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用多用电表探测黑箱内的电学元件一、实验题1.13.多用电表在科研和生活中有着广泛的用途。
例如探测黑箱内的电学元件。
如图甲所示，A、B、C是黑箱上的三个接线柱，每两个接线柱之间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。
某实验小组进行了以下操作步骤：①用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；②改用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变；③用欧姆挡测量，黑表笔接A红表笔接B时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大；④用欧姆挡测量，黑表笔接C红表笔接B测得的阻值比黑表笔接A红表笔接B测得的阻值大。
(1)上述第①步实验操作结果说明了：________________________________；(2)多用电表调至欧姆挡，在正式测量前需要进行的实验操作是：___________________；(3)该小组选择了“×100”挡正确操作后，第②步实验操作测得的示数如图乙所示，则阻值为________Ω。
(4)请在图甲中画出该黑箱内的元件及正确接法。
(5)该实验小组选择了多用电表的电流挡配合电阻箱来测量电源电动势和内阻，作出R−1图像如图丙所示，则I 该电源的电动势E=______V，内阻r=______Ω。
(结果均保留2位有效数字)2.如图所示为某同学组装完成的简易多用电表的内部结构示意图。
(1)图中的B端与___________(填“红表笔”或“黑表笔”)相连接。
(2)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻线不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值R x关系，他们分别画出了如图所示的几种图象，其中可能正确的是_____________。
(填选项下面的字母)A.B．C．D．(3)现有部分电路装在一个小盒子里，它与盒外的接线柱A、B、C、D相连。
若该部分电路仅由两个阻值均为R的电阻连接而成，且两个接线柱之间最多只能接一个元件。
现将多用电表选择开关旋至欧姆挡，测得A、B间电阻为R，B、C间的电阻为2R；用导线将C、D连接后，测得A、B间的电阻为0.5R。
实验十五用多用电表探测黑箱内的电学元件第一关：基础关展望高考基础知识（一）实验目的1.会使用多用电表；2.依据测量数据，推测电路结果及二极管的特性.(二)实验原理(1)多用电表的构成及功能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,如图甲所示,上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻着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表笔的插孔.(2)欧姆挡的工作原理测电阻是依据闭合电路欧姆定律,内部电路如图乙所示:R为调零电阻,红黑表笔接触,进行欧姆表调零时,表头指针满偏,则有:Ig=E/(Rg+R+r),当红、黑表笔间有未知电阻Rx时有I=E/(Rg+R+r+Rx),故每一个未知电阻都对应一个电流值I,在刻度盘上都有一个偏转角度对应,我们便可在刻度盘对应处,标有Rx的值;当Rx=Rg+R+r时，I=Ig2，指针半偏，所以欧姆表内阻等于R中.欧姆表刻度是不均匀的.(3)二极管的特性是单向导电性.当二极管加上一定的正向电压时,这的电阻值很小,就像一个接通的开关一样;当二极管加上反向电压时,它的电阻值变得很大,就像一个断开的开关一样.(4)黑箱问题属于根据所给结论,进行逆向思维,推断出已知条件的问题.解决电学黑箱问题的基本思路是:利用所学的电路基础知识,分析题设所给各种数据条件,判断出黑箱内各电学元器件的连接方式,然后设计出符合条件要求的电路来.(三)实验器材多用电表、黑箱、导线、干电池、晶体二极管、电阻、开关、小灯泡.(四)实验步骤1.练习使用多用电表(1)观察多用电表外形,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)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100 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,重新进行欧姆表调零,然后测量几百欧、,几千欧的电阻,并将测量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.探索黑箱内的电学元件(1)用直流电压挡测量A、B、C三点间有无电压,注意分析有电压、无电压分别说明什么?(2)用欧姆挡测量无电压的两点间正、反接的电阻,看电阻是否不变.(3)用欧姆挡进一步测量两点正、反接电阻不等的两点的电阻,并记住红、黑表笔分别接哪一点.(4)根据测量结果对黑箱内元件进行判断,画出结构示意图.实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于、!OFF、"挡或交流电压最高挡.第二关：技法关解读高考解题技法一、实验注意事项技法讲解（1）测量电阻时，待测电阻要与别的元件和电源断开，且不要用手接触表笔.（2）合理选择欧姆挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央位置附近,使读数比较准确.（3）使用完后应拔出表笔,不要将选择开关置于欧姆挡,以防电池漏电.（4）用多用电表探索黑箱内的电学元件时,多用电表的两表笔要与接点保持稳定接触.（5）用多用电表探索黑箱内的电学元件实验时,首先要用多用电表直流电压挡确定黑箱内有无电池.如果箱内有电池,则绝对不能用多用电表的欧姆挡去测各接线柱间的电阻,否则容易烧坏多用电表.典例剖析例1在使用多用电表的欧姆挡时,下列现象与事实相符的有（）A.如果待测电阻不跟别的元件断开,测量值一定偏大B.测量电阻器的电阻时,若红\,黑表笔在电表上插错,会增大测量误差C.用多用电表测量“200 V 100 W”字样的白炽灯泡的电阻时测量值大于484 ΩD.正确测量某二极管时,发现阻值约为几十欧,则此时黑表笔接的一定是二极管的正极解析：测量二极管电阻只有几十欧,一定是导通,故D对,其他选项都错.答案：D二、用多用电表测黑箱内元件问题的思路技法讲解由上图作出初步判断后,再根据各待测两端的测量数据进行逻辑判断,判断哪一种情况是两个元件串联的数据,最终可以确定元件的位置.典例剖析例2如图所示,盒子内装有导线、一个电源和几个阻值相同的电阻组成的电路,1、2、3、4为接线柱,用电压表测得U12=5.0 V,U34=3.0 V,U13=2.0 V,U24=0.如使盒子内所用电阻最少,请在图中画出盒内的元件和电路.解析：由题给的数据可以看出,U12=U13+U34+U24,这一电压关系正好符合串联电路中总电压与分电压之间的关系,因此我们可以设想1、3，3、4，2、4这三部分的电阻为串联关系.由串联电路中电压分配与电阻成正比的规律,可以确定R13、R34=23,而2、4之间因U24=0,所以R24=0,可知2、4间为一根导线,由于R13、R34=23,故可初步设想盒内电路如图甲所示,由于要求电阻个数最少,故最后确定为图乙、丙两种情况.第三关：训练关笑对高考随堂训练1.在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1和R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将多用电表的红表笔直接接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端，R2的c端，并观察多用电表指针的示数，在下列选挡中符合操作规程的是（）A.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：A2.用万用表测直流电压U和测电阻R时,若红表笔插入万用表的正(+)插孔,则()A.前者(测电压U)电流从红表笔流入万用表,后者(测R)从红表笔流出万用表B.前者电流从红表笔流入万用表,后者电流从红表笔流入万用表C.前者电流从红表笔流出万用表,后者电流从红表笔流出万用表D.前者电流从红表笔流出万用表,后者电流从红表笔流入万用表答案：A3.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,外形十分相似,现将多用表转换开关拨到R×100 Ω挡,分别测它们的正反电阻加以鉴别;测甲元件时,R正=R反=0.5 kΩ,测乙元件时,R正=0.5 kΩ,R反=100 kΩ,测丙元件时,开始指针偏转到0.5 kΩ,接着读数逐渐增加,最后停在100 kΩ上,则甲、乙、丙三个元件分别是()A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容解析：应明确各元件的特性;电阻元件正反电阻一样;二极管具有单向导电性,正向电阻很小反向电阻很大;电容器充电时有电流而稳定后电流为零,而欧姆表F内接有电源,因而刚开始给电容器充电时电流大电阻示数小,稳定后电流为零,电阻示数为无穷大.答案：C4.如图所示为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值估计为几十欧的电阻.测量的某些操作步骤如下，请将操作步骤补充完整.A.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，则应调节可调部件____________旋钮使指针指零；B.将红、黑表笔分别插入__________、_____________插孔；C.将选择开关K置于欧姆表的____________挡，短接红、黑表笔，转动欧姆表__________的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置.D.测量发现估计值不准，而将选择开关K置于欧姆挡的“×100”挡，应重新调整__________________.解析：使用仪器测量前要调零，多用电表测电阻，先要进行电流调零（表笔断开电流为零，电阻为无限大），然后进行电阻调零（表笔短接电阻为0，电流最大）.通常“红”表示电势高，“黑”表示电势低，多用电表测电流、电压时，电流从红表笔进、黑表笔出，而作为欧姆表使用，红表笔恰好与内电源负极相连，保证电流从同一方向流进表头.欧姆挡每换一次挡位，都改变了内电路，必须重新调整调整欧姆零点的旋钮T.答案：调整机械调零S“+”“-”×1调整欧姆零点的T调整欧姆零点的T点评：近年高考实验题多为一小一大，小题不一定为仪器读数，大题也不一定为电学实验题.2007年高考理科综合全国卷Ⅰ，小题考查示波器大大出乎意料，叫“专家”大跌眼镜.5.一电学黑箱中有A、B、C三个接线柱，两个接线柱间最多只能接一个元件.黑箱内的元件是一只电阻和一只二极管.某同学用正确的操作方法利用多用电表的欧姆挡进行了6次测量，各次红、黑表笔的位置和测得的阻值如下表所示.可以判定：红表笔接 A B B C A C黑表笔接 B A C B C A测得阻值100 100 100.1K 160 100K 60（Ω）（1）电阻接在_________两点间，阻值为______________Ω.（2）二极管接在__________两点间，正极接在______________点.答案：（1）AB 100 （2）AC A6.黑箱上有三个接线柱A、B、C如图所示,已知里面装的元件只有两个(可能的元件是电池、电阻或二极管),并且两个接线柱间最多只接一个元件,现测量结果如下:①用直流电压挡测量A、B、C三点间均无电压.②用欧姆挡测量,A、C间正、反接阻值不变.③用欧姆挡测量,黑表笔接A点,红表笔接B点,有阻值;④用欧姆挡测量,黑表笔接C点,红表笔接B点有阻值,阻值比第②步测的大;反接阻值最大.画出箱内两个元件的接法.解析：用电压挡测无示数说明无电源;用欧姆表测AC间,正反不变说明为电阻;测AB间和BC间时调换时读数相差大说明有二极管在AB间和BC间,因AC已有电阻则二极管在AB 间,由表笔与内部电源的接法可判断二极管极为A正B负.所以内部如右图所示.答案：如右图所示。
用多用电表探索黑箱内的电学元件1. 实验目的①学会使用多用电表测量电压、电流、电阻。
②练习使用多用电表探测黑箱内的电学元件。
③了解晶体二极管的特性及符号。
2. 实验原理①多用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。
上半部为表头，表盘上有电流，电压，电阻等各种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻着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表的插孔。
②测电阻是依据全电路欧姆定律；测电流和电压是依据串联和并联电路特点及部分电路欧姆定律。
欧姆表内部电路如图所示，R 为调零电阻，红黑表笔，进行欧姆表调零时，我们在刻度盘上直接算出与I 对应的R x 的值，所测电阻的值即可从表盘刻度直接读出； ③二极管的特性是单向导电性，当二极管加上一定的正向电压时，它的电阻值很小；当二极管加上反向电压时，它的电阻值变得很大，就像断开的开关一样。
3. 实验器材多用电表、黑箱、导线、干电池、晶体二极管，电阻、电键，小灯泡。
4. 注意事项①多用电表在使用前，应观察指针是否指电流表的零刻度，若有偏差，应用螺丝刀调节多用电表中间的定位螺丝，使多用电表的指针指电流表的零刻度。
②测电阻时，待测电阻要跟别的元件和电源断开，不能用手接触表笔的金属杆。
③合理选择欧姆挡的量程，使指针尽量指在表盘中间位置附近④换用欧姆挡的另一量程时，一定要重新进行电阻调零，才能进行测量。
⑤读数时，应将表针示数乘以选择开关所指的倍数。
⑥测量完毕时，要把表笔从测试孔中拔出，选择开关应置交流电压最高挡或OFF 挡，若长期不用多用电表时，还应把电池取出。
练习：1、把晶体二极管、小灯泡和电池分别连接成（a ）、(b )两种电路，则：--------------------------------[ ] A 、在a 、b 电路中，小灯泡都不发光 B 、在a 、b 电路中，小灯泡都发光C 、只在a 电路中，小灯泡发光D 、只在b 电路中，小灯泡发光2、晶体二极管有很多实际应用，如在半导体收音机中，可用晶体二极管进行检波。
例1、在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R 1、R2及另外两根导线都是好的。
为了查出断导线，某学生想先用多用电表的红表笔直接连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R l的b端和R2的c端，并观察多用电表指针的示数。
在下列选挡中符合操作规程的是A. 直流10V挡B. 直流0.5V挡C. 直流2.5V挡D. 欧姆挡解析：外电路中有断路，在断路的两端测出的电压即电源电动势。
由于使用的是6 V直流电源，因此需用直流10 V挡。
如用欧姆挡，需把每根导线从电路中拆下（至少断开一端），然后用表笔接触其两端，观察指针是否满偏，不能连在电路上检查。
答案：A例2、如图所示，为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab间、bc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，用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V。
由此可知A. 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间电路通解析：在测量时，如果某处断路，则外电压等于电动势，所以两点间有示数，且等于电动势，表明此处断路。
如果示数为零，表明此处通路。
答案：CD注意：（1）判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。
（2）在确认无电压的情况下，才能用多用电表的欧姆挡判断故障，而且要将待测元件与电路断开。
例3、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，结果如下表所示。
由此可以判定黑箱内的结构。
解析：电阻的特点是不分极性的，即正向和反向电阻大小相等；二极管的特点是具有单向导电性，电流只能由正极流向负极，因此多用电表的欧姆挡测量其正向电阻（黑表笔接正极，红表笔接负极）时，有一个较小的电阻值。
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。
实验十二用多用电表探索黑箱内的电学元件【教学目的】1、了解多用电表的测量项目、量程和表盘刻度的分度特点。
2、初步掌握多用电表的使用方法。
3、用多用电表探测黑箱内的电学元件。
【教学重点】多用电表的使用。
【教学难点】多用电表的使用以及探测黑箱内的电学元件。
【提问导入】二极管有什么特性？如何判断黑箱内的电学元件是二极管还是电阻？【实验原理】多用电表是一种多用仪表，一般可用来测量电流、电压和电阻。
多用电表主要由表头和测量转换电路两部分组成，旋转装在面板上的选择开关，就可以进行不同物理量和不同量程的测量。
【注意事项】1、用多用电表探索黑箱内的电学元件时，首先要用多用电表的直流电压档确定箱内有无电池，如果箱内的电池，则绝对不能用多用电表的欧姆档去测各接线柱间的电阻，否则容易烧坏多用电表。
2、使用完毕后，不要将选择开关置于欧姆档。
【实验器材】1、电池盒2个，2、5号电池2节，3、导线2根，4、多用电表，5、黑箱。
【实验步骤】1、多用电表的使用：观察多用电表，认识多用电表的表盘、选择开关及其周围测量功能和量程。
进行测量前，检查表头的机械零点。
测量时，把选择开关旋到相应的测量项目和量程上，使用欧姆档时，先选好倍率，原则是使测量时指针尽可能靠近刻度盘的中央位置。
随后进行欧姆调零。
测量时，还应注意待测电阻要跟别的元件和电源断开，而且不要用手碰触表笔的金属。
每换用欧姆档的另一量程或连续使用同一量程较长时间，都要重新进行欧姆调零，读数时，读出表盘上相应的刻度值乘以所选的倍率，才是被测电阻值。
2、用多用电表探测黑箱内的元件。
先学习二极管的导电特性，再用多用电表欧姆档测量二极管的正、反向电阻。
最后，用多用电表探测黑箱内的电学元件。
3、根据测量结果绘出黑箱内的电路图。
【实验小结】该实验中学生能够正确判断黑箱内的电学元件种类，但有相当多的学生不能正确画出黑箱内的电路图。
【作业布置】根据测量结果绘出黑箱内的电路图并且写上姓名、组号上交老师查验。
多用电表是电学实验中的常用仪器，高考中要求正确使用仪器，会进行正确读数，高考考查频率较高，是高三复习的重要知识点。
【实验目的】练习使用多用电表测电阻。
研究二极管的单向导电性 【实验原理】一．多用电表欧姆档原理多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图），表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百μA ，转换开关和测量线路相配合，可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。
测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节R 使指针满偏时有 I g =R r r g ++ε=中R ε（1）当电笔间接入待测电阻R x 时，有 I x =xR R +中ε（2）联立（1）、（2）式解得g xI I =中中R R R x + （3） 由（3）式知当R x =R 中时，I x =21I g ，指针指在表盘刻度中心，故称R 中为欧姆表的中值电阻，由（2）式或（3）式可知每一个R x 都有一个对应的电流值I ，如果在刻度盘上直接标出与I 对应的R x 的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。
由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。
二．多用表表盘结构 多用电表的表面结构多用电表可以用来测电流、电压和电阻，又称万用电表，其表面结构如图所示。
其表面分为上下两部分，上半部分为表盘，共有三条刻度线，最上面的刻度线的左端标有“∞”，右端标有“0”，是用于测电阻的。
中间的刻度线是用于测电流和直流电压的，其刻度是均匀分布的，最下面一条刻度线左侧标有“v”，是用于测交流电压的，其刻度线分布不均匀。
多用电表表面的下半部分为选择开关，周围标有测量功能的区域和量程。
将多用电表的选择开关旋转到电流档，多用电表就能测量电流强度，当选择开关旋转到其他功能区域时，就可用于测量电压或电阻。
