【物理】2020届一轮复习人教版实验练习使用多用电表学案

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【物理】2020届一轮复习人教版实验练习使用多用电表学案

实验十一练习使用多用电表 ‎◆ 注意事项 ‎1.表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔,注意电流的实际方向.‎ ‎2.区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度左侧的“‎0”‎位置,调整的是表盘下边中间的定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“‎0”‎位置,调整的是欧姆挡的 调零旋钮.‎ ‎3.测电压时,多用电表应与被测元件并联;测电流时,多用电表应与被测元件串联.‎ ‎4.测量电阻时,每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零.‎ ‎5.由于欧姆表盘难于估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应量程的倍率.‎ ‎6.使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆.‎ ‎7.测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表.‎ ‎8.如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出.‎ ‎9.在研究二极管的单向导电性时,切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器,不能只连接一个二极管,否则极易烧坏二极管.‎ ‎◆ 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,使指针指中值附近.‎ ‎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.‎ 热点一多用电表的原理及使用 ‎[典例赏析]‎ ‎[典例1](2017·全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池;R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头G的满偏电流为250 μA,内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1 V挡和5 V挡,直流电流1 mA挡和2.5 mA挡,欧姆×100 Ω挡.‎ ‎ (1)图(a)中的A端与________________(填“红”或“黑”)色表笔相连接.‎ ‎(2)关于R6的使用,下列说法正确的是________(填正确答案标号).‎ A.在使用多用电表之前,调整R6使电表指针指在表盘左端电流“‎0”‎位置 B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“‎0”‎位置 C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 ‎(3)根据题给条件可得R1+R2=________Ω,R4=________Ω.‎ ‎(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时B端是与“‎1”‎相连的,则多用电表读数为________________;若此时B端是与“‎3”‎相连的,则读数为________________;若此时B端是与“‎5”‎相连的,则读数为________________.(结果均保留三位有效数字)‎ ‎[解析](1)与欧姆表内电源正极相连的是黑表笔.‎ ‎(2)R6是可变电阻,它的作用就是欧姆表调零的作用,也就是使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“‎0”‎位置.‎ ‎(3)换挡开关接2时,是量程较小的电流表,所以 R1+R2==160 Ω;‎ 换挡开关接4时,是量程较小的电压表,这时表头与R1、R2并联组成新表头,新表头的内阻 r==120 Ω,新表头的量程是1 mA,所以R4=-r= Ω-120 Ω=880 Ω ‎(4)某次测量时该多用电表指针位置如题图(b)所示.若此时B端是与“‎1”‎连接的,此时多用表是量程为2.5 mA的电流表,则多用电表读数为1.47 mA;若此时B端是与“‎3”‎连接的,此时多用表是欧姆×100 Ω挡,则读数为1.10×103 Ω;若此时B端是与“‎5”‎连接的,量程为5 V电压表,则读数为2.95 V.‎ ‎[答案](1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA1.10×103 Ω2.95 V 多用电表的读数技巧 ‎1.欧姆表的读数 ‎(1)选用“×1 Ω”倍率时,要估读到下一位,其余情况都不用估读.‎ ‎(2)电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积.‎ ‎2.测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.2、5、0.5时,不用估读到下一位.‎ ‎[题组巩固]‎ ‎1.(2019·绍兴模拟)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).‎ ‎(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.‎ 解析:(1)使用多用电表测电压时,应该先机械调零,然后选择适当的挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),待示数稳定后读数即可,故B正确,A、C、D错误.‎ ‎(2)甲所示插座的电压为220 V交流电源,所以应把多用电表的选择开关打到如题图乙所示的H位置.‎ ‎(3)根据电表指针可知,插座的电压为U=200 V.‎ 答案:(1)B(2)H(3)200‎ ‎2.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(a)所示,若选择开关拨至“×‎1”‎挡,则测量的结果为________;若选择开关拨至“50 mA”挡,则测量结果为________.‎ ‎(2)多用电表测未知电阻阻值的电路如图(b)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关系图象如图(c)所示,则该图象的函数关系式为________________________________________________________________.‎ ‎(3)下列根据图(c)中I-Rx图线做出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大右小 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.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密右疏 D.测量中,当Rx的阻值为图(c)中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧 解析:(1)在使用多用电表测量时,指针的位置如图(a)所示,若选择开关拨至“×1”挡,按照最上面刻度读数,则测量的结果为18.0×1 Ω=18.0 Ω;若选择开关拨至“50 mA”挡,按照中间刻度读数,则测量结果为23.0 mA.‎ ‎(2)由闭合电路欧姆定律,得I=.‎ ‎(3)因为函数图线是非线性变化的,所以欧姆表的刻度是不均匀的.欧姆表的示数左大右小是因为电流随待测电阻阻值的增大而减小,选项A错误.‎ 答案:(1)18.0 Ω23.0 mA (2)I=(3)BCD 热点二用多用电表判断电路故障 ‎[典例赏析]‎ ‎[典例2]某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值12 V的蓄电池为电源,导线及其接触完好.维修人员使用已调好的多用表直流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.‎ ‎(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图乙所示,读数为________V,说明________正常(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯).‎ ‎(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是_______(选填:蓄电池、保险丝、开关、小灯).‎ ‎[解析](1)多用电表调至50 V量程,接a c两点测量的是电源两端的电压,读数为11.5 V,可见蓄电池完好.‎ ‎(2)断开开关,电压表指针不偏转,表明电压表被断路,开关闭合后,读数不变,表明蓄电池、保险丝、开关和多用表能组成完好回路,开关和保险丝无问题,发生故障的是小灯,小灯断路.‎ ‎[答案](1)11.5(11.2~11.8之间的值均可)蓄电池 (2)小灯 使用多用电表检测故障的两点注意事项 ‎1.多用电表中的电压挡的量程应大于电源电动势.‎ ‎2.使用多用电表判断电路故障时,应采用“试触法”防止损坏电表.‎ ‎[题组巩固]‎ ‎3.在测定金属丝电阻率的实验中,某同学连接如图所示.闭合开关后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):‎ ‎(1)若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是________(填“待测金属丝”、“滑动变阻器”或“开关”).‎ ‎(2)若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障.先将选择开关旋至________挡(填“欧姆×‎100”‎、“直流电压10 V”或“直流电流2.5 mA”),再将________(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱.把另一支表笔依次接b、c、d接线柱.若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是________、________、________.‎ 解析:(1)电流表示数为零,说明电路断路,由于电压表示数为E,说明电压表两端与电源相连,因而是待测金属丝断路.‎ ‎(2)判断电路故障问题,应利用多用电表的直流电压挡,电流应从多用电表的红表笔流入,因而红表笔应与a接线柱相连.当只有滑动变阻器断路时,若黑表笔接b,多用电表不能与电源形成闭合回路,示数为零,若黑表笔接c或d,多用电表与电源两极相连,示数为电源电动势E.‎ 答案:(1)待测金属丝(2)直流电压10 V红0EE ‎4.(1)某同学按如图所示的电路图连接元件后,闭合开关S,发现A、B灯都不亮.该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障.检查前,应将开关S________(选填“闭合”或“断开”)‎ ‎(2)若(1)中同学检查结果如下表所示,由此可以确定________.‎ 测试点 b、f b、e b、d d、e 多用电表示数 无穷大 无穷大 ‎500 Ω 无穷大 A.灯A断路 B.灯B断路 C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路 解析:(1)用欧姆挡检查电路需将电路断开.‎ ‎(2)b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路,b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路,d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路,b、d间电阻有一定的数值,说明b、d间没有断路,所以断路在d、e之间.‎ 答案:(1)断开(2)D 热点三用多用电表探索黑箱内的电学元件 ‎[典例赏析]‎ ‎[典例3]如图甲所示为一黑箱装置,黑箱内有由两节干电池和几个电阻等元件组成的电路,a、b为黑箱的两个输出端,a端连接黑箱内电池的正极.‎ ‎(1)为了探测黑箱,某同学准备进行以下几步测量:‎ ‎①用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻.‎ ‎②用多用电表的直流电压挡测量a、b间的输出电压.‎ ‎③用多用电表的直流电流挡测量a、b间的输出电流.‎ 你认为以上测量中不妥的有__________(填序号),理由是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________.‎ ‎(2)若他用多用电表测其电阻,已经调零且选择开关指向欧姆挡“×‎10”‎挡位,发现指针的偏转角度太大.这时他应将选择开关换成欧姆挡的“________”挡位(选填“×‎100”‎或“×‎1”‎);调零后测量,其表盘及指针所指位置如图乙所示,则a,b间的电阻为________ Ω.‎ ‎(3)黑箱内的电路可看成一个“等效电源”,a、b是等效电源的两极,为了测定这个等效电源的电动势和内阻,该同学设计了如图丙所示的电路,调节滑动变阻器的阻值,记录下电压表和电流表的示数,并在方格纸上建立了U-I坐标系,根据实验数据画出了坐标点,如图丁所示.请你做进一步处理,并由图求出等效电源的电动势E=________ V,内阻r ‎=________ Ω.‎ ‎[解析](1)①用欧姆挡不能直接测量带电源电路的电阻;③用电流挡直接测量可能会造成电源短路.‎ ‎(2)多用电表用欧姆挡测量时,如果指针偏转角度太大,说明所测电阻的阻值小,应当选用小量程进行测量;图中所示读数为12 Ω.‎ ‎(3)如图所示,作出伏安特性曲线,图线与“U”轴的交点表示电源的电动势E,约为1.45 V;图线的斜率表示等效电源的内阻,取纵坐标为1.45 V和1.15 V的两个点,则r===0.75 Ω.‎ ‎[答案](1)①③理由见解析(2)×112‎ ‎(3)1.45(±0.02)0.75(±0.03)‎ ‎[题组巩固]‎ ‎5.在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、并联电路,黑箱面板上有三个接线柱1、2和3.用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1 Ω,2、3接线柱之间的电阻为1.5 Ω,1、3接线柱之间的电阻为2.5 Ω.‎ ‎(1)在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式;‎ ‎(2)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻为________Ω.‎ 解析:(1)根据已知1、2间电阻为1 Ω,2、3间电阻为1.5 Ω,1、3间电阻为2.5 Ω,可画出电阻的连接方式如下:‎ ‎(2)若将1、3用导线连接起来,则等效电路图为:‎ 故R12=Ω=0.6 Ω.‎ 答案:(1)见解析(2)0.6‎ ‎6.如图甲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.‎ ‎(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“‎0”‎刻度线处,应先调整图乙中多用电表的______(选填“A”、“B”或“C”).‎ ‎(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乙所示.‎ 请将记录表补充完整,并在黑箱图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 解析:(1)多用电表使用前应进行机械调零,机械调零装置为A.‎ ‎(2)使用多用电表进行测量时,为保证电表不被损坏往往要进行试触,即让两表笔进行短暂接触,观察指针偏转情况,若持续接触则有可能损坏电表.‎ ‎(3)黑箱中无电源且每对接点间正、反阻值相等,由多用电表读数可知所缺数据为5.0 Ω,由a、b间电阻为5 Ω,a、c间为10 Ω,b、c间为15 Ω知,电路为a、b间5 Ω的电阻与a、c间10 Ω电阻串联而成,电路图如图所示.‎ 答案:(1)A (2)短暂 (3)5.0图见解析 热点四拓展创新实验 ‎[核心提炼]‎ 创新点分析 通过研究近几年的高考题可以看出,对多用电表的读数和使用考查频率较大,有时也会考查多用电表的构造和原理、多用电表内阻的测量等.‎ 命题 视角 视角1考查多用电表的读数 视角2考查多用电表的使用 视角3考查多用电表的原理 视角4测量多用电表的内电阻 视角5用多用电表探测黑箱内的电学元件 ‎[典例赏析]‎ ‎[典例4]小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D,设计了如图甲所示电路进行实验探究,请按要求回答问题:‎ ‎(1)小明按图甲连接好电路,闭合开关S,将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端,发现起始阶段电压表的示数逐渐增大,后续阶段电压表示数保持6 V不变,若D为电阻元件,则该过程中它的电阻值的变化情况可能是________.‎ A.阻值一直为0‎ B.阻值先不变,后阶段变小 C.阻值恒定且远大于R2‎ D.阻值先不变,后阶段变大 ‎(2)根据元件D铭牌上的部分信息,小明从网络获知该元件为稳压二极管,它有正负极之分,在电路中当D的正极接高电势时,其i-u图线如图乙中OC所示,当D 的负极接高电势时,其i-u图线如图乙中OAB所示,其中AB段为D的稳压工作区,由此可判断图甲中D的黑色端是它的________极(填“正”或“负”).‎ ‎(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究,图丙中虚线框端是其内部等效电路,已知电源电动势E=9 V,电表满偏电流Ig=3 mA.实验时小明先进行欧姆调零,则调零后多用电表内部总电阻为________Ω;调零后按图丙连接元件D进行测量,若D恰好处于稳压工作区,则此时测得元件D的阻值应为________Ω.‎ ‎[解析](1)因在滑片移动过程中,发现起始阶段电压表的示数逐渐增大,后续阶段电压表示数保持6 V不变,则知元件阻值先不变,后阶段变小,故B正确.‎ ‎(2)结合第(1)问中所给条件,可知D元件黑色端为负极.‎ ‎(3)由R总=,解得R总=3 000 Ω;D恰好处于稳压工作区时,其两端电压U=6 V,而U=,解得RD=6 000 Ω.‎ ‎[答案](1)B(2)负(3)3 000(或3×103)6 000(或6×103)‎ ‎[跟踪训练]‎ ‎7.如图甲所示,数字多用电表是近来发展起来的高科技电子产品,它具有测量精度高、读数方便等许多独特的优点.以型号“DF‎930”‎普通数字多用电表为例,其电压挡所有量程内阻高达10 MΩ以上,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧.‎ 现有一块型号为“DF930”的数字多用电表,用它来测量一只电池的电动势和内电阻.提供的其他测量器材还有:一只滑动变阻器R(0~30 Ω),两只开关,导线若干.‎ 实验要求:利用这些器材,尽量采用最简单的测量方法,分两步进行.首先测量电动势,待电动势测定之后再测量其内电阻.现按图乙连接好测量电路.‎ 操作步骤:‎ ‎(1)将数字多用电表选择开关置于________挡,选择合适的量程,断开开关________,闭合开关________,记录表的示数,然后反复测量多次,取平均值并记为a.‎ ‎(2)将数字多用电表选择开关置于________挡,选择合适的量程,断开开关________,闭合开关________,记录表的示数,记为b,紧接着进行以下的操作:将选择开关置于________挡,选择合适的量程,然后同时闭合开关S1和S2,记录表的示数并记作c,把b和对应的c作为一组数据记录下来,然后反复测量多次,得到多组数据.‎ ‎(3)________即为干电池的电动势.(填“a”“b”或“c”)‎ ‎(4)干电池的内电阻的表达式r=________(用a、b、c 表示),将步骤(2)测得的数据代入公式,求出r的平均值,即为干电池的内电阻.‎ 解析:(1)为了测电源的电动势,需将选择开关置于电压挡,断开开关S1,闭合开关S2,此时电表示数为电源的电动势E,即E=a.‎ ‎(2)测量外电阻需要将电路断开测量,故断开S2,选择开关应置于欧姆挡,闭合S1,此时电表示数为变阻器接入电路的阻值R,即R=b;为测电源的路端电压,选择开关应置于电压挡,此时电表示数即为电源的路端电压U,U=c.‎ ‎(3)由(1)知a即为干电池的电动势.‎ ‎(4)由闭合电路欧姆定律E=U+r,即a=c+r,得r=.‎ 答案:(1)电压S1S2(2)欧姆S2S1电压 ‎(3)a (4)
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