备战2020年高考物理实验专题复习《用多用电表探测黑箱内的电学元件》(解析版)

专题十六电学实验高考物理试题中，实验是必考内容，且近年来越来越受到重视．高考实验题除了对教材原有学生实验进行考查外，还把考查内容延伸到演示实验中，甚至拓展到迁移类实验、应用性实验、设计性实验以及“研究性学习”类实验．要求学生利用所学知识，对实验仪器或实验方法重组，将教材中的学生实验和演示实验的实验原理、实验方法迁移到情景新颖的实验中去．高考物理实验题具有以下几个特点：1．重视对实验操作能力的考查．如实验步骤的排序、纠错；实验器材的选择，包括滑动变阻器、电阻箱、电表量程的选择；实物连线和运用图象与表格分析处理实验数据；实验结论的总结及误差分析；实验方案的改进创新等．2．重视对基本仪器的读数、构造原理、重要实验方法及电学实验中的故障分析的考查，如游标卡尺、螺旋测微器、多用电表等的读数．3. 设计性实验是考查的热点．在近几年的各地高考中设计性的实验题比较多，此类实验能够综合考查考生创造性地应用已学知识、方法、原理，灵活处理陌生实验问题的能力，要求学生有较高的知识迁移能力、实验设计能力．4．电学实验在高中阶段所占比例较大，是实验考查的重点，各地高考实验题中必有电学实验题．对物理实验的考查通常是以独立题型出现，在高考中实验试题的命题一般是一个力学实验和一个电学实验．一个以考查演示实验或基本实验的基础实验知识、基本实验技能为主；另一个一般以考纲要求的基本实验为载体进行必要的改进和创新，考查考生对基本实验的理解能力、迁移能力和创新能力．预测高考电学实验题：以电流、电压的测量为基本测量的设计性电学实验，涉及实验电路和方法的设计、实验原理的迁移、实验器材的选择、电路实物连线及图象法处理实验数据等，分值较多，能力要求较高，命题形式可能为填空、选择性填空、电路图或实物连线、图象图表分析等．知识点一、测量读数类仪器使用1．电流表、电压表(1)电流表、电压表使用时量程选择的规则:根据被测电流或电压值的大小选择量程.测量时最好使指针偏转超过所选量程的2/3,至少超过1/2.在不知道被测电流或电压大小的情况下,应选用电表的较大量程,然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.(2)读数方法:读数时应使视线垂直于刻度盘表面.凡仪器最小刻度是10分度的,要求读到最小刻度后再往下估读一位(估读的这位是不可靠数字);凡仪器最小刻度不是10分度的,只要求读到最小刻度所在的这一位,不再往下估读.2．电阻箱电阻箱是按照各个数量级上指针的对应数值读数的,指针必须指向某一个确定的数值,不能在两个数值之间,因此电阻箱测量结果的各位读数都是从电阻箱上指针所指位置直接读出的,不再向下估读．如图所示的电阻箱的阻值为84580.2 Ω.3．多用电表(1)使用多用电表测电压、电流时，应根据选择的量程确定最小刻度值，然后读数．(2)使用欧姆挡时，注意以下几个方面：①用多用电表测电阻时,测量前应根据估计的阻值选用适当的挡位.由于欧姆挡刻度的非线性,使用欧姆挡测电阻时,表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常只使用表盘中间一段刻度范围为测量的有效范围,否则要变换倍率.②每更换一次倍率，都要重新进行欧姆调零.③由于欧姆挡表盘刻度不均匀,难于估读,测量结果只需取两位有效数字.计数时不要忘记乘上相应挡位的倍率.④测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开.⑤多用电表使用完毕后,应将选择开关拨离欧姆挡,旋至OFF挡或交流电压最高挡上.特别提醒：要区分开“机械零点”与“欧姆零点”：“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置．调整的是表盘下边中间的定位螺丝．“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．知识点二、电学实验1．电路设计及仪器选取原则正确地选择仪器和设计实验电路,有一定的灵活性,应遵循以下几个基本原则:(1)正确性．(2)安全性．(3)方便性．(4)精确性．2．“伏安类”实验中电流表的内、外接法【特别提醒】在R V、R A均不知的情况下,可采用试触法.如图所示,分别将a端与b、c接触,如果前后两次电流表示数比电压表示数变化明显,说明电压表分流作用大,应采用内接法;如果前后两次电压表示数比电流表示数变化明显,说明电流表分压作用大,应采用外接法.3．滑动变阻器的接法(1)若符合下列情况之一,则滑动变阻器必须接成分压式.①要求电表能从零开始读数;②要求电表能有较大的调节范围;③当待测电阻R x≫R(滑动变阻器的最大阻值)时.(2)当待测电阻R x≪R(滑动变阻器的最大阻值)时,既可接成分压式、也可接成限流式.知识点三、实验误差1．偶然误差和系统误差从性质和来源看,误差分为偶然误差和系统误差两种.(1)偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的误差.减小偶然误差的方法就是通过多次测量求平均值.(2)系统误差是由于仪器本身不精确,或实验方法粗略或实验原理不完善而产生的.要减小系统误差,必须校准仪器,或改进实验方法,或完善实验原理.2．有效数字(1)测量既然总有误差,测量的数值就只能是近似数,如“174.2 mm”最末的一位数字“2”是不可靠数字,但它仍有意义不能舍,因为它代表了一个大概数量关系,比如这里174.2与174.8相比是接近174还是175就显而易见了.像174.2 mm这种带一位不可靠数字的近似数字叫有效数字,有效数字的最后一位为误差所在位.在实验中,测量时要按有效数字的规则来读数.(2)确定有效数字时，应注意以下问题：①有效数字的位数与小数点的位置无关.有效数字的位数与单位无关.②关于“0”在有效数字中的特殊性:0在前时,从左往右数第一个不为零的数字才是有效数字.0在后时,计入有效数字.③乘方不算有效数字;比如3.020×10－3 m/s中的－3不是有效数字,10也不是.3．减小实验误差的方法(1)多次测量求平均值．(2)累积法．(3)图象法．知识点四、创新实验1.创新实验方案的设计,一般应遵循以下四条原则(1)科学性原则．(2)可靠性原则．(3)方便性原则．(4)准确性原则．2．设计性实验的设计思路知识点五、控制电路的设计技巧1．滑动变阻器控制电路的方式有分压式和限流式两种，下列几种情况必须选用分压式接法：(1)要求被控制电路的电流(或电压)从零开始可连续调节时(如：测绘导体的伏安特性曲线等实验)；(2)被控制电路的电阻R L远大于滑动变阻器的最大值R0时；(3)实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时；(4)若采用限流式接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电表或电器的额定值时．2．若测量电路电流或电压没有要求从零开始连续调节，只是小范围内测量，且被控制电路的电阻R L 与滑动变阻器的最大值R0接近或R L略小于R0，则应该采用限流式接法．测定电源的电动势和内阻实验必须采用限流式接法．知识点六、电学仪器的选择技巧电学实验器材和电路选择的原则是安全、精确和方便，器材的选择与实验所用的电路密切相关，因此在选择器材前首先要根据实验目的和实验原理设计测量精确、安全可靠、操作方便的实验电路，再根据实验电路的需要选择器材．具体如下：1．电源的选择：一般可以根据待测电阻的额定电流或额定电压选择符合需要的直流电源．2．电表的选择：一般根据电源的电动势或待测用电器的额定电压选择电压表；根据待测电流的最大电流选择电流表；选择的电表的量程应使电表的指针摆动的幅度较大，一般应使指针能达到半偏左右，以减小读数的偶然误差，提高精确度．3．变阻器的选择：所选用的变阻器的额定电流应大于电路中通过变阻器的最大电流，以确保变阻器的安全；为满足实验中电流变化的需要和调节的方便，在分压式接法中，应选用电阻较小而额定电流较大的变阻器，在限流式接法中，变阻器的阻值不能太小．高频考点一基本仪器使用与读数电学实验中的“两尺”与“三表”(1)游标卡尺(2)螺旋测微器(千分尺)读数方法：①测量值＝固定刻度读数＋0.01 mm×可动刻度读数(一定要估读)．②读数时，要注意固定刻度上半毫米刻度线是否已经露出．(3)电流表和电压表(4)多用电表(欧姆表)①使用a．机械调零：检查表针是否停在左端的“0”位置；b．选取适当倍率挡；c．欧姆调零：两表笔相接，检查表针是否停在右端的“0”位置；d．把两表笔分别与待测电阻两端相接，欧姆表的读数乘以倍率即被测电阻的阻值；e．实验结束后，将表笔拔出，并将选择开关旋至OFF挡或交流电压最高挡．②注意事项a．测量电阻时，待测电阻要与其他电路元件断开，两手不要接触待测电阻两端；b．选择好倍率挡后要进行欧姆调零，且每换一次倍率挡要“调零”一次；c．测量电阻时，若指针偏角过小，换较大倍率挡；若指针偏角过大，换较小倍率挡；d．读数＝示数×倍率．例1．下面各图均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度，图乙为20分度游标卡尺，图丙为10分度游标卡尺，它们的读数分别为__________；________；________.【解析】在图甲中，主尺读数为42 mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是50分度的，所以读数为42 mm＋5×0.02 mm＝42.10 mm；在图乙中，主尺读数为63 mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是20分度的，所以读数为63 mm＋6×0.05 mm＝63.30 mm；在图丙中，主尺读数为29 mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于卡尺是10分度的，所以读数为29 mm＋8×0.1 mm＝29.8 mm.【答案】42.10 mm63.30 mm29.8 mm【变式探究】如图所示为电压表和电流表的刻度盘示意图，指针位置分别如图甲、乙所示．(1)若使用的是0～3 V量程的电压表，读数为________V．若使用的是0～15 V量程的电压表，读数为________V.(2)若使用的是0～0.6 A量程的电流表，读数为________A．若使用的是0～3 A量程的电流表，读数为________A.【解析】对于电压表，当选取0～3 V量程时，每小格为0.1 V，读数为1.68 V，当选取0～15 V量程时，每小格为0.5 V，读数为8.4 V；对于电流表，当选取0～0.6 A量程时，每小格为0.02 A，读数为0.46 A，当选取0～3 A量程时，每小格为0.1 A，读数为2.30 A.【答案】(1)1.688.4(2)0.46 2.30【举一反三】(1)为了测量电阻，现取一只已经完成机械调零的多用电表，如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：①将K旋转到电阻挡“×100”的位置．②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件________(选填“C”或“D”)，使指针对准电阻的“0”刻度线．③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻，P的两端分别为a、b，指针指示位置如图甲所示．为使测量比较精确，应将选择开关旋到________(选填“×1”、“×10”、“×1 k”)的倍率挡位上，并重新调零，再进行测量．(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示，电源电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，R g 为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值R x的关系式为________；(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3 V的电压表内阻．该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1 k”的倍率挡，并将红、黑表笔短接调零后，应选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接．在进行了正确的连接、测量后，欧姆表的读数如图甲所示，读数为______ Ω，这时电压表的读数为如图乙所示．若该欧姆挡内阻为24 kΩ，则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为______V(计算结果保留两位有效数字)．【解析】(1)②将插入“＋”、“－”插孔的表笔短接，旋动部件D，使指针对准电阻的“0”刻度线；③指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换“×10”挡．(2)根据图乙，多用电表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，则有：I＝ER g＋R0＋R x＋r.(3)欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；欧姆表的读数为：30×1 kΩ＝30 kΩ，电压表的读数为：1.60 V．由题意知欧姆表的内阻为24 kΩ，与电压表的内阻30 kΩ串联，由欧姆定律可知：E＝I(R＋r)＝1.6030 000×(2.4×104＋3×104) V≈2.9 V.【答案】(1)D“×10”(2)I＝ER g＋R0＋R x＋r(3)A30 k 2.9高频考点二以测电阻为核心的电学实验1．最常用的电阻测量方法(1)“伏安法”有电压表、电流表且电表量程恰当时选择“伏安法”．(2)“安安法”电压表不能用或没有电压表的情形下，若知道电流表内阻，可以将电流表当作电压表使用，即选择“安安法”．(3)“伏伏法”电流表不能用或没有电流表的情况下，若知道电压表内阻，可以将电压表当作电流表使用，即选择“伏伏法”．(4)“伏安加R法”在运用伏安法测电阻时，由于电压表或电流表的量程太小或太大，为了满足安全、精确的要求，加保护电阻的方法就应运而生，“伏安加R法”又叫做“加保护电阻法”．(5)滑动变阻器限流式、分压式接法的选择①当题中要求负载上电压或电流从零开始调节时，应采用分压式接法；②当题中要求测量精确度高且调节范围大时，一般用分压式接法；③当滑动变阻器的总电阻比待测电阻阻值的一半还小时，一般用分压式接法；④负载电阻的阻值小于滑动变阻器的总电阻或相差不多，且电压、电流不要求从零可调时，一般用限流式接法；⑤两种接法均可使用时，优先用限流式接法(节能)．(6)电表的“三用”：如果知道电表的内阻，电流表、电压表就既可以测电流，也可以测电压，还可以作为定值电阻来用，即“一表三用”．2．最为精确的电阻测量方法——等效替代法(1)电流等效替代(2)电压等效替代3．电表内阻测量最常用的方法——半偏法(1)用半偏法测电流表内阻，如图所示，电阻箱应和电流表并联，然后与大电阻滑动变阻器串联，R测<R 真．(2)若测电压表内阻，如图所示，电阻箱应和电压表串联，然后与小电阻滑动变阻器并联，且R测>R真.例2．某实验小组利用提供的器材测量某种电阻丝(电阻约为20 Ω)材料的电阻率．他们首先把电阻丝拉直后将其两端固定在刻度尺两端的接线柱a和b上，在电阻丝上夹上一个与接线柱c相连的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度．可供选择的器材还有：电池组E(电动势为3.0 V，内阻约1 Ω)；电流表A1(量程0～100 mA，内阻约5 Ω)；电流表A2(量程0～0.6 A，内阻约0.2 Ω)；电阻箱R(0～999.9 Ω)；开关、导线若干．他们的实验操作步骤如下：A．用螺旋测微器在三个不同的位置分别测量电阻丝的直径d；B．根据提供的器材，设计并连接好如图甲所示的电路；C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值最大，闭合开关S；D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表满偏，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，调节电阻箱接入电路中的电阻值，使电流表再次满偏．重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L.F．断开开关，拆除电路并整理好器材．(1)小明某次用螺旋测微器测量电阻丝直径时其示数如图乙所示，则这次直径的测量值d ＝________mm ；(2)实验中电流表应选择________(选填“A 1”或“A 2”)；(3)小明用记录的多组电阻箱的电阻值R 和对应的接入电路中电阻丝长度L 的数据，绘出了如图丙所示的R －L 关系图线，图线在R 轴的截距为R 0，在L 轴的截距为L 0，再结合测出的电阻丝直径d ，可求出这种电阻丝材料的电阻率ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)．【解析】(1)由图示螺旋测微器可知，固定刻度是0.5 mm ，可动刻度是22.6×0.01 mm ＝0.226 mm ，金属丝直径d ＝0.5 mm ＋0.226 mm ＝0.726 mm.(2)电路中最大电流约为I ＝ER 电阻丝＋r ＝320＋1 A≈0.14 A ，不到0.6 A 的四分之一，如果使用电流表A 2实验误差较大，因此电流表应选A1.(3)由实验步骤可知，外电路电阻不变，由串联电路特点可知，外电路总电阻R 总＝R ＋R 电阻丝＝R ＋ρL S＝R ＋ρL π(d 2)2＝R ＋ρ4L πd 2， 由题图丙可知，当电阻丝接入电路的长度为零时，电路总电阻R 总＝R 0，则R ＋ρ4L πd 2＝R 0，R ＝R 0－ρ4L πd 2，图象斜率的绝对值|k |＝R 0L 0＝4ρπd 2，则电阻率ρ＝πd 2R 04L 0. 【答案】(1)0.726(0.725～0.727) (2)A 1 (3)πd 2R 04L 0【变式探究】待测电阻R x 的阻值约为20 Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：A ．电流表A 1(量程为150 mA ，内阻约为10 Ω)B ．电流表A 2(量程为20 mA ，内阻r 2＝30 Ω)C ．电压表V(量程为15 V ，内阻约为3 000 Ω)D ．定值电阻R 0＝100 ΩE ．滑动变阻器R 1，最大阻值为5 Ω，额定电流为1.0 AF ．滑动变阻器R 2，最大阻值为5 Ω，额定电流为0.5 AG ．电源，电动势E ＝4 V(内阻不计)H ．电键S 及导线若干(1)为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不小于其量程的三分之一，请从所给的器材中选择合适的实验器材：__________________________(均用器材前对应的序号字母填写)；(2)根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量R x 的最佳实验电路图并标明元件符号；(3)待测电阻的表达式为R x ＝____________，式中各符号的物理意义为___________________________________________．【解析】(1)由于电源电动势为4 V ，电压表V 量程为15 V ，测量中电压表示数达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可将电流表A 2与定值电阻R 0串联当作电压表与电流表A 1配合使用，用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A 1采用外接法，改装的电压表量程为20 mA×130 Ω＝2.6 V ，两个滑动变阻器最大阻值均为5 Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为0.8 A ，故滑动变阻器只能选择R 1，经过估算当电流表A 1满偏时，电流表A 2也正好满偏，非常匹配，满足电表读数不小于其量程的三分之一．故器材选择ABDEGH.(2)如图所示(3)待测电阻R x ＝I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2，其中，I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值．【答案】(1)ABDEGH (2)见解析图 (3)I 2(r 2＋R 0)I 1－I 2 I 1、I 2分别为A 1和A 2的示数，R 0与r 2分别为定值电阻和A 2内阻的阻值【举一反三】某同学利用右图所示电路测量量程为2.5 V 的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R (最大阻值99 999.9 Ω)，滑动变阻器R 1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值5 kΩ)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干．实验步骤如下①按电路原理图连接线路；②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图中最左端所对应的位置，闭合开关S；③调节滑动变阻器，使电压表满偏；④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值．回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”)．(2)根据电路图将下图中实物图连线．(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0 Ω，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位)．(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为________(填正确答案标号)．A．100 μA B．250 μAC．500 μA D．1 mA【解析】(1)本实验测电压表的内阻，实验中电压表示数变化不大，则接入电阻箱后电路的总电阻变化不大，故需要滑动变阻器的最大阻值较小，故选R1可减小实验误差．(2)滑动变阻器为分压式接法，连接实物电路如图所示：(3)电压表和电阻箱串联，两端电压分别为2.00 V和0.50 V，则R V＝4R＝2 520 Ω.(4)电压表的满偏电流I g＝UR V＝2.52 520A≈1 mA，故选项D正确．【答案】(1)R1(2)见解析图(3)2 520(4)D 高频考点三测量电源电动势和内阻1．电源电动势和内阻的测量方法任何一种实验方法．一定要紧扣闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，而最关键的是看电路中如何测量出路端电压U和电路中的总电流I，这也是命题专家命题时的入手点．2．数据处理利用图象得出电动势和内阻是常见的方法，对于不同的电路设计，在作图象时都要画出倾斜直线，即得到有关电动势和内阻的一次函数关系，再利用图象中的斜率与截距求解．当电流表或电压表量程不符合实验要求时，要考虑改装电表进行测量，所以有时也会用两个电流表或两个电压表来进行测量．例3．某物理兴趣实验小组的同学为了测量电动势约为3 V的某电源的电动势和内阻，实验室可供选择的实验器材如下．A．电压表V1(0～3 V，R V1＝10 kΩ)B．电压表V2(0～15 V，R V2＝50 kΩ)C．电流表A1(0～3 mA，R g＝100 Ω)D．电流表A2(0～3 A，内阻约为0.5 Ω)E．滑动变阻器R1(0～10 Ω)F．滑动变阻器R2(0～1 000 Ω)G．定值电阻R3＝0.5 ΩH．定值电阻R4＝10 ΩI．开关S以及导线若干回答下列问题：(1)在设计本实验时，为了减小实验误差，电压表应选______(填器材前的序号)，为了操作方便，滑动变阻器应选________(填器材前的序号)，通过分析可知电流表A1的量程太小、电流表A2的量程太大，该小组的同学想将电流表A 1改装成量程合适的电流表，则应将电流表A 1与定值电阻________(填器材前的序号)________(填“串”或“并”)联，改装后的电流表的量程应为________A ；(2)请设计合适的电路图测量电源的电动势和内阻，画在如图甲所示的虚线框内；(3)该实验小组的同学利用所设计的电路得到多组数据，以电流表A 1的示数为横坐标、电压表的示数为纵坐标建立坐标系，并将各组数据描绘在该坐标系中，得到的U －I 图象如图乙所示，则该电源的电动势E ＝________V ，内阻r ＝________Ω.(结果保留两位小数)【解析】(1)电源的电动势约为3 V ，电压表应选A ，为方便实验操作，滑动变阻器应选E ，它的阻值范围是0～10 Ω，电路中最小电流约为0.3 A ，为了扩大电流表A 1的量程，应与A 1并联一个小电阻R 3，改装电流表的满偏电流I ＝I g ＋I g R g R 3＝0.003 A ＋3×10－3×1000.5A ＝0.603 A ； (2)电路图如图所示；(3)分析可知，改装后电流表的量程是电流表A 1量程的201倍，图线在纵轴上的截距等于电源的电动势，由题图乙读出电源的电动势为E＝2.96 V，图线斜率的绝对值表示电源内阻r，故r＝2.96－2.12201×2.5×10－3Ω＝1.67 Ω.【答案】(1)A E G并0～0.603(2)见解析图(3)2.96 1.67【变式探究】某探究性学习小组利用如图所示的电路测量电池的电动势和内阻．其中电流表A1的内阻r1＝1.0 kΩ，电阻R1＝9.0 kΩ，为了方便读数和作图，给电池串联一个R0＝3.0 Ω的电阻．①按图示电路进行连接后，发现aa′、bb′和cc′三条导线中，混进了一条内部断开的导线．为了确定哪一条导线内部是断开的，将电键S闭合，用多用电表的电压挡先测量a、b′间电压，读数不为零，再测量a、a′间电压，若读数不为零，则一定是________导线断开；若读数为零，则一定是________导线断开．②排除故障后，该小组顺利完成实验．通过多次改变滑动变阻器触头位置，得到电流表A1和A2的多组I1、I2数据，作出图象如图．由I1－I2图象得到电池的电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.【解析】①用多用电表的电压挡测U ab≠0，说明两表笔与电源两极间为通路，问题出在a、b′之间的含有电键的电路部分；若U aa′≠0，说明aa′导线断路，若U aa′＝0，说明导线bb′断开．②由于I2≫I1，故可将I2视为干路电流，则有I1(R1＋r1)＝E－I2(r＋R0)则I1＝ER1＋r1－r＋R0R1＋r1·I2，故从图线的截距和斜率可求得E＝1.4 V，r＝0.5 Ω。

《电学实验》一、实验题1.某实验小组计划进行“测定电源电动势E和内阻r”的实验，他们首先分析并设计合理的实验方案。

(1)同学A认为通过闭合电路欧姆定律的学习，大家知道电源电动势E=U内+U外，U内=Ir，U 外=IR(其中I为干路电流，R为外电路的总电阻，U内为内阻分压，U外为路端电压)，在以上涉及的除电动势和内阻外的四个物理量中，除U内不能直接测量外，其他的三个物理量I、R、U外均可测得，同学A建议通过实验测得一组I、R、U外的数据，代入上述三个方程即可求解E、r 和U内。

请简要评价同学A的方案是否可行：________________________________________。

(2)同学B设计了如图甲所示的电路进行实验。

实验过程中，闭合开关，调节电阻箱的阻值，读取电压表的示数U及电阻箱的阻值R，然后断开开关，记录U及R，重复上述操作，得到多组电压表示数及电阻箱的阻值，以1U为纵轴，以X(未知)为横轴描点作图，得到如图乙所示的图像，X应为________，结合图乙可得电源电动势E=________V，内阻r=________Ω。

由于电压表不是理想电表，故电动势的测量值________，内阻的测量值________。

(后两空均选填“偏大”或“偏小”)2.某型号多用电表欧姆档的电路原理图如图甲所示。

微安表是欧姆表表头，其满偏电流I g=500μA，内阻R g=950Ω。

电源电动势E=1.5V，内阻r=1Ω。

电阻箱R1和电阻箱R2的阻值调节范围均为0∼9999Ω。

甲(1)甲图中的a端应与___________(红或黑)表笔连接。

(2)某同学将图甲中的a、b端短接，为使微安表满偏，则应调节R1=__ Ω；然后在a、b端之间接入一电阻Rx后发现微安表半偏，则接入的电阻阻值为Rx=______Ω。

(3)如图乙所示，该同学将微安表与电阻箱R2并联，利用该电路图组装一个“×100倍率”的欧姆表，要求欧姆表的表盘刻度示意图如图丙所示，其中央刻度标“15”，则该同学应调节R2=________Ω；用此欧姆表测量一个阻值约2000Ω的电阻，测量前应调节R1=________Ω。

高二物理 实验十二 用多用电表探测黑箱内的电学元件【实验目的】1．学习多用电表的一般使用方法． 2．练习用多用电表探测黑箱内的电学元件． 3．了解晶体二极管的单向导电性及其符号． 【实验原理】多用电表（如图所示）可以用来测量直流电流、直流电压、交变电流、交变电压、电阻等多种电学量。

图2 多用电表的上半部分为表盘，下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域及量程。

将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表被接通；将多用电表的选择开关旋转到电阻挡，多用电表内的欧姆表电路就被接通。

欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的。

其电路如图所示，R 为调零电阻。

当红黑表笔短接，使电阻调零时，表头指针满偏，有I g =E/(R g +R+r)。

当红、黑表笔间接入某电阻R X 时，有I x =E/(R g +R+r+Rx)，可见每一个R X 都有一个对应的电流值I 。

我们只要在表盘上表明与I 对应的R X 值，就可用它来测量未知电阻R X 。

我们用多用电表来探测黑箱内的电学元件。

黑箱又称黑盒子、暗盒，是指不知其内部结构的系 统。

黑箱方法，也是控制论中的一种重要方法。

具体地说：就是给黑箱一个刺激（输入），观察其反映（输出），并分析多组输入和输出的对应关系，来推测黑箱内部结构并加以控制的方法。

由于求解黑箱问题，需较多地采用了由果求因的逆向思维方法。

且造成同一结果的原因可能有多种，故对黑箱的求解，难度一般较大。

为简便起见，本实验采用限定：黑箱有三个接点（图3）；二接点间最多只有一个元件、黑箱内最多只有二个元件（且均串联）；黑箱内的元件可能为电源、电阻或二极管。

图3 图4晶体二极管具有单向导电性，如图4所示。

当二极管加上正向电压时，它的电阻很小，就像一个接通的开关一样；当给二极管加上反向电压时，它的电阻变得很大，就像断开的开关一样。

根据这一特征，我们可以来断定电路中是否可能有二极管。

用多用电表探测黑箱的思路：【步骤规范】【注意事项】1．测量时手不要接触表笔的金属部分测量电路中的电阻时，应将该电阻与其它元件和电源断开． 2．合理选择量程．使指针尽可能指在中间刻度附近（可参考指针偏转在R 中／5～5R 中的范围）若指针偏角太大，应改换低挡位．若指针偏角太小，应改换高挡位，每次换档后均要重新调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率．3．实际应用中要防止电流超量程，不得测额定电流极小的电器的电阻（如灵敏电流表的内阻）。

十三. 实验：用多用电表探索黑箱内的电学元件【要点导学】1．实验原理：分别用多用电表的电流档、电压档、欧姆档与黑箱内的电学元件相连接，根据欧姆定律和串并联电路的特点，对连接后多用电表反映出来的信息判断出黑箱内电学元件的名称和连接方式。

2．电学黑箱：一些电学元件按某种规则连接好，藏于箱内，接线柱露于箱外的箱子叫电学黑箱子。

一般的“电学黑箱子”有四种，一是纯电阻黑箱子；二是纯电源黑箱子；三是由电阻和电源组成的闭合电路黑箱子；四是含电容器、二极管的黑箱子。

3．本实验所用的主要器材有：多用电表、二极管若干只，电学黑箱、电阻、小螺丝刀、电池、滑动变阻器、导线若干。

4．多用电表的使用方法：（1）观察多用电表外形，认识选择开关、量程选择及测量方法，检查指针是否停在表盘左端的电流零刻度线上。

若不指零，用小螺丝刀进行调零，然后将红、黑表笔分别插入“+”、“一”插孔，电流从红表笔流入，从黑表笔流出。

（2）电流测量可以用干电池和电阻组成简单电路，让学生测量电路中的电流。

（3）电压测量可以让学生测量干电池两端的电压，指导学生选择电压档及合适的量程，分清楚红表笔是电压表、电流表的正接线柱，黑表笔是负接线柱。

（4）电阻的测量要选择欧姆档，先进行电阻调零（将红、黑表笔短接，调节调零电位器，使表的指针指示电阻零点，即满偏电流处），然后将电阻接入两表笔间，读出电阻值。

还可以让学生测量小灯泡灯丝的电阻。

（5）用欧姆表测二极管的电阻，让学生了解二极管的单向导电性。

交换二极管的两极测电阻，一次电阻很大，一次较小。

由于欧姆表内部有电源，黑表笔为内部电源的正极，红表笔是负极。

当测到二极管电阻较小（导通）时，与黑表笔连接的是二极管的正极，由此可以判别二极管的极性。

5．二极管及其单向导电性：晶体二极管是由半导体材料制成的电学元件，熟悉图14—13—1中的二极管的外观、种类和符号；在电路中的符号如图所示，用图14—13—2中的实验可以了解它的单向导电性。

1．外部构造（如图1所示）（1）转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。

（2）表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程。

图12．欧姆表原理（1）内部电路简化如图2所示。

图2（2）根据闭合电路欧姆定律①当红、黑表笔短接时，I g ＝ER g ＋R ＋r ，②当被测电阻R x 接在红、黑表笔两端时，I ＝ER g ＋R ＋r ＋R x 。

③当I 中＝12I g 时，中值电阻R 中＝R g ＋R ＋r 。

3．练习使用多用电表（1）实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻（大、中、小）三个。

（2）实验步骤①观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程。

②机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。

若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。

③将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔。

④测量小灯泡的电压和电流A．按如图甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。

B．按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。

⑤测量定值电阻A．根据被测电阻的大约阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指欧姆表的“0”刻度，若不指欧姆表的“0”刻度，调节欧姆表的调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；B．将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；C．读出指针在刻度盘上所指的数值，观察选择开关所对应的欧姆挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测量结果；D．测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。

学&科网⑥探索黑箱内的电学元件判断目的应用挡位现象两接线柱正、反接时均无示数说明无电源电压挡电源电阻欧姆挡两接线柱间正、反接时示数相同二极管欧姆挡正接时示数很小，反接时示数很大指针先指向某一小阻值后逐渐增大电容器欧姆挡到“∞”，且指针摆动越来越慢多用电表使用的“七大注意”（1）使用前要机械调零。

2020年高考物理专题精准突破专题实验：练习使用多用电表【专题诠释】一、实验原理1．表盘多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔．由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度．2．挡位如图所示，多用电表是由一只小量程的电流表与若干元件组成的，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．(1)当S接通1或2时，表头与电阻并联，所以1、2为电流挡，由于并联阻值的大小不同，量程也不同，1的量程较大．(2)当S 接通3或4时，接通内部电源，此时为欧姆挡，4的倍率比3的倍率高．(3)当S 接通5或6时，表头与电阻串联，此时为电压挡，由于串联的阻值不同，6的量程比5的量程大．3．欧姆表内部构造和原理(1)欧姆表内部电路简化如图．(2)多用电表测电阻阻值的原理：闭合电路欧姆定律．①红黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有I g ＝E R g ＋R ＋r； ②当红黑表笔之间接有未知电阻R x 时，有I ＝E R g ＋R ＋r ＋R x，故每一个未知电阻都对应一个电流值I .我们在刻度盘上直接算出I 对应的R x 的值，所测电阻R x 即可从表盘上直接读出．③由于I 与R 是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处．当R x ＝R g ＋R ＋r 时，I ＝I g 2，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻． 4．二极管的单向导电性(1)晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示．(2)晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)．当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极．二、实验过程1．准备(1)观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程．(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零．(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．2．测量(1)测电压：按如图甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压．(2)测电流：按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．(3)测电阻①调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度．②选择开关置于“Ω”挡的“×1”，红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指向欧姆零点，然后断开表笔，再使指针指向∞.③将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较．④选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零．⑤再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．⑥测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．(4)探索黑箱内的电学元件．三、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．指针示数的读数一般读两位有效数字．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0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可．四、误差分析1．系统误差(1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池．(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．2．偶然误差(1)欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点．(2)读数时易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．(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．五、注意事项(1)忌不调零就使用多用电表．(2)忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串联．(3)忌搞反直流电流方向，直流电要从正极红测试笔插孔流入，从负极黑测试笔插孔流出．(4)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．(5)忌用直流电挡位测交流电．(6)忌不进行欧姆表调零，或换欧姆挡量程后不调零，就用多用表测电阻．(7)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量．(8)忌只看读数不乘倍率．(9)忌把电池装在多用电表内长期不用．(10)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡．【高考领航】【2019·全国卷Ⅰ·23】某同学要将一量程为250 μA的微安表改装为量程为20 mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1 200 Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图(a)所示电路对改装后的电表进行检测(虚线框内是改装后的电表)．(1)根据图(a)和题给条件，将图(b)中的实物连线．(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是________．(填正确答案标号)A ．18 mAB ．21 mAC ．25 mAD ．28 mA(3)产生上述问题的原因可能是________．(填正确答案标号)A ．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1 200 ΩB ．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1 200 ΩC ．R 值计算错误，接入的电阻偏小D ．R 值计算错误，接入的电阻偏大(4)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R 的电阻换为一个阻值为kR 的电阻即可，其中k ＝________.【答案】 (1)连线如图所示(2)C (3)AC (4)9979【解析】 (1)量程为250 μA 的微安表改装成量程为20 mA 的电流表，量程扩大了80倍，需要将定值电阻与微安表并联，然后根据题图(a)的原理图连线．(2)当标准毫安表示数为16.0 mA 时，对应的微安表读数为160 μA ，说明量程扩大了100倍，因此所改装的电表量程是25 mA ，选项C 正确．(3)根据I g R g ＝(I －I g )R 得：I ＝I g R g R＋I g 出现该情况可能是微安表内阻测量错误，实际电阻大于1 200 Ω，或者并联的电阻R 计算错误，接入的电阻偏小，选项A 、C 正确．(4)设微安表的满偏电压为U ，则对并联的电阻R 有U ＝(25－0.25)×10－3RU ＝(20－0.25)×10－3kR解得k ＝9979. 【2019·全国卷Ⅲ·23】某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA 的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA 刻度．可选用的器材还有：定值电阻R 0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R 1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R 2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0～99 999.9 Ω)，干电池(E ＝1.5 V ，r ＝1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干．(1)欧姆表设计将图中的实物连线组成欧姆表．欧姆表改装好后，滑动变阻器R 接入电路的电阻应为________ Ω；滑动变阻器选________(填“R 1”或“R 2”)．(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图所示．表盘上a 、b 处的电流刻度分别为25和75，则a 、b 处的电阻刻度分别为________、________.(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________ kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图所示，则电阻箱接入的阻值为________ Ω.【答案】 (1)如图所示 900 R 1(2)45 5 (3)0 35 000.0【解析】 (1)由题知当两表笔间接入15 kΩ的电阻时，电流表示数为50 μA ，由闭合电路欧姆定律有I g 2＝E R g ＋r ＋R x ＋R 0＋R，代入数据解得R ＝900 Ω，所以滑动变阻器选择R 1.(2)欧姆表的内阻R g ′＝R g ＋r ＋R 0＋R ＝15 kΩ，当电流为25 μA 时，有I g 4＝E R g ′＋R x ′，可得R x ′＝45 kΩ；当电流为75 μA 时，有3I g 4＝E R g ′＋R x ″，可得R x ″＝5 kΩ. (3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 kΩ处．题图中电阻箱读数为35 000.0 Ω.【最新考向解码】例1.(2019·辽宁大连二模)如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图，已知电源电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝1 Ω，灵敏电流计满偏电流I g ＝10 mA ，内阻r g ＝90 Ω，表盘如图丙所示，欧姆表表盘中值刻度为“15”。

用多用电表探索黑箱内的电学元件目的：会正确使用多用电表，并能用多用电表探索黑箱内的电学元件。

（一）练习使用多用电表1．多用电表的刻度（图多---1）2．多用电表的选择开关与量程（图多---2）在多用电表的选择开关中，包含二个内容：一是转换测量的物理量（电阻、电压、电流），二是选择对应测量物理量的量程。

在测电阻档内，它的测量倍率有×1、×10、×100、×1K的四个。

在测量交流电压档内，它的测量量程有2．5V、10V、50V、250V、500V五个。

在测量直流电压档内，它的测量量程有2．5V、10V、50V、250V、500V五个。

在测量直流电流档内，它的测量量程有1mA、10mA、100mA三档。

选择开关量程指示端对在OFF上时，表明多用电表与外界切断。

3．多用电表的使用方法与读数先检查多用电表指针是否停在表刻度的左端“0”刻度上，如果没有，用小螺丝刀轻轻转动机械调零螺丝，使指针指在“0”刻度线上。

然后在多用电表的“＋”插入红表笔，在“－”插入黑表笔。

测直流电压：把选择开关拨到直流电压档，并选择适当的量程（最好是满偏的2/3及以上）测量值的读数：从表刻度的第二条弧形刻度读得，其中2．5V、250的量程从此刻度下的第一项获得，如你用2．5V的量程，指针偏到200处，这时的测量值为2．00Ｖ(此刻度的最小分格为0．０5V),如选用量程10V,指针偏到200与250的中间,这时的测量值为9．0V(最小分格是0．２Ｖ).测直流电流：把选择开关拨到直流电流档，并选择适当的量程（最好是满偏的2/3及以上）,测量值的获得与直流电压的方法一样,而且是同一条刻度上.测交流电压：把选择开关拨到交流电压档，并选择好适当的量程.测量值读数在第三条弧形刻度,其中左端很小范围内刻度不均匀,此范围内测量不精确,最好不用.测量值的获得与上述方法类同.测电阻：把选择开关拨到测电阻档，并选择好适当的倍率(最好在中值附近,即指针半偏处),红、黑表笔短接,这时指针偏在右端的欧姆刻度“0”位置上.如果不在“0” 位置上，用欧姆调零钮进行欧姆调零。

1．用多用电表测直流电压和直流电流时，已知红表笔插入正插孔，则()A．测电压时，电流从红表笔流入多用电表，测电流时，电流从红表笔流出多用电表B．测电压时，电流从红表笔流入多用电表，测电流时，电流从红表笔流入多用电表C．测电压时，电流从红表笔流出多用电表，测电流时，电流从红表笔流出多用电表D．测电压时，电流从红表笔流出多用电表，测电流时，电流从红表笔流入多用电表【答案】 B2．某同学用欧姆表测电阻，选择开关置于×10挡时，表针停在右图所示的位置上，为了使读数更精确些，对于重新选择量程的以下做法，正确的是()A．读出读数乘10倍即可B．换×100 Ω挡C．换×1 kΩ挡D．换×1 Ω挡【答案】 D3．下面哪些技术涉及到传感器的应用()A．宾馆的自动门B．工厂、电站的静电除尘C．家用电饭煲的跳闸和保温D．声控开关【解析】宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控开关采用了声电传感器，故选项D对．【答案】ACD4．在测定热敏电阻的特性实验中，正确的操作和结论是()A．用欧姆表测电阻时，为了接触良好，应双手紧捏住表针和热敏电阻的两个接触处B．实验结果表明，实验室提供的热敏电阻的阻值是随温度的升高而升高的C．实验结果表明，实验室提供的热敏电阻的阻值是随温度的升高而降低的D．实验结果表明，实验室提供的热敏电阻的阻值随温度的升高而不变【解析】对选项A，双手紧捏住表针和热敏电阻的两个接触处，测的是人体电阻和热敏电阻的并联值，故选项A错；热敏电阻的阻值是随温度的升高而降低的，故选项C对、选项B、D错．【答案】 C5．(2009年高考天津理综)右图为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流I g＝300 μA，内阻R g＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻R x的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则R x＝________kΩ.若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述R x，其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．【解析】欧姆表中的电流方向是红进黑出．根据题中电源极向可知与A相连的表笔应是红色．由闭合电路欧姆定律可得E＝I g2(R g＋R＋R x＋r)，又有E＝I g(R g＋R＋r)，联立得R x＝EI g＝5 kΩ.由此推理可知E变小后接入电路的R x值也变小，故测量结果比原结果大．【答案】红5变大6．(2009年高考全国卷Ⅰ)如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号．在开关闭合后，发现小灯泡不亮．现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡．在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡．(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明________可能有故障．(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤．________________________________________________________________________.【解析】(1)当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用电压挡来检测电路．当连接点1、2同时断开时，电路中没有电源提供电压，要检测电路故障，只有通过测各段电路的电阻是否异常，故采用欧姆挡．(2)当电路中两点间有电压时，这表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的．当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时，就可以确定断路位置在此两点之间．【答案】(1)电压欧姆(2)开关或连接点5、6(3)①调到欧姆挡；②将红黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量小灯泡的电阻．如果电阻无穷大，表明小灯泡有故障．7．用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如下图所示．若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中．【答案】8．(2009年高考全国卷Ⅱ)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测量挡适当的量程处．(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)．(6) 测量完成后，将选择开关拨向________位置．【解析】多用电表作为欧姆表使用时，除进行机械调零外，还要继续欧姆调零，因为欧姆调零的含义是所测得电阻阻值为零，故步骤(3)中可将红、黑表笔短接；多用电表作为欧姆表使用时，电表的内部有一个电源，且红表笔(插入“＋”插孔)与电池负极相连；黑表笔(插入“－”插孔)与电池正极相连，所以步骤(4)要测二极管的反向电阻时，应将红表笔接二极管的正极，将黑表笔接二极管的负极；因为欧姆表的表盘的刻度是不均匀的，越向左刻度越密，测量值越不准确，所以，在步骤(5)中应让电表指针尽量指向表盘的中央，测量完毕后，应拔出表笔，选择开关置于OFF挡位置．【答案】(3)短接(4)红黑(5)中央(6)OFF9．(2009年高考上海单科)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十kΩ的电阻R x，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出R x的阻值后，断开两表笔c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1kd．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是()A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零【解析】(1)①使用欧姆表时，指针指在“中值”附近较为准确．②由图知，中值电阻为30 Ω，而被测电阻R x为几十千欧，故选用×1 k挡．③测量前必须调零．④实验完毕后，将选择开关拨至交流电压最高挡，故操作顺序应为：c、a、b、e.(2)指针偏角过大，说明电阻示数太小，即选用倍率过高，应换用倍率较小挡位，且重新调零，A正确．利用欧姆表测电阻时，因使用表内电源，故电阻不能在通路时测试，C正确．【答案】(1)c、a、b、e 30k(或30 000) (2)A、C。

《练习使用多用电表》一、实验题1.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250μA，内阻为480Ω.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1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω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”连接的，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3为有效数字)2.如图1所示为多用电表的示意图，其中S、T为可调节的部件，现用此电表测量一阻值约为1000Ω的定值电阻，部分操作步骤如下：(1)选择开关应调到电阻档的______(填“×1”、“×10”、“×100”或“×1k”)位置．(2)将红、黑表笔分别插入“+”、“−”插孔，把两笔尖相互接触，调节______(填“S”或“T”)，使电表指针指向______(填“左侧”或“右侧”)的“0”位置．(3)将红、黑表笔的笔尖分别与电阻两端接触，电表示数如图2所示，该电阻的阻值为______Ω.3.如图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：(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2.0×104Ω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“×1k”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA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250mA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10V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.4.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。

第八课时实验15：用多用电表探索黑箱内的电学元件实验16：传感器的简单应用•1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法．•2．会使用多用电表测电压、电流及电阻．•3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件．•4．了解晶体二极管的单向导电性及其符号．•1．多用电表•多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形见下图所示：上半部为表头，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮，机械调零旋钮和测试笔的插孔．•多用电表的特点•(1)电阻零刻度在刻度盘的最右端，即与电流的最大刻度重合；电阻无限大，刻度与最左端的电流零刻度重合．•(2)欧姆表的刻度不均匀．•(3)欧姆挡选倍率•在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)．•(4)欧姆表的读数•待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率．为了减小读数误差，指针应指表盘的部分，即中央刻度附近．•2．二极管的单向导电性．•晶体二极管是半导体材料制成的，它有两个极，一个叫正极，一个叫负极，它的符号如图甲所示．•晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)．当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．•3．传感器的简单应用•(1)传感器：传感器是能将所测的物理量(一般是非电学量)转换成便于测量的量(一般是电学量)的一类元件．其工作过程是利用某一元件对某一物理量敏感，按一定规律将这一物理量转换成便于利用的信号，从而方便检测或自动化控制．•(2)敏感元件：①热敏电阻：由半导体材料制成，温度升高，电阻率显著减小．•②光敏电阻：由半导体材料制成，光照射下，电阻率显著减小．•多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线、小灯泡、二极管、铁架台(带铁夹)、温度计、烧杯、光敏电阻、热敏电阻、冰(热)水、光电计数器等．•1．练习使用多用电表•(1)观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．•(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的电流零位置，若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零．•(3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔．•(4)将选择开关置于直流电压2.5 V挡，测1.5 V干电池的电压．•(5)将选择开关置于交流电压250 V挡，测220 V交流电源的电压．(一定要注意安全，手指不能接触红黑表笔前端的金属杆)•(6)将选择开关置于直流电流10 mA挡，测量1.5 V干电池与200 Ω电阻串联回路的电流．•(7)将选择开关置于欧姆表的“×1”挡，短接红、黑表笔，调整调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置．•(8)将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出欧姆表指示的电阻数值，并与标准值比较，然后断开表笔．•(9)将选择开关置于欧姆挡的“×100”挡，重新进行欧姆调零，然后测定几百欧、几千欧的电阻，并将测定值与标准值进行比较．•(10)选择适当的量程，测定灯丝、电炉丝和人体的电阻．•2．研究二极管的单向导电性•(1)将二极管、小灯泡、开关、直流电源按右图所示电路连接起来，闭合开关S后，小灯泡正常发光；•(2)将二极管、开关、小灯泡等按下图所示连接起来，闭合开关S后，小灯泡不发光．•3．探测黑箱内电路，如右图所示•(1)机械调零：熟悉多用电表的表面结构，观察使用前指针是否指在刻度线左端电流0位置，若不指0，调整调零螺丝，使指针指0.•(2)将多用电表选择开关旋转到直流电压挡，并置于较大量程，用多用电表测量黑箱任意两个接线柱间的电压，若均无电压，说明箱内不含电源．•(3)先选定欧姆挡某一较小的挡，两表笔短接，进行电阻调零．然后，用欧姆挡测AC间正反接电阻，若两次所测阻值相等，则标明AC间只含有电阻．若一次测量电阻值较小，另一次较大，说明AB间有二极管，且测量阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极．•(4)用欧姆挡测量BC间正反接电阻，若两次测量值相等表明BC间只有电阻．若两次测量值不相等，且一次较小一次较大．说明BC间有二极管，阻值较小时，与黑表笔接触的那一端为二极管的正极．• (5)根据前面所测结果，画出黑箱内电路．•4．传感器实验•(1)如下图所示将热敏电阻连入电路，多用电表置于“欧姆”挡，观察热敏电阻的阻值．•(2)分几次向烧杯中倒入热水，逐渐改变水的温度，观察不同温度下热敏电阻的阻值．•(3)按右图所示将光敏电阻连入电路中，观察欧姆表的示数．•(4)用手挡住部分光线或上下移动手掌，观察光敏电阻的阻值随光线的变化而变化的情况．•(5)将钩码放在纸带上，如下图所示．拖动纸带向前运动，观察光电计数器上的数字变化．•使用多用电表“七忌”•(1)忌不调零就使用多用电表．•(2)忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．•(3)忌不进行欧姆调零，就用多用电表测电阻值．•(4)改换欧姆挡量程后，忌不重新调零．•(5)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量．•(6)忌只看读数不乘倍率．•(7)多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡．•1．测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差．•2．电池用旧后由于电动势下降，会使电阻测量值偏大．•3．用多用电表测电流、电压时，误差主要来自电表内阻影响，使所测电流、电压值均小于真实值．•4．传感器中的误差主要来自于温度计的读数．• (1)用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表________联接到被测电路中，若测电压时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表与被测电路________联．测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在________处，即电流从________表笔流进．•(2)如下图所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置．•①将多用电表选择开关置于“×1”挡，Ⅰ的示数______Ω，Ⅱ的示数______Ω.•②将选择开关置于直流“50 V”挡，Ⅰ的示数为______V，Ⅱ的示数为______V，Ⅲ的示数为______V.•③选择开关置于直流“250 V”挡时，Ⅰ示数为______V，Ⅱ的示数为______V.•【解析】(1)多用电表测直流电流时，选择开关应置于“mA挡”，且把电表串联接入被测电路中．测电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联于被测电路两端．因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和直流电流时，都必须把红表笔接在电势高处，即电流从红表笔进入．•(2)多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡次倍率，才是电阻的测量值．•【答案】(1)mA 串V 并电势高红•(2)①24 36 ②25.0 20.0 10.0 ③125 100•如右图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上．用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示．请判定黑箱内的结构.红表笔A A B C C B黑表笔B C C B A A阻值(Ω) 100 150 50 2 k 2.1 k 100•【解析】此题考查用多用电表判定黑箱内的电路结构，考查学生对二极管特性的掌握情况，考查推理能力．定值电阻阻值与电流方向无关．二极管有单向导电性，其电阻与电流方向有关，其正向电阻较小，反向电阻很大．电流方向总是从红表笔流入多用电表，因此一定是从黑表笔流入被测电路的．•A、B间电阻与电流方向无关，因此一定是定值电阻；B、C间电阻与电流方向有关，且阻值比A、C间的相应阻值小，说明二极管一定直接接在B、C间且C为正极．•【答案】黑箱内结构如下图所示• (2020年高考山东卷)为了节能和环保，一些公共场所使用光控开关控制照明系统．光控开关可采用光敏电阻来控制，光敏电阻是阻值随着光的在不同照度下的阻值如下表：照度而发生变化的元件(照度可以反映光的强弱，光越强照度越大，照度单位为lx)．某光敏电阻RP照度(lx) 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 电阻(k75 40 28 23 20 18Ω)• (2)如右上图所示，当1、2两端所加电压上升至2 V 时，控制开关自动启动照明系统．请利用下列器材设计一个简单电路，给1、2两端提供电压，要求当天色渐暗照度降低至1.0 (1x)时启动照明系统，在虚线框内完成电路原理图．(不考虑控制开关对所设计电路的影响)• 提供的器材如下：• 光敏电阻R P (符号 ，阻值见上表)；• 直流电源E (电动势3 V ，内阻不计)；• 定值电阻：R 1＝10 k Ω，R 2＝20 k Ω，R 3＝40 k Ω(限选其中之一并在图中标出)； • 开关S 及导线若干．• 【解析】 根据图表信息，正确作出阻值随照度变化的图象，可知随照度的增加，电阻逐渐减小；第(2)题中，关键信息是1、2两端所加电压升到2 V时就自动启动照明系统，故随着光敏电阻上的照度减弱，其电阻阻值逐渐增加，根据上述特点可设计如右图所示的电路图．•【答案】(1)光敏电阻的阻值随照度变化的曲线如下图所示．特点：光敏电阻的阻值随照度的增大非线性减小．•(2)图见解析•1．传感器担负着信息采集的任务，它常常是( )•A．将力学量(如形变量)转变成电学量•B．将热学量转变成电学量•C．将光学量转变成电学量•D．将电学量转变成力学量•【解析】传感器是将所感受到的不便于测量的物理量(如力、热、光、声等)转换成便于测量的物理量(一般是电学量)的一类元件．故选项A、B、C 对、选项D错．•【答案】ABC•2．下面哪些技术涉及到传感器的应用()•A．宾馆的自动门•B．工厂、电站的静电除尘•C．家用电饭煲的跳闸和保温•D．声控开关•【解析】宾馆的自动门采用了光电传感器，故选项A对；家用电饭煲的跳闸和保温采用了热电传感器，故选项C对；声控开关采用了声电传感器，故选项D对．•【答案】ACD•3．(2020年全国卷Ⅱ)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测量挡适当的量程处．•(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)．•(6) 测量完成后，将选择开关拨向________位置．•【解析】多用电表作为欧姆表使用时，除进行机械调零外，还要继续欧姆调零，因为欧姆调零的含义是所测得电阻阻值为零，故步骤(3)中可将红、黑表笔短接；多用电表作为欧姆表使用时，电表的内部有一个电源，且红表笔(插入“＋”插孔)与电池负极相连；黑表笔(插入“－”插孔)与电池正极相连，所以步骤(4)要测二极管的反向电阻时，应将红表笔接二极管的正极，将黑表笔接二极管的负极；因为欧姆表的表盘的刻度是不均匀的，越向左刻度越密，测量值越不准确，所以，在步骤 (5)中应让电表•指针尽量指向表盘的中央，测量完毕后，应拔出表笔，选择开关置于OFF挡位置．•【答案】(3)短接(4)红黑(5)中央(6)OFF，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆挡调•4．(2020年上海单科)(1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十 kΩ的电阻Rx零旋钮．把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上．•a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，断开两表笔的阻值后，断开两表笔•b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx•c．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1k•d．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100•e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔•________•根据下图所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω.•(2)(多选题)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是( )•A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量•B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果•C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开•D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零•【解析】(1)①使用欧姆表时，指针指在“中值”附近较为准确．为几十千欧，故选用×1 k挡．•②由图知，中值电阻为30 Ω，而被测电阻Rx•③测量前必须调零．•④实验完毕后，将选择开关拨至交流电压最高挡，故操作顺序应为：c、a、b、e.•(2)指针偏角过大，说明电阻示数太小，即选用倍率过高，应换用倍率较小挡位，且重新调零，A正确．利用欧姆表测电阻时，因使用表内电源，故电阻不能在通路时测试，C正确．•【答案】(1)c、a、b、e 30k(或30 000) (2)A、C•5．用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如下图所示．若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中．指针位置选择开关所处挡位读数直流电流100 mA mAa直流电压2.5 V Vb电阻×100 Ω【答案】23 0.57 320•6．(1)用20分度的游标卡尺测物体的长度，如图甲所示，读数为________m.•用螺旋测微器测物体的厚度，如图乙所示，读数为______m.•(2)某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：•①用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为×1 k、×100、×10、×1.该同学选择×100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如下图中虚线所示)．为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：•a．__________________________•b．两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处．•c．重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如上图中实线所示，测量结果是___________．•②该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器：•A．直流电源(电压3 V，内阻不计)•B．电压表V1(量程：0～15 V，内阻约为5 kΩ)•C．电压表V2(量程：0～15 V，内阻约为25 kΩ)•D．电流表A1(量程：0～25 mA，内阻约为1 Ω)•E．电流表A2(量程：0～250 mA，内阻约为0.1 Ω)•F．滑动变阻器一只，阻值0～20 Ω•G．电键一只，导线若干•在上述仪器中，电压表应选择________(填“V1”或“V2”)，电流表应选择________(填“A1”或“A2”)．请在方框内画出电路原理图．•【答案】(1)3.160×10－26.101×10－3～6.103×10－3•(2)①a.换用倍率×10的挡c．120 Ω•②V1A1原理图如下图所示。