- 2021-05-26 发布 |
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文档介绍
【物理】2019届一轮复习人教版 实验:练习使用多用电表 学案
实验: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. 考点精练 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 反思总结 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 [ : | |X|X|K] [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[ :学 ] 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查看更多