时，读数为11.7 V(11.6～11.9 之间的值均可)，说明蓄电池正常.‎ ‎(2)红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯.‎ ‎[答案]　(1)11.7(11.6～11.9之间的值均可)　蓄电池 ‎(2)小灯 考向4　实验创新与改进 多用电表当欧姆表使用时内有电源，往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等，往往涉及的变形有：‎ ‎1.与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋·r，从而计算得到E.‎ ‎2.与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(RA＋r)，从而计算得到E.‎ ‎[典例6]　使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端.现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线若干.实验时，将多用电表调至×1 Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值.完成下列填空：‎ ‎(1)仪器连线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔).若两电表均正常工作，则表笔a为　　　　(填“红”或“黑”)色.‎ 甲 ‎(2)若适当调节电阻箱后，图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙中a、b、c所示，则多用电表的读数为　　　　Ω，电流表的读数为　　　　mA，电阻箱的读数为　　　　Ω.‎ 图a ‎ ‎ 图b　　　　　　　图c 乙 ‎(3)欧姆表刻度上中间刻度值为15，计算得到多用电表内电池的电动势为　　　　V(保留3位有效数字).‎ ‎[解析]　(1)根据所用电器“红进黑出”的一般原则，对多用电表有，从红表笔进入多用电表，从黑表笔流出多用电表，由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极，故电流经过多用电表从a表笔流出，故a表笔为多用电表的黑表笔.‎ ‎(2)欧姆表读数为R＝14 Ω；电流表读数为I＝53.0 mA；电阻箱读数为4×1 Ω＋6×0.1 Ω＝4.6 Ω.‎ ‎(3)欧姆表的内阻r＝R中＝15 Ω，由欧姆定律得：E＝I(R＋r)＝1.54 V.‎ ‎[答案]　(1)黑　(2)14　53.0　4.6　(3)1.54‎