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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
第4讲 电学实验(二) 实验11:练习使用多用电表 一、实验原理 1.多用电表可以用来测电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程. 2.测电阻时依据闭合电路欧姆定律,测电流、电压时依据串并联电路的特点. 二、实验装置图(如图1) 图1 三、多用电表的使用 1.多用电表测电流的方法及读数 (1)选择直流电流挡合适的量程. (2)将被测电路导线卸开一端,把多用电表串联在电路中.注意使电流从红表笔流入电表. (3)读数时,首先要认清刻度盘上的最小刻度. 2.多用电表测电压的方法及读数 (1)选择直流电压挡合适的量程. (2)将电表与被测电路并联,注意红表笔接触点的电势要比黑表笔高. (3)读数时,首先要认清刻度盘上的最小刻度. 3.多用电表欧姆挡刻度的特点:欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端,刻度盘的最左端为“∞”刻度线,且刻度不均匀. 4.欧姆挡调零旋钮的使用:将选择开关扳到欧姆挡上,此时红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极.选好量程后,先欧姆调零,然后测量.换用不同量程必须重新欧姆调零.测量完毕,应把选择开关旋转到“OFF”挡或交流电压最高挡. 5.欧姆挡倍率选择及电阻测量:利用欧姆挡测电阻时,指针偏转过大或过小,误差都比较大. (1)合理选择量程,使指针尽可能指在中间刻度线附近,一般应在R中~4R中的范围内. (2)选挡时若无法估计待测电阻的大小,则应将选择开关旋到“×100”挡,欧姆调零后,将红、黑表笔分别接到电阻两端,若指针偏角太小,则逐渐增大量程,直到指针指到中值电阻附近为止. 6.测量二极管的正反向电阻:二极管是一种半导体元件,如图2所示,它的特点是电流从正极流入时电阻很小,而从正极流出时电阻较大. 图2 四、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. 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2、0.2、0.02、5、0.5、0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可. 五、注意事项 1.使用多用电表前,先调节指针定位螺丝,使指针指在零刻度线. 2.两表笔使用时,总是红入黑出. 3.测电阻时,每换一次挡位都要进行欧姆调零. 4.测量完成后要把表笔拔出,选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡. 例1 (2016·绍兴市9月选考)在“练习使用多用电表”实验中: (1)某同学欲测量一节干电池的电压,下述操作正确的是________(填字母). A.欧姆调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数 B.机械调零、选择挡位、表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极)、读数 C.选择挡位、机械调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数 D.选择挡位、欧姆调零、表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极)、读数 (2)该同学欲测量如图3甲所示插座的电压,则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的________位置.(选填A、B、C、…、Q字母) (3)经过正确操作后,电表指针指向如图丙所示,则插座的电压为________V. 图3 答案 见解析 解析 (1)多用电表测电压,应先机械调零,再选择电压挡位,还需使电流从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出,所以应选择B. (2)插座电压大约为220 V,且是交流电,所以多用电表选择开关应打到交流250 V,即应打到题图乙所示的H位置. (3)根据电压表的读数规则,电压表示数即插座电压应为200 V. 变式1 如图4所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时,表针指示如图所示,则: 图4 (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2.0×104 Ω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“×1 k”). (2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50 mA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250 mA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10 V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. 答案 (1)1.5×103 ×1 k (2)30.8(30.7~30.9均可) 154 (3)6.2 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1.5×103 Ω;测2.0×104 Ω电阻时应选“×1 k”的欧姆挡. (2)选50 mA直流电流挡,则每一大格表示10 mA,每一小格表示1 mA,测量的精确度为1 mA,应估读到0.1 mA(此时为估读),指针对应的读数为30.8 mA;选择量程为250 mA的电流挡,则每一大格表示50 mA,每一小格表示5 mA,测量的精确度为5 mA,应估读到1 mA(此时为估读),指针对应的读数为154 mA. (3)选择10 V电压挡,则每一大格表示2 V,每一小格表示0.2 V,测量的精确度为0.2 V,应估读到0.1 V(此时应为估读),指针对应的读数为6.2 V. 变式2 用多用电表的欧姆挡测量一未知电阻的阻值,将选择开关旋到“×10”挡,测量时指针停在刻度盘0 Ω附近,为了提高测量的精确度,先将选择开关旋到____(选填“×1”或“×100”)挡,然后进行了如下操作,这些操作的合理顺序是________. A.将两根表笔分别接触待测电阻的两端,记下读数 B.将两根表笔短接,调节调零电阻,使指针停在0 Ω刻度线上 C.将选择开关旋到“OFF”挡 答案 ×1 BAC 解析 将选择开关旋至“×10”的挡位测量时,指针停在刻度盘0 Ω附近处,说明欧姆表所选挡位太大,为准确测量电阻阻值,应选择×1挡,然后重新进行欧姆调零,再测电阻阻值,测量完毕,把选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡上,正确的实验步骤为BAC. 变式3 (2017·金华十校联考)在“练习使用多用电表”实验中,某同学进行了如下的操作: 图5 (1)用多用电表欧姆挡测量某一电阻的阻值时,该同学先用大拇指和食指紧捏红黑表笔进行欧姆调零,如图5a所示;然后用两表笔接触待测电阻的两端测该电阻的阻值,如图b所示. 这两步操作中不合理的是________(选填“图a”或“图b”). (2)用多用电表电流挡测量电路中电流,该同学将选择开关置于直流25 mA挡,连接的电路如图c所示,则图c中多用电表测量的是________(选填“甲电阻的电流”或“乙电阻的电流”或“甲、乙电阻的总电流”),测得的值如图d所示,其读数为________ mA. 答案 (1)图b (2)乙电阻的电流 21.0 实验12:测定电池的电动势和内阻 一、实验原理 在闭合电路中,改变R的阻值,测出两组U、I的值,根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程:E=U1+I1r和E=U2+I2r,联立可解出E、r的值. 二、实验电路图及实物图 如图6甲、乙所示, 图6 三、实验步骤 1.根据实验电路图连接电路,将滑动变阻器滑片滑到阻值最大处. 2.闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,并记录一组U、I数据. 3.用同样方法测量并记录多组数据. 4.断开开关,整理好器材. 5.根据测得的数据利用方程求出几组E、r值,最后算出它们的平均值.或者根据测得的数据利用U-I图象求得E、r值. 四、数据处理 1.设计实验数据记录表 多次改变滑片的位置,读出对应的多组数据,并一一填入表中. 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A U/V 2.测量并记录多组U、I的数据:闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表示数U和电流表示数I,并填入事先绘制好的表格(如上表). 3.用U-I图象处理实验数据:以路端电压U为纵轴,干路电流I为横轴,建系、描点、 连线,如图7所示,纵轴截距为电动势E,直线斜率k的绝对值为内阻r. 图7 五、注意事项 1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池). 2.要测出不少于6组的(I,U)数据,且变化范围要大些,然后用方程组求解,并求平均值. 3.画U-I图线时,由于读数存在偶然误差,描出的点不在一条直线上,在作图时应使图线通过尽可能多的点,并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去.这样就可使偶然误差得到部分抵消,从而提高精确度. 4.由于干电池的内阻较小,路端电压U的变化也较小,这时画U-I图线时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始).但这时图线和横轴的交点不再是短路电流,而图线与纵轴的截距仍为电源电动势,图线斜率的绝对值仍为内阻. 例2 (2015·浙江10月选考·18)某实验小组做“测定电池的电动势和内阻”的实验电路如图8所示: 图8 (1)电流表示数如图9所示,则电流为________ A. 图9 (2)根据实验数据获得U-I图象如图10所示,则电动势E=_______ V,内阻r=________ Ω. 图10 答案 (1)0.25 (2)1.43(1.42~1.44均可) 0.75(0.72~0.78均可) 解析 (1)由题图可知,电流表示数约为0.25 A. (2)U-I图象中,直线与U坐标轴交点的数值表示电动势的数值,内电阻r=||.由题图可知电动势E=1.43 V.r=||=|| Ω≈0.75 Ω. 变式4 (2017·绍兴第一中学期末)用如图11甲所示电路测定铅蓄电池的电动势和内电阻.铅蓄电池的内阻较小,为防止调节滑动变阻器时造成短路,电路中用了一个保护电阻R0.除铅蓄电池、电键和足量导线外,还有下列仪器可供选择: 电流表A1(0~3 A);电流表A2(0~0.6 A);电压表V1(0~3 V);电压表V2(0~15 V);滑动变阻器RP1(10 Ω,2 A);滑动变阻器RP2(1 000 Ω,1 A);定值电阻R01(阻值2 Ω,额定功率5 W);定值电阻R02(阻值10 Ω,额定功率10 W) 图11 (1)实验应该选用的仪器是(用符号表示)________. (2)实验中,某同学将测得的数据画成如图乙所示的U-I图线.由图可知,该同学测得的电源的电动势E=________ V,内电阻r=________ Ω. 答案 (1)A2 V1 RP1 R01 (2)2.0 0.5 解析 (1)一节铅蓄电池电动势为2 V,因此电压表应选V1; 根据U-I图线得最大电流是0.4 A,因此电流表应选A2; 能保证电路安全,又方便实验操作,因此滑动变阻器选RP1; 如果选择R02,由于定值电阻阻值较大,电路电流较小,电流变化范围小,不能测多组实验数据,故定值电阻应选R01(阻值2 Ω、额定功率5 W). 所以实验应该选用的仪器是A2、V1、RP1、R01. (2)图线与纵坐标轴的交点为电源的电动势,故电动势为2.0 V; 图线斜率的绝对值为内电阻和定值电阻之和,故内电阻为:r= Ω-2 Ω=0.5 Ω. 变式5 (2017·浙江11月选考·18)小明同学在测定一节干电池的电动势和内阻的实验时,为防止电流过大而损坏器材,电路中加了一个保护电阻R0,根据如图12所示电路图进行实验时, 图12 (1)电流表量程应选择________(填“0.6 A”或“3 A”),保护电阻应选用________(填“A”或“B”). A.定值电阻(阻值10.0 Ω,额定功率10 W) B.定值电阻(阻值2.0 Ω,额定功率5 W) (2)在一次测量中电压表的指针位置如图13所示,则此时的电压为________ V. 图13 (3)根据实验测得的5组数据所画出的U-I图线如图14所示.则干电池的电动势E=______ V,内阻r=________ Ω(小数点后保留两位). 图14 答案 (1)0.6 A B (2)1.20±0.01 (3)1.45±0.01 0.50±0.05 解析 (3)保护电阻可以看作电源内阻一部分,所以通过题图图象可知E=1.45 V,r+R0= Ω=2.50 Ω,所以内阻r=0.50 Ω. 变式6 (2017·宁波市九校期末联考)现有一特殊电池,它的电动势E约为9 V,内阻r约为40 Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50 mA.为了测量这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图15甲所示的电路进行实验,图中电流表的内阻RmA已经测出,阻值为5 Ω,R 为电阻箱,阻值范围0~999.9 Ω,R0为定值电阻,对电路起保护作用. 图15 (1)实验室备有的定值电阻R0共有以下几种规格: A.10 Ω B.50 Ω C.150 Ω D.500 Ω 本实验选用哪一种规格的定值电阻最好________. (2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了图乙所示的图线,则根据该同学作出的图线可求得该电池的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω. 答案 (1)C (2)10 45 解析 (1)电池允许输出的最大电流为50 mA,故回路最小电阻为=180 Ω,电源内阻与电流表内阻的和约为45 Ω,所以应选择阻值为150 Ω的定值电阻,故C正确.(2)根据闭合电路的欧姆定律I=可得=(R+R0)+,根据题图乙中图线的斜率和截距可得=0.1 V-1,=5 A-1,解得E=10 V,r=45 Ω. 1.(2017·丽水市普通高中质量监控)(1)如图1为多用电表的示意图,其中S、K、T为三个可调节的部件,现用此电表测量一阻值约为2 000 Ω的定值电阻,某些操作步骤如下: 图1 ①调节部件________(选填“S”或“T”),使电表指针停在电流“0”刻度位置; ②将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,笔尖相互接触,调节部件________(选填“S”或“T”),使电表指针停在欧姆“0”刻度位置. (2)多用电表调零后,用“×10”挡测量该电阻阻值,发现指针偏转角度很小,则下列说法和做法中正确的是________. A.这个电阻的阻值很小 B.这个电阻的阻值很大 C.为测得更准确些,应当换用“×1”挡,并且重新调零后进行测量 D.为测得更准确些,应当换用“×100”挡,并且重新调零后进行测量 答案 (1)①S ②T (2)BD 解析 (1)多用电表在使用前要调节调零螺丝,使电表指针停在电流“0”刻度位置;使用欧姆挡测电阻,首先要调节欧姆调零旋钮T,进行欧姆调零.(2)多用电表调零后,用“×10”挡测量该电阻阻值,发现指针偏转角度很小,说明读数过大,那么应该换用高挡位让指针指在中央刻度附近,换挡后必须重新进行欧姆调零,B、D正确,A、C错误. 2.在练习使用多用电表实验中,某同学使用多用电表来测量一个标有“220 V 40 W”字样的白炽灯的灯丝电阻,关于该实验,回答以下问题: (1)该同学在使用多用电表测灯丝电阻时,将红、黑表笔分别插在了负、正插孔,是否会影响测量结果?________(选填“会”或“不会”). (2)该同学采用“×100”挡对此灯泡灯丝电阻进行测量,操作过程完全正确,则实际测量时,电表指针应该会指在图2中________(选填“a”“b”或“c”)位置. 图2 答案 (1)不会 (2)c 解析 (1)虽然红、黑表笔插入位置不对,但是对于测量电阻不会有影响.(2)灯泡的额定电阻为RL==1 210 Ω,用欧姆表测量电阻是“冷测量”,此时的电阻值比灯泡电阻的额定值要小得多,所以位置c正确. 3.(2017·温州市期末)(1)某同学用多用电表测量灯泡的电阻,以下是该同学实验过程中的主要操作步骤: A.将“选择开关”置于如图3甲所示的位置 B.将红、黑表笔短接,调节电阻调零旋钮,进行欧姆调零 C.如图乙所示,把两表笔接触灯泡上的两点进行测量,表盘指针示数为0 D.记下读数,把“选择开关”置于交流电压最高挡,实验完毕 请你指出,该同学在________(选填“A”“B”“C”“D”)步骤中的操作是错误的. 图3 (2)该同学改正不当操作,若选择开关处在甲图所示位置,按正确使用方法测量灯泡的电阻Rx,指针位于图丙所示位置,则Rx=________ Ω. 答案 (1)C (2)70 4.(2017·丽水、衢州、湖州9月联考)在“测量干电池的电动势和内阻”实验中: (1)某小组用如图4所示的实验器材进行实验,其中部分实验电路已经连接,请用细线代替导线,完成实物电路连接. 图4 (2)连接好电路,闭合开关,开始实验.测量某组数据时,电压表指针如图5所示,读数为________V. 图5 (3)该小组正确规范操作以后将数据记录在如下表格中,组内小刚利用第1组和第5组数据计算出两节干电池的电动势和内阻,其中内阻r=________Ω;小亮用描点法作出U-I 图线,根据图象得到电源电动势和内阻,你认为谁的做法更为合理________(填“小刚”或“小亮”). 数据 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组 电压/V 2.50 2.18 2.00 1.80 1.50 电流/A 0.11 0.19 0.23 0.27 0.36 答案 (1)如图所示 (2)1.78~1.80 (3)4 小亮 5.(2017·嘉兴市期末测试)在“测定电池的电动势和内阻”实验中: (1)某同学用多用电表粗测一节干电池的电动势,选择开关应置于合适位置,下列符合要求的是________(选填“A”或“B”). (2)该同学根据图6甲中的电路原理图将实验仪器连接成如图乙所示的实验电路,其中a、b、c、d四根导线中连接错误的是________. (3)该同学利用正确的电路测得多组电流、电压值,并根据实验数据得到如图丙所示的U-I图线,由此可知该电池的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω. 图6 答案 (1)B (2)b (3)1.46 0.77(0.75~0.79) 解析 (1)题图A的电压表选择的是交流挡位,用来测交流电压,图A不符合题意;题图B用来测直流电压,且一节干电池电压大致为1.5 V,所以图B的量程合适.(2)b错误,电路图中,电压表测的是电池两端电压,实物图中,电压表测的是滑动变阻器两端的电压.(3)图线与纵轴截距为电池电动势,即1.46 V,图线斜率的绝对值等于电池内阻r= Ω≈0.77 Ω. 6.在“用电流表和电压表测定电池的电动势和内阻”实验中,某同学测得了七组数据(如下表). 1 2 3 4 5 6 7 U/V 1.22 1.02 0.88 0.60 0.63 0.51 0.48 I/A 0.2 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.0 (1)根据表中实验数据在图7中已描好点,试作出U-I图线; 图7 从图线中得出,电源电动势E=________V,内电阻r=______Ω. (2)若一位同学未画出图线,只选用其中两组U和I的数据,根据公式E=U1+I1r和E=U2+I2r算出E和r,这样做可能得出误差很大的结果,则他选用其中第______组和第______ 组数据时算得的结果误差较大. 答案 (1)见解析图 1.60 1.45 (2)4 7 解析 (1)根据坐标系内描出的点作出图象如图所示: 由图示图象可知,电源的U-I图线与纵轴交点坐标值为1.60,则电源电动势为:E=1.60 V, 电源内阻:r=||= Ω≈1.45 Ω; (2)由(1)中图象可知,第4组与第7组实验数据偏离图线最远,应用这两组数据列方程算出的电动势与内阻误差较大. 7.某同学要测量一节干电池的电动势和内阻,实验器材仅有一个电压表(内阻很大)、一个电阻箱、一个开关和导线若干,该同学按如图8所示电路进行实验,测得的数据如表所示. 图8 实验次数 1 2 3 4 5 R/Ω 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 U/V 1.00 1.19 1.27 1.31 1.35 /A 0.50 0.30 0.21 0.16 0.13 (1)根据表中提供的数据,若利用图象确定电池的电动势和内阻,则应作________图象. A.U- B.R-U C.R- D.-U (2)根据(1),利用测得的数据,在图9坐标纸上画出适当的图线. 图9 (3)由(2)中作出的图象可知,该电池的电动势E=________ V,内阻r=________ Ω. 答案 (1)A (2)见解析图 (3)1.48 0.96 解析 (1)由闭合电路欧姆定律可知E=U+r,所以有U=E- r,则应作U-图象,可得到一条倾斜直线,故选A. (2)描点连线时,应让尽可能多的点落在直线上,如图所示. (3)由闭合电路欧姆定律可知图线与纵坐标轴的交点为电动势E=1.48 V,图线斜率的绝对值大小为内阻大小r=0.96 Ω.查看更多