20172018学年高中物理第二章直流电路第10讲学生实验练习使用多用电表学案教科版选修31

第10讲 学生实验：练习使用多用电表[目标定位] 1.知道欧姆表的原理，了解多用电表的结构.2.学会用多用电表测量电压、电流、定值电阻.3.学会用多用电表测量二极管的正反向电阻，并据此判断二极管的正、负极．一、欧姆表1．原理：依据闭合电路欧姆定律制成，它是由电流表改装而成的． 2．内部构造：由表头G 、电池和可变电阻三部分组成．图13．测量原理如图1所示，当两只表笔与待测电阻R 两端接触，表头将指示某一确定的刻度值I ，则待测阻值R ＝E I－(r ＋R g ＋R 0)，由于待测电阻R 的数值与电流表的示数是一一对应的，只要把表头的刻度盘改刻成相应电阻的数值，该装置就成为可以直接读出电阻值的欧姆表．4．内阻：R 内＝r ＋R g ＋R 0．深度思考(1)当红、黑表笔短接时，指针指示的位置标出的电阻值为多少？红、黑表笔断开时，指针指示的位置标出的电阻值为多少？(2)当在红、黑表笔间接入某一电阻R ，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时R 与欧姆表内阻有什么关系？答案 (1)0 ∞ (2)相等例1把一量程6 mA、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图2所示，现备有如下器材：A.电源E＝3 V(内阻不计)；B.变阻器0～100 Ω；C.变阻器0～500 Ω；D.红表笔；E.黑表笔．图2(1)变阻器选用________．(2)红表笔接________端，黑表笔接________端．(3)电流表2 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________；电流表3 mA刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________．解析(1)两表笔直接接触时，调节变阻器的阻值使电流达到满偏I g＝ER g＋R0，解得R0＝400 Ω，故变阻器应选C.(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N端，黑表笔接M 端．(3)电流I＝2 mA时，有I＝ER g＋R0＋R，解得R＝1 000 Ω.电流I′＝3 mA时，I′＝ER g＋R0＋R′，解得R′＝500 Ω.答案(1)C (2)N M(3)1 000 Ω500 Ω(1)当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”；当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”．(如图3所示)图3(2)I与R不成比例，欧姆表的刻度不均匀．(3)欧姆表偏角(偏角是相对零电流位置或左端的“∞”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小．(4)中值电阻：当外加电阻R＝r＋R g＋R0时，电流为I＝ER＋R0＋R g＋r＝12I g，此时指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻．二、多用电表1．多用电表：将电流表、电压表和欧姆表共同使用一个表头，就成为多用电表．可分别测量电压、电流、电阻等物理量．(如图4所示)图4(1)电流表的改装原理：由同一表头并联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表．(2)电压表的改装原理：由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表．(3)欧姆表的改装原理：内部有电源，将对应R的电流刻度值改为电阻值即为欧姆表．2．外形构造如图5所示，使用前应该调整“定位螺丝S”，使其指针指到零刻度．不使用的时候应该把选择开关旋转到OFF位置．图5例2如图6所示是简化的多用电表的电路图．转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3＜R4，下面是几位同学对这一问题的议论，请你判断下列说法正确的是( )图6A．S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大B．S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大C．S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大D．S与5连接时，多用电表就成了欧姆表解析S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1＋R2起分流作用，所以S 与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S 与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3＜R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻．综上所述，正确答案为A、D.答案AD三、练习使用多用电表1．测量电流和电压(1)根据所需测量的电流或电压的大致数值把选择开关旋到适用的量程处．(2)把多用电表串联或并联到电路中进行测量，注意使电流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表．2．测量电阻(1)选挡：把选择开关旋到电阻挡的适当倍率处．(2)欧姆调零：把两支表笔相互接触，调整电阻挡调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0”刻度线处．(3)测量读数：再把待测电阻的两端分别与两支表笔接触，读出指针的示数再乘以相应的倍率，即为所测电阻阻值．(4)测另一电阻时重复(1)(2)(3)．3．判断二极管的正负极(1)认识二极管：如图7所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极．图7特点：电流从正极流入时电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从正极流出时电阻很大(填“很大”或“很小”)．(2)测正、反向电阻选择电阻挡的适当量程，让两支表笔分别接触二极管的两根引线，然后变换两表笔位置再次与二极管的两根引线接触，通过测量可知，电阻较小时接触黑表笔的一端是正极，另一端是负极．(3)实验完毕，均应把选择开关旋至“OFF”处或旋至交流电压的最大量程处，若长期不用，应把表内电池取出．例3为确定某电子元件的电气特性，做如下测量：(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转过大，为了提高测量的精确度，有下列可供选择的步骤：A．将两根表笔短接B．将选择开关拨至“×1 k”欧姆挡C．将选择开关拨至“×10”欧姆挡D．将两根表笔分别接触待测电阻的两端，记下读数E．调节欧姆调零旋钮电阻，使指针停在0 Ω刻度线上F．将选择开关拨至交流电压最高挡上将上述步骤中必要的步骤选出来，这些必要步骤的合理的顺序是________(填写步骤的代号)；若操作正确，多用电表的示数如图8(a)所示，测量结果为______ Ω.(a) (b)图8(2)将待测元件(额定电压为9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图(b)所示．添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性．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____________挡(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)．解析(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的欧姆挡，并欧姆调零后再进行测量，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，待测元件的额定电压为9 V，选择开关应调到直流电压10 V挡．答案(1)CAEDF 70(2)连线如图所示直流电压10 V(1)用多用电表测电阻时应注意：①测电阻时必须把待测电阻从电路中分离出来．②两个调零过程，切记换挡需进行欧姆调零．③读数时应乘以相应的倍率．④合理选择量程，使指针尽可能指在中值附近．⑤欧姆表的表盘刻度不均匀，一般不估读．⑥电池用旧后，电动势会变小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池．(2)多用电表测电流、电压、电阻，电流都是从红表笔流入电表，从黑表笔流出，即“红进，黑出”．例4 某同学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、负插孔，将选择开关拨至欧姆挡适当的量程处．(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，读出多用电表示数．(5)为了得到准确的测量结果，应让多用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，将选择开关旋转到________位置．解析 用多用电表测二极管的反向电阻时，应先将红表笔接二极管正极，黑表笔接二极管的负极．为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央．测量完毕后，应将选择开关旋转到OFF 挡或交流电压最高挡位置．答案 (3)短接 (4)红 黑 (5)中央 (6)OFF 挡或交流电压最高挡1．(欧姆表的原理)用欧姆表测电阻的优点是快捷、方便，缺点是读数不够精确，尤其是当表内电池的电动势下降后，测出的电阻值与真实值之间有较大的差异．如图9甲是一个欧姆表的电路结构图，图乙是其表盘的刻度(该刻度值是按照表内电池电动势为1.5 V 的正常值而刻制的)．已知在电流满偏刻度的12处所标的电阻值为15 Ω，如图乙所示．问：图9(1)该欧姆表的内阻(即R g 、r 和R 之和)多大？(2)在满偏刻度13的B 点所标的电阻值为多大？ 答案 (1)15 Ω (2)30 Ω解析 (1)该欧姆表的内阻等于电流满偏刻度的12处所标的电阻值，即R 内＝15 Ω. (2)设电流表的满偏刻度为I g ，根据闭合电路欧姆定律，有：I g ＝E R 内① 当电流为满偏刻度13时，有I g 3＝E R 内＋R B② 由①②解得：R B ＝2R 内＝30 Ω2．(多用电表的认识)(多选)关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是( )A ．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度B ．电阻刻度是不均匀的C ．电阻刻度上零刻度与直流电流的最大刻度线相对应D ．电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线不对应答案 ABC解析 直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度，故A 正确；由I ＝ER 内＋R ，故电阻的刻度线是不均匀的，刻度值越大处刻度线越密，故B 正确；多用表的电阻刻度线大小与电流、电压的刻度线大小相反，电流最大处，电阻为0.故C 正确，D 错误．3．(多用电表的使用)如图10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10(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“×1 k ”)．(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA 的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA ；当选用量程为250 mA 的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA.(3)当选用量程为10 V 的直流电压挡测量直流电压时，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)30.4(30.3～30.5都正确) 152 (3)6.1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 的直流电流挡，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110估读)，指针对应的读数为30.4 mA ；选择量程为250 mA 的直流电流挡，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15估读)，指针对应的读数为152 mA. (3)选择10 V 的直流电压挡，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12估读)，指针对应的读数为6.1 V. 4．(多用电表判断二极管的正负极)用多用电表测量三只晶体二极管，其结果依次如图11A 、B 、C 所示，由图可知，图______中的二极管是好的，该二极管的正极是______端．图11答案 B a解析根据二极管加正向电压时，电阻值越小越好，但不能为零，否则二极管已被击穿；加反向电压时，电阻值越大越好，但不能无穷大，否则二极管引线断开．由题图可知，图A、C 二极管都是坏的，图B中二极管是好的，且左边图加的是反向电压，右边图加的是正向电压，由于红表笔插入的是“＋”插孔，与内部电池负极相连，故二极管的正极是a 端.题组一欧姆表的原理1．(多选)下列说法中正确的是( )A．欧姆表的每一挡测量范围都是0到∞B．欧姆表只能用来粗略地测量电阻C．用欧姆表测电阻，指针越接近刻度中央误差越大D．用欧姆表测电阻，指针越靠近刻度右边误差越小答案AB解析由于欧姆表刻度不均匀，只能对电阻粗略地进行测量．2．用欧姆表测一个电阻R的阻值，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定( )A．R＝150 ΩB．R＝1 500 ΩC ．1 000 Ω＜R ＜1 500 ΩD ．1 500 Ω＜R ＜2 000 Ω答案 C解析 表盘右疏左密，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1 000 Ω＜R ＜1 500 Ω，故选C.3．如图1是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R 的电阻时，指针偏转至满刻度45处．现用该表测一未知电阻，指针偏转至满刻度的15处，则该电阻的阻值为( )图1A ．4RB ．5RC ．10RD ．16R答案 D解析 当进行欧姆调零时，根据闭合电路欧姆定律，此时欧姆表满偏，即I g ＝E R 内，当测量阻值为R 的电阻时，有4I g 5＝E R 内＋R ，设待测电阻的阻值为R x ，则有I g 5＝E R 内＋R x，联立各式解得R x ＝16R ，故D 对．4．如图2所示，欧姆表刻度盘中，未使用时指针指A ，两表笔短接时指针指B .若欧姆表的总内阻为24 Ω，C 是A 、B 的中点，D 是A 、C 的中点，则D 点的刻度值为( )图2A ．36 ΩB ．72 ΩC ．24 ΩD ．12 Ω答案 B解析 由欧姆表原理：I g ＝E R 内，当指针指在D 点时，电流为满偏电流的14，则由I g 4＝E R 内＋R，得：R ＝3R 内＝72 Ω.题组二 多用电表的简单认识5．(多选)关于多用电表，下列说法正确的是( )A ．多用电表是电压表、电流表、欧姆表共有一个表头改装而成的B ．用多用电表无论是测电压、电流还是测电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势C ．多用电表的电压挡、电流挡和欧姆挡都是靠外部提供电流的D ．用多用电表测电压、测电流和测电阻时，电流都是从红表笔流入的答案 AD6．(多选)多用电表是实验室常用的实验器材之一，其原理是闭合电路的欧姆定律，它能测电阻、电压、电流等．如图3为多用电表的内部构造，则下列说法正确的是( )图3A ．如果用它来测量某电阻的阻值，则应将开关扳到3或4位置B ．5、6挡位为测量电流挡，且6挡量程比较大C ．5、6挡位为测量电压挡，且6挡量程比较大D ．1、2挡位为测量电流挡，且2挡量程比较大答案 AC解析 使用欧姆挡时需要电表内接电源，所以3、4为电阻挡；由于串联电阻具有分压作用，所以将灵敏电流计的表头改装成电压表时应串联电阻，故5、6为电压挡，又因串联电阻越大，量程越大，所以6挡量程比较大；由并联电阻的分流作用知1、2为电流挡，1、2两挡测电流的对应量程分别为I 1＝I g （R g ＋R 2）R 1＋I g ，I 2＝I g R g R 1＋R 2＋I g ，可知I 1＞I 2，选项A 、C 正确． 题组三 多用电表的使用7．(多选)关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法正确的是( )A．测量阻值不同的电阻时都必须重新调零B．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开C．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D．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，重新调零后测量答案BD解析用同一挡位测不同电阻时不需要重新进行欧姆调零，用不同的挡位测电阻时必须进行欧姆调零，故A错误；测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开，故B正确；测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则不会影响测量结果，故C错误；测量电阻时如果指针偏转过大，所选挡位太大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量，故D正确．8．(多选)多用电表使用中，将红表笔插入正(＋)插孔，黑表笔插入负(－)插孔，用该表测直流电压、测电阻器电阻或测二极管的正反向电阻时，下列说法正确的是( )A．测电压时，电流从红表笔流入多用电表，测电阻时，电流从红表笔流出多用电表B．测电压时，电流从红表笔流出多用电表，测电阻时，电流从红表笔流入多用电表C．选择欧姆挡“×10”挡并调零后，将两表笔与待测电阻相连，发现电表指针偏转角度太小，则应换用“×100”挡，调零后再测D．选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，可以测得二极管的反向电阻答案CD解析无论是测电压，还是测电阻，电流都是从红表笔流入，从黑表笔流出，故A、B错误；选择欧姆挡“×10”挡并调零后，将两表笔与待测电阻相连，发现电表指针偏转角度太小，说明待测电阻较大，则应换用“×100”挡，调零后再测，故C正确；选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，可以测得二极管的正向电阻；将红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，可以测得二极管的反向电阻．故D正确．9．用多用电表探测图4所示的黑箱发现：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；用欧姆表测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点，红表笔(与电表内部电源的负极相连)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列选项中的( )图4答案 B解析用直流电压挡测量，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.题组四用多用电表检查电路故障10．如图5所示，电路中有三根导线，其中一根是断的，电源、电阻R1、R2及另外两根导线是好的．为了查出断导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔先后连接在电阻R1的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数．下列选项中符合操作规程的是( )图5A．直流10 V挡 B．直流0.5 A挡C．直流2.5 V挡 D．欧姆挡答案 A解析因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡一定不行．由于电路中电源电动势为6 V，所以选用直流2.5 V挡不安全．估测电路中电流的最大值可能为I m＝ER2＝65A＝1.2 A，所以选用直流0.5 A挡也不安全，只能选用直流10 V挡．故正确答案为A.11．(多选)如图6所示为一电路板示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220 V的交流电源连接，ab间、cd间分别连接一个电阻，现发现电路中没有电流，为检查电路故障，选用一多用电表的交流电压挡分别测得b、d两点以及a、c两点间的电压均为220 V，由此可知( )图6A．ab间电路通，cd间电路不通B．ab间电路不通，bc间电路通C．ab间电路通，bc间电路不通D．bc间电路不通，cd间电路通答案CD解析测量a、c两点间的电压为220 V，说明abc这一段电路某点断路，测b、d两点间的电压为220 V，说明bcd间某点断路，显然，这两种情况综合的结果便是bc断路．故选C、D.12．如图7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．图7(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．答案(1)直流电压欧姆(2)开关或连接点5、6(3)①将选择开关调到欧姆挡；②将红、黑表笔短接，检查欧姆挡能否正常工作并进行欧姆调零；③测量小灯泡的电阻．如果电阻无穷大，表明小灯泡有故障．解析(1)当连接点1、2已接好时，电路中已有电压存在，故需用直流电压挡来检测电路．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，故采用多用电表的欧姆挡．(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．13．用如图8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8(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线．(2)将K旋转到欧姆挡“×100”的位置．(3)将插入“＋”、“－”插孔的两表笔短接，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，对电表进行校准答案(1)S(3)T“0”刻线(4)ADC解析使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，根据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应先换用较大倍率的挡位，因此步骤A合理；然后，每换一个挡位应重新调零，则选步骤D；最后，测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两引线相接，应选步骤C.14．如图9所示为一多用电表表盘．图9(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)6.5 (2)65 (3)800解析电压、电流读数时用中间刻度线，电压表读数为6.5 V，电流表读数为65 mA，欧姆表读数用最上面刻度线，读数为800 Ω.。