2019高三物理人教版一轮第8章 实验11 练习使用多用电表

实验十一练习使用多用电表一、实验目的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．二、实验原理1．外部构造(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．图实-11-1(3)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．欧姆表原理(1)内部电路简化如图实-11-2.图实-11-2(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.三、实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个．四、实验步骤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刻度位置．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．测小灯泡的电压和电流(1)按如图实-11-3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．甲乙图实-11-3(2)按如图实-11-3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．用多用电表测电阻的步骤(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”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度，然后断开表笔，再使指针指向∞刻度处．(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十千欧的电阻两端，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．6．探索黑箱内的电学元件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、0.001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．六、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)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，使指针在中值附近．(3)读数时的观测易造成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．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．七、注意事项1．欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘(1)左∞右0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合．(2)刻度不均匀：左密右疏．(3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数再乘以挡上的倍率．电流、电压挡是量程范围挡．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13到23的部分，即中央刻度附近．2．多用电表使用的“七大注意”(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)选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流、电阻，还要分清是交流还是直流．(4)电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡．(5)刻度线有三条：上为电阻专用，中间为电压、交流、直流共用，下为交流2.5 V专用．(6)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每换一挡必须重新欧姆调零．⑤读出示数要乘以倍率．(7)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.考点一| 多用电表的使用及读数(2017·全国Ⅲ卷)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Ⓖ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．(a)(b)图实-11-4(1)图实-11-4(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”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________．(结果均保留3位有效数字)[解析](1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．(3)根据题给条件可知：当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，R gR1＋R2＝1－0.250.25＝31，解得R1＋R2＝160 Ω.当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 Ω.(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5 mA，读数为1.47 mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V.[答案](1)黑(2)B(3)160880(4)1.47 mA 1.10 kΩ 2.95 V考点二| 用多用电表判断电路故障某照明电路出现故障，其电路如图实-11-5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．图实-11-5(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图实-11-6所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)．图实-11-6(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实-11-6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)由题图可知，直流50 V挡的最小分度为1 V，故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5 V左右．由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值，说明a、c两点与电源之间是通路，只能是此电路之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障，但故障的具体位置不能确定．(2)同理可知，两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势，说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路，故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障．[答案](1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)蓄电池(2)小灯在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8 V 0.3 A”．合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．甲乙(1)用多用电表的直流电压挡检查故障．①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)；A．2.5 V B．10 VC．50 V D．250 V②测得c、d间电压约为5.8 V、e、f间电压为0，则故障是________．A．A灯丝断开B．B灯丝断开C．d、e间连线断开D．B灯被短路(2)接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，①测试前，一定要将电路中的开关S________；②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω.[解析](1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V，电压表量程应选10 V，B正确．②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e，f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确．(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”．②温度高时灯丝的电阻大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)．欧姆表读数应该为6.0 Ω.由于A灯泡断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0 Ω，说明测量的应该是e、f间电阻．由R＝UI可求得电阻为12.7 Ω.[答案](1)①B②A(2)①断开②6.0e、f12.7考点三| 实验拓展与创新创新点1用多用电表判断二极管的负极1．李华同学的爸爸是个电气工程师，李华经常看到爸爸在用如图所示的多用电表进行一些测量．在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到如图实-11-7所示的二极管的负极．图实-11-7(1)李华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光，然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光．这说明二极管的负极是________(填“长管脚”或者“短管脚”)所连接的一极．(2)李华同学的好奇心一下子就被激发起来了．他琢磨了一下，然后又依次用电阻挡的“×1”挡，“×10”挡，“×100”挡，“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越________(填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因.【导学号：84370331】_________________________________________________________________________________________________________________________________.[解析](1)选“×1”挡后，要进行欧姆调零，由二极管与电表连接的发光情况可知，短管脚是负极．(2)二极管的发光亮度越来越小，原因是多用电表内阻越来越大，通过二极管的电流越来越小．[答案](1)欧姆调零短管脚(2)小见解析创新点2用多用电表探索黑箱内的电学元件2．图实-11-8甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻和探测电路．(1)测量步骤如下：①将选择开关旋转到“Ω”挡的________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)位置．②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.甲乙丙图实-11-8(2)探测对象为如图丙所示的黑箱，箱内有一节干电池、一个电阻、一个晶体二极管和一个电容器，箱外有4个接线柱，分别标为1、2、3、4，相邻两个序号间只有一个元件．①若用多用电表确定元件的位置，应使用多用电表的________(选填下述挡位的序号)进行试测．A．直流10 V电压挡B．直流1.5 V电压挡C．欧姆挡D．直流电流挡②试测后，用直流1.5 V电压挡进一步测量，测量结果记录如下：挡进行测量，结果如下：[解析](1)根据电阻的估计值，选“×1”挡可以使指针所指的位置在中间比较合理的位置，由多用电表直接读数得电阻的测量值为19.0 Ω.(2)已知电路中有一节干电池，应用电压挡试测，为避免试触时电压表反接损坏电表，应采用较大量程试测．确定好电源的正负极位置后，可以利用1.5 V 挡测量.1、2之间直接测量为1.5 V ，说明电压表测量值为电源电动势，去掉电源后，应用欧姆挡检测电路，红表笔在多用电表内部接电源负极，红表笔接1，黑表笔接2、3、4显示电阻很大，说明二极管处于反接状态，黑表笔接1，红表笔接4显示电阻很小，说明二极管处于1、4之间，且处于导通状态，而红表笔接3、黑表笔接1显示电阻较小，说明3、4间有电阻存在，由于电容器的充电和放电，导致红表笔接2、黑表笔接1时先有电阻，然后变为无穷大，说明在2、3间有电容器．[答案](1)①“×1” ②19.0 (2)①A ②欧姆③电路图如下创新点3 测多用电表内电源的电动势3．(2018·锦州模拟)某实验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的微安表，来测量多用电表“×1 k”挡内部电池的电动势E.(1)该小组采用图实-11-9甲的电路进行实验，请用笔画线代替导线将图实-11-9乙中的实物图连接完整．甲乙丙图实-11-9(2)请将下面的实验步骤补充完整：①插上红、黑表笔，把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×1 k”位置，将红、黑表笔________，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指到表盘右侧“0”处．②按照电路图连接好电路．③接通开关，改变滑动变阻器的阻值，得到多用电表和微安表的示数分别如图丙所示．多用电表和微安表的读数分别为________kΩ和________μA.④断开开关，拔下红、黑表笔，把多用电表的选择开关扳到________位置．(3)由以上信息可得多用电表“×1k”挡内部电池的电动势为________V．(保留两位有效数字)[解析](1)根据电路图，连接实物图，注意电流为“红入黑出”．(2)①根据欧姆表的使用方法可知，选挡后应将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；③欧姆表的读数为R＝22×1 kΩ＝22 kΩ，微安表的读数为243μA(242～244 μA均可)．(3)欧姆表调零后，欧姆表内阻等于其中值电阻，由题图丙所示多用电表可知，多用电表“×1 k”挡的中值电阻为15 kΩ，即欧姆表内阻R0＝15 kΩ.根据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R＋R0)，I表示微安表的读数、R表示多用电表的读数，代入数据有E＝243×10－6×(22＋15)×103V＝8.991 V≈9.0 V.[答案](1)如图所示(2)①短接③22243(242～244均可)④“OFF”挡或交流电压最高挡(3)9.0[随堂训练]1．某同学用多用电表测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：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(指针位置如图实-11-10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：图实-11-10a．___________________________________________________________.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图中实线所示，测量结果是________Ω.[解析]由题选择×100倍率的电阻挡，正确操作时，发现多用电表的指针偏转角度太大，由多用电表的电阻刻度特点可知，为了使读数准确，指针要摆到表盘中央附近，则要把×100倍率挡换成×10倍率挡．由欧姆表盘的读数规则可知测量结果为12.0×10 Ω＝120 Ω.[答案]a．换用×10倍率的挡位c．1202.在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图实-11-11为电表的电路原理图．已知选用的电流表内阻R g＝10 Ω、满偏电流I g＝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实-11-12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值没有标出．图实-11-11(1)若指针指在图实-11-12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________．图实-11-12(2)为了测该多用电表欧姆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：图实-11-13①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；②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使多用电表指针指在C 处，此时电阻箱如图实-10-13所示，则C处刻度应为________Ω.③计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留2位有效数字)(3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图实-11-12所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω.(保留2位有效数字)【导学号：84370333】[解析](1)选择开关接1时，多用电表是量程为10 mA的电流表，读数为6.9 mA.选择开关接3时，多用电表是量程为250 V的电压表，电压表读数为173 V.(2)②电阻箱作为被测量电阻，欧姆表指针所指的就是被测量的电阻值，电阻箱示数为150 Ω，所以C处刻度应为150 Ω.③设欧姆表内阻为R(R＝电流表内阻＋电源内阻＋调零电阻)两表笔短接时，电流表满偏电流I g＝E R两表笔间接入150 Ω电阻箱时，电流表指针指到C处，则半偏电流I g 2＝ER＋150 Ω从而得到欧姆表内阻为R＝150 Ω，所以电动势E＝I g R＝1.5 V.(3)题图所示的电流值I＝6.9 mA，I＝E R＋R x可解得R x＝67 Ω.[答案](1)6.9 mA173 V(171～174 V间均可)(2)②150③1.5(3)673．在“多用电表的使用”实验中，(1)甲同学利用多用电表测量电阻．他用电阻挡“×100”测量时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，操作顺序为________(填写选项前的字母)．A．将选择开关旋转到电阻挡“×1 k”的位置，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线进行测量B．将选择开关旋转到电阻挡“×1 k”的位置，将两表笔短接，进行欧姆调零后，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线完成测量C．将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线进行测量D．将选择开关旋转到电阻挡“×10”的位置，将两表笔短接，进行欧姆调零后，再将两表笔分别接被测电阻的两根引线完成测量(2)如图实-11-14甲所示，为一正在测量中的多用电表表盘．如果用电阻挡“×100”测量，则读数为________Ω.图实-11-14(3)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理量．以下操作正确的是________．A．将选择开关旋转到合适的电压挡，闭合开关，利用图乙的电路测量小灯泡两端的电压B．将选择开关旋转到合适的电阻挡，闭合开关，利用图乙的电路测量小灯泡的电阻C．将选择开关旋转到合适的电流挡，闭合开关，利用图丙的电路测量通过小灯泡的电流D．将选择开关旋转到合适的电流挡，把图丙中红、黑表笔接入电路的位置互换，闭合开关，测量通过小灯泡的电流(4) 丙同学利用多用电表探测图实-11-15所示黑箱时发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用电阻挡测量，黑表笔接E点，红表笔接F点，阻值很小，但反接阻值很大．那么该黑箱内元件的接法可能是下图中的________．图实-11-15[解析](1)选用电阻挡“×100”的位置，发现指针偏转角度过小，说明所选挡位太小，为了得到比较准确的测量结果，应换用“×1 k”挡，然后进行欧姆调零，再测电阻阻值，故选B.(2)用电阻挡“×100”测量，由图示表盘示数可知，其读数为：28×100 Ω＝2 800 Ω.(3)多用电表一定是电流从红表笔流入，从黑表笔流出，图2是测电压，图3是测电流，表笔位置正确，故选A、C；(4)用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，说明E、G与F、G间可能有电源存在；用欧姆挡测量，因电流从黑表笔出来通过导体再从红表笔进入欧姆表，故若黑表笔接E点红表笔接F点时电阻小，说明电流容易从E通过导体，若黑表笔接F点红表笔接E点时电阻很大，说明电流不能从F通过，这就说明E、F间有二极管且E是正极，故该黑箱内元件的接法可能是B.故选B.[答案](1)B(2)2 800(3)AC(4)B。