2020学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 1 学习使用多用电表导学案 沪科版选修3-1

2020学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 1 学习使用多用电表导学案 沪科版选修3-1

第3章 从电表电路到集成电路 ‎ 学案1　学习使用多用电表 ‎[目标定位] 1.认识多用电表及其表盘，了解使用多用电表前应注意的事项.2.会用多用电表测直流电压、直流电流及导体的电阻.3.会用多用电表判断晶体二极管的极性.‎ 一、认识多用电表 ‎1.多用电表是一种可以测量电流、电压以及电阻等多个电学量的仪器.‎ ‎2.构造：由表头、电路板和旋钮组成.(1)电表表头是由一个小量程的电流表和电路元件组成的.(2)面板的上半部为表盘，分别标有电压、电流和电阻的刻度线，用于读取这些电学量的测量值.(3)面板中央的定位螺丝用于调节指针的“‎0”‎位.(4)面板下半部中间的旋钮是功能选择开关，周围标有各种测量功能及量程.‎ 二、用多用电表测量直流电压 ‎1.将功能选择开关旋到直流电压挡.‎ ‎2.根据待测电压的估计值选择量程.如果难以估测待测电压值，应按照从大到小的顺序，先将功能选择开关旋到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量.‎ ‎3.测量时，用红、黑表笔使多用电表跟小灯泡H并联，注意应使电流从“＋”插孔流入多用电表，从“－”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图1所示.‎ 图1‎ ‎4.根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数.‎ 三、用多用电表测量直流电流 ‎1.选择直流电压挡合适的量程.‎ ‎2.将被测电路导线卸开一端，把多用电表串联在电路中，让电流从“＋”插孔流入多用电表.‎ ‎3.根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数.‎ 四、用多用电表测量导体的电阻 ‎1.机械调零：欧姆表在使用前，应检查指针是否停在刻度线左端“‎0”‎位置.如果没有停在“‎0”‎位置，要用螺丝刀轻轻转动机械调零旋钮使指针指在“‎0”‎.‎ ‎2.将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔.‎ ‎3.选挡：一般欧姆表都有多个挡位，测量时要进行合理选挡，使指针在中值刻度附近.‎ ‎4.电阻调零：将红、黑表笔短接，调节电阻调零旋钮，使指针指向右端电阻零刻度处.‎ ‎5.测量：将待测电阻与别的元件断开，一定不要用手接触表笔的金属端，将红、黑表笔接到被测电阻两端进行测量.‎ ‎6.读数：用指针示数乘以相应的倍率，即得待测电阻的阻值.‎ ‎7.若需要测量新的电阻需要重新进行电阻调零.‎ ‎8.实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将功能选择开关旋转到交流电压挡的最大量程或“off”处，长期不用时，应将多用电表中的电池取出.‎ 五、判断晶体二极管的正负极 ‎1.由二极管的正向电阻小，反向电阻大的特性可以判断出它的正负极.‎ ‎2.测正向电阻：将选择开关旋至低倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的正向电阻.‎ ‎3.测反向电阻：将选择开关旋至高倍率(填“低倍率”或“高倍率”)的欧姆挡，将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正 极，把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率，即为二极管的反向电阻.‎ 一、多用电表的使用 例1　如图2所示为多用电表的示意图，试回答下列问题：‎ 图2‎ ‎(1)当选择开关位置旋至“mA”挡中的“‎10”‎挡位时，则测量的是__________________.‎ ‎(2)当选择开关位置旋至“V”挡中的“‎50”‎挡位时，则测量的是____________________.‎ ‎(3)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×‎100”‎挡位时，则测量的是_________________.‎ ‎(4)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×‎100”‎挡位时，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么正确的操作步骤依次是：①________，②________，③________.‎ ‎(5)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量，电流都应该是从________表笔经“________”插孔流入电表.‎ 解析　当多用电表的选择开关置于相应的物理量区域时，则多用电表就可以测量该量，开关所指的数值就是所测量的量程，需要注意的是：由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同，当选择开关在测电阻区域时，对应的数值是倍率，而不是量程.当然，倍率越大，测量的电阻也就越大；倍率越小，测量的电阻就越小.由于测电阻是根据闭合电路的欧姆定律，每次换挡位时，都会改变闭合电路的阻值，因此换挡位后必须进行欧姆调零.多用电表在测量时，红表笔要插入“＋”插孔，黑表笔要插入“－”插孔，这样，在测量电路中，电流应从红表笔流入或红表笔接电势高的点.‎ 答案　(1)量程为0～10 mA的直流电流　(2)量程为0～50 V的直流电压　(3)电阻大小等于读数×100　(4)①换挡位“×1 k”　②将表笔短接重新进行调零 ‎③将电阻与其他元件断开后进行测量　(5)红　＋‎ 例2　如图3所示为一可供使用的多用电表，S为选择开关，Q为欧姆调零旋钮.现在要用它测量两个电阻的阻值(图中未画电阻)，阻值分别约为R1＝60 Ω，R2＝470 kΩ.下面提出了在测量过程中一系列可能的操作，请你选出尽可能准确地测定各阻值和符合多用电表安全使用规则的各项操作，并且将它们按合理顺序填写在后面的横线上.‎ 图3‎ A.旋动S尖端对准电阻挡×1 k B.旋动S尖端对准电阻挡×100‎ C.旋动S尖端对准电阻挡×10‎ D.旋动S尖端对准电阻挡×1‎ E.旋动S尖端对准off挡 F.将两表笔分别接到R1的两端，读出R1的阻值，随后立即断开 G.将两表笔分别接到R2的两端，读出R2的阻值，随后立即断开 H.两表笔短接，调节Q使表针对准电阻挡刻度盘上的0，随后立即断开 所选操作及其顺序应为________.(操作步骤可以重复选用)‎ 解析　用多用电表测量电阻时，量程的选择应使指针指在中央附近，由表盘中值电阻为150可知，测R1的电阻时，应选“×1”挡；测R2的电阻时，应选“×1‎ ‎ k”挡，并且在每次选定量程后，都必须将两表笔短接，进行欧姆调零，所以题目中所给操作H需重复选用.在测量过程中对R1与R2测量的先后没有什么限制，但测量完毕后，功能选择开关必须旋离电阻挡，拨至交流(V)最高挡或“off”挡，所以合理的操作及顺序为AHGDHFE或DHFAHGE.‎ 答案　AHGDHFE或DHFAHGE 二、多用电表的读数 例3　如图4所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×‎100”‎的电阻挡测电阻时，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.‎ 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.‎ 答案　 (1)1.5×103　×1 k　(2)30.8(30.7～30.9都正确)　154　(3)6.2‎ 三、用多用电表测量二极管的反向电阻 例4　某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻.完成下列测量步骤：‎ ‎(1)检查多用电表的机械零点.‎ ‎(2)将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将选择开关拨至电阻挡适当的量程处.‎ ‎(3)将红、黑表笔________，进行欧姆调零.‎ ‎(4)测反向电阻时，将________表笔接二极管正极，将________表笔接二极管负极，读出电表示数.‎ ‎(5)为了得到准确的测量结果，应让电表指针尽量指向表盘________(填“左侧”“右侧”或“中央”)，否则，在可能的条件下，应重新选择量程，并重复步骤(3)、(4).‎ 解析　用多用电表测二极管的反向电阻，应将黑表笔接二极管的负极.选择欧姆挡位后应将红、黑表笔短接进行欧姆调零，使指针指在最右端零位.为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央.测量完毕后，应将选择开关指向“off”挡.‎ 答案　(3)短接　(4)红　黑　(5)中央 ‎ 多用电表的构造 红、黑表笔的接法 多用电表 多用电表测电压、电流、电阻 量程的选择 判断二极管的极性 ‎1.(多用电表的使用)关于多用电表的使用，下列说法正确的是(　　)‎ A.测电流、电压时将多用电表并联在电路中 B.测电流、电压时，应使电流由红表笔经“＋”插孔流入电表 C.测电阻时，应将选择开关置于合适的倍率挡 D.只用多用电表判断二极管的极性时，应将选择开关置于直流电压挡 答案　BC ‎2.(多用电表测电阻)甲、乙两同学使用多用电表欧姆挡测同一个电阻时，他们都把选择开关旋到“×‎100”‎挡，并能正确操作.他们发现指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“×1 k”挡，乙把选择开关旋到“×‎10”‎挡，但乙重新调零，而甲没有重新调零.则以下说法正确的是(　　)‎ A.甲选挡错误，而操作正确 B.乙选挡正确，而操作错误 C.甲选挡错误，操作也错误 D.乙选挡错误，而操作正确 答案　D 解析　在使用多用电表的欧姆挡时一定要先进行欧姆调零，再测量；同时为了减小误差，要尽量使指针指在中间刻度附近，即要合理地选择倍率.‎ ‎3.(多用电表的读数)如图5所示为一多用电表表盘.‎ 图5‎ ‎(1)如果用直流10 V挡测量电压，则读数为________ V.‎ ‎(2)如果用直流100 mA挡测量电流，则读数为_______________________________ mA.‎ ‎(3)如果用×100挡测电阻，则读数为________ Ω.‎ 答案　(1)6.6　(2)66　(3)800‎ 解析　电压、电流读数时用中间刻度线，电压挡读数为6.6 V，电流挡读数为66 mA，欧姆挡读数用上面刻度线，读数为800 Ω.‎ 题组一　多用电表的使用 ‎1.在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若(　　)‎ A.双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大 B.测量时发现指针偏转角度过小，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 答案　D ‎2.关于多用电表表盘上的刻度，下列说法正确的是(　　)‎ A.直流电流刻度和直流电压刻度都是均匀的，可以共用一个刻度 B.电阻刻度是不均匀的 C.交流电压刻度是不均匀的 D.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度相对应 答案　ABD 解析　电流表与电压表是通过改变流过表头的电流来测量电流与电压的，其指针的偏转角度是与电流或电压的大小成正比的，故A正确，C错误；而多用电表电阻挡内的电流与待测电阻之间是非线性关系，即刻度是不均匀的，故B正确；电阻挡的零刻度对应的是表头的满偏电流，即与直流电流的最大刻度相对应，故D正确.‎ ‎3.在练习使用多用电表的实验中，某同学连接的电路如图1所示.‎ 图1‎ ‎(1)若旋转选择开关，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，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是________的电阻；‎ ‎(3)若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压.‎ 答案　(1)R1　(2)R1和R2串联　(3)R2(或电源)‎ ‎4.用多用电表欧姆挡“×‎100”‎测试三只晶体二极管，其结果依次如图2中的①、②、③所示.由图可知，图________中的二极管是完好的，该二极管的正极是________端.‎ 图2‎ 答案　②　a 解析　二极管的特性是：正向电阻很小，反向电阻极大.由题图可知，图②中的二极管是好的，由于电流由a流向b时二极管的电阻很小，故二极管的正极是a端.‎ 题组二　多用电表的读数 ‎5.一多用电表的工作状态如图3所示，则此时的测量值为________，如果选择开关指在底部250挡，则此时的测量值为________，选择开关指在底部10挡的测量值应该是________，选择开关指在左侧100挡处测量值应该为________，如果指在左侧10挡处测量值应该为________，在测量电阻时，要想使指针向左侧偏转一些，应该把选择开关换用________的挡位(填“更大”或“更小”)，而在换挡之后重新测量之前要再次进行________.‎ 图3‎ 答案　4 Ω　200 V　8 V　80 mA　8 mA　更小　欧姆调零 解析　题图中选择开关指在欧姆表×1挡，仔细观察指针指的刻度附近可以知道，两个刻度表示1 Ω，可以读出示数为4，电阻值为4×1 Ω＝4 Ω.当选择开关指在底部250挡时测的是直流电压，且量程为250 V，应该读中间均匀刻度线，可选0～250这组数值来读，读得电压为200 V.选择开关指在底部10挡时测的也是直流电压，且量程为10 V.可选0～10这组数值来读，读得电压为8 V.选择开关指在左侧100挡时测的是直流电流，且量程为100 mA，也应读中间均匀刻度线，可选0～10这组数值来读，读得电流为8×10 mA＝80 mA.选择开关指在左侧10挡时测的是直流电流，且量程为10 mA.可选0～10这组数值来读，读得电流为8 mA.在测量电阻时，要想使指针向左侧偏转一些，即使电阻在盘上的指示值大一些，应该把选择开关换选更小的挡位，而在换挡之后重新测量之前要重新进行欧姆调零.‎ ‎6.多用电表的示意图如图4所示.‎ 图4‎ ‎(1)当功能选择开关处于图中1位置时，测量结果为________；‎ ‎(2)当功能选择开关处于图中2位置时，测量结果为________；‎ ‎(3)当功能选择开关处于图中3位置时，测量结果为________；‎ ‎(4)以上三种测量中，电流都应该从__________(填“红”或“黑”)表笔经__________(填“ ＋ ”或“―”)插孔流入多用电表.‎ 答案　(1)3.2 mA　(2)16.0 V　(3)3.2×104 Ω ‎(4)红　＋‎ 解析　当功能选择开关处于图中1位置时，为电流10‎ ‎ mA挡，按照刻度盘中间刻度读数，测量结果为3.2 mA；当功能选择开关处于图中2位置时，为电压50 V挡，按照刻度盘中间刻度读数，测量结果为16.0 V；当功能选择开关处于图中3位置时，为欧姆×1k挡，按照刻度盘上部刻度读数，测量结果为32×1 kΩ＝3.2×104 Ω；以上三种测量中，电流都应该从红表笔经“＋” 插孔流入多用电表.‎ 题组三　综合题组 ‎7.为确定某电子元件的电气特性，做如下测量.‎ ‎(1)用多用表测量该元件的电阻，选用“×‎100”‎倍率的电阻挡测量，发现多用表指针偏转过大，因此需选择________(填：“×‎10”‎或“×1k”)倍率的电阻挡，并先________再进行测量，多用电表的示数如图5所示，测量结果为________Ω.‎ 图5‎ ‎(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用表、开关及若干导线连接成如图6所示电路.添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性.‎ 图6‎ 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，并先欧姆调零后再进行测量，多用电表的示数如题图所示，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　欧姆调零　70‎ ‎(2)电路如图所示　直流电压10 V ‎8.如图7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.‎ 图7‎ ‎(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8中多用电表的______(选填“A”“B”或“C”).‎ 图8‎ ‎(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8所示.‎ 请将记录表补充完整，并在图7中画出一种可能的电路.‎ 两表笔接的接点 多用电表的示数 a、b ‎________Ω a、c ‎10.0 Ω b、c ‎15.0 Ω 答案　(1)A　(2)短暂　(3)5.0　电路如图所示 ‎9.用如图9所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量：‎ 图9‎ ‎(1)旋动部件________，使指针对准电流的“‎0”‎刻线.‎ ‎(2)将K旋转到电阻挡“×‎100”‎的位置.‎ ‎(3)将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”).‎ ‎(4)将两表笔分别与待测电阻相接，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，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量.‎ A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置 B.将K旋转到电阻挡“×‎10”‎的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 解析　用多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，用螺丝刀小心旋动指针定位螺丝S，使指针对准电流的“0刻线”.然后旋动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零电阻的旋钮T，使指针对准满偏刻度(即电阻的“0刻线”)，接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值.若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位，例如，本题就要从“×100”挡位更换到“×1 k”挡位.‎ 答案　(1)S　(3)T　0刻线　(4)ADC