高考物理电学实验精讲精练练习使用多用电表1226131.docx

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高考物理电学实验精讲精练练习使用多用电表1226131

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（如图所示）

（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．

2．欧姆表原理

（1）内部电路简化如图所示．

（2）根据闭合电路欧姆定律

①当红、黑表笔短接时，Ig＝

，

②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝

，

③当I中＝

Ig时，中值电阻R中＝Rg＋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．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．

5．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．

6．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）选择开并置于“Ω”挡的“×1”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，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．

7．探索黑箱内的电学元件

判断目的

应用挡位

现象

电源

电压挡

两接线柱正、反接时均无示数说明无电源

电阻

欧姆挡

两接线柱正、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

电容器

欧姆挡

指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢

电感线圈

欧姆挡

示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数

五、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、0.001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、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．

七、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．

一　多用电表的使用及读数

[典例1]　某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：

多用电表；

电压表：

量程5V，内阻十几千欧；

滑动变阻器：

最大阻值5kΩ；

导线若干．

回答下列问题：

（1）将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．

（2）将图甲中多用电表的红表笔和________（选填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端．

（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.

（4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.

（5）多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.

解析　

（1）使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零．

（2）多用电表电流为“红进黑出”，题图甲中外电路电流由2到1，所以红表笔应连1端．

（3）多用电表挡位为×1k，指针指15，则R＝15.0×1kΩ＝15.0kΩ，由图丙知电压表读数为3.60V.

（4）当滑动变阻器连入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电压表内阻，所以电压表内阻为12.0kΩ.

（5）15.0kΩ为多用电表电阻挡的中值电阻，中值电阻阻值即内电路阻值，所以电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为15.0kΩ，设内电路电池电动势为E，则当电压表示数为4.00V时，

＝

，解得：

E＝9.00V.

答案　

（1）短接　

（2）1　（3）15.0　3.60　（4）12.0　

（5）9.00　15.0

二　用多用电表探索黑箱内的电学元件

[典例2]　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

10.0Ω

b，c

15.0Ω

解析　

（1）使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A，使指针指到左边的“0”刻度线处．

（2）为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点b.

（3）欧姆表的读数为5×1Ω＝5Ω；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，根据表格中两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示．

答案　

（1）A　

（2）短暂　（3）5.0　见解析图

判断黑箱内元件的基本思路

（1）首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源．

（2）如果有电源，则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压，根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系，从而分析出黑箱内各元件的连接情况．

（3）如果没有电源，则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值，根据所测量的电阻值，分析任意两点间各是什么元件及其连接情况．

三　用多用电表判断电路故障

[典例3]　

（1）某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12V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电表直流50V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点时多用电表指示如图2所示，读数为________V，说明________（选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯泡”）正常．

②红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图2相同，可判断发生故障的器件是________．（选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯泡”）

（2）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__________（只填一处）可能有故障．

解析　

（1）①因用直流50V挡检测，故满偏时电压为50V，刻度均匀，在图示位置时，读数为11.5（11.2～11.8之间均可）V，说明蓄电池正常．

②红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用电表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯泡．

（2）①用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开，在连接点1和2已接好的情况下，应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压；连接点1和2同时断开时，可以用欧姆挡进行测量．

②在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源的电动势，说明开关（或连接点5、6）出现故障．

答案　

（1）①11.5（11.2～11.8均可）　蓄电池　②小灯泡　

（2）①电压　欧姆　②开关（或连接点5、6）

四　实验改进　拓展创新

1．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．

2．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4]　某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验．

（1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻为3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为_____V（结果保留两位有效数字）．

（2）为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图2所示的电路图：

实验步骤如下：

A．断开开关S，按图2连接好电路；

B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；

C．将电阻箱R0的阻值调到零；

D．闭合开关S；

E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V位置；

F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；

G．断开开关S.

实验中可供选择的实验器材有：

a．待测电压表

b．滑动变阻器：

最大阻值2000Ω

c．滑动变阻器：

最大阻值10Ω

d．电阻箱：

最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω

e．电阻箱：

最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω

f．电池组：

电动势约6V，内阻可忽略

g．开关、导线若干

按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：

①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________（填“b”或“c”），电阻箱中选用________（填“d”或“e”）．

②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真（填“＞”或“＜”）；若RV越大，则

越________（填“大”或“小”）．

解析　

（1）已知电压表的内阻RV＝3.0×103Ω，由于欧姆表的内阻等于中值电阻，所以欧姆表的内阻r＝1.5×103Ω，根据分压关系可得电压表示数为1.0V.

（2）①根据分压电路的滑动变阻器的阻值小，测量支路的电阻变化对其所分得的电压影响小，因此滑动变阻器选择c，由于电压表的内阻约为3.0×103Ω，故电阻箱选择d.②由于电阻箱串联接入测量支路，测量支路电阻增加，造成测量支路的电压大于3.0V，电阻箱两端的电压大于1.5V，因此R测>R真．RV越大，测量支路电阻越大，测量支路的电压越接近3.0V，电阻箱的电压越接近1.5V，因此R测越接近R真，相对误差越小．

答案　

（1）1.0　

（2）①c　d　②>　小

对点自测

1．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“3.8V,0.3A”．合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．

（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．2.5V　B．10V

C．50VD．250V

②测得c、d间电压约为5.8V、e、f间电压为零，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6V，电压表量程应选10V，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6.0Ω.由于A灯泡断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0Ω，说明测量的应该是e、f间电阻．由R＝

可求得电阻为12.7Ω.

答案：

（1）①B　②A　

（2）①断开　②6.0　e、f　12.7

2．使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源（一般为电池）、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电路的两端．现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：

待测多用电表，量程为60mA的电流表，电阻箱，导线若干．实验时，将多用电表调至×1Ω挡，调好零点；电阻箱置于适当数值．完成下列填空：

（1）仪器连线如图所示（a和b是多用电表的两个表笔）．若两电表均正常工作，则表笔a为________（填“红”或“黑”）色；

（2）若适当调节电阻箱后，图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图（a）、（b）、（c）所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________Ω.

（3）计算得到多用电表内电池的电动势为________V．（保留3位有效数字）

解析：

（1）因为欧姆表的黑表笔接内部电源的正极，所以根据电路的连接方式可知，a是黑表笔．

（2）因为多用电表调至×1Ω挡，所以读数为14.0Ω，电流表的读数为53.0mA，电阻箱的读数为4.6Ω.

（3）由于欧姆表的内阻等于欧姆表的中值电阻，所以此欧姆表的内阻为15Ω，电阻箱和电流表的电阻之和为14Ω.根据欧姆定律E＝IR总＝0.053×（15＋14）V＝1.54V.

答案：

（1）黑　

（2）14.0　53.0　4.6　（3）1.54

跟踪练习

1．用多用电表探测如图所示的黑箱，发现：

用直流电压挡测量时，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆挡测量，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图中的（　　）

解析：

选B.红表笔接F，电阻很小，此时二极管导通，电流从黑表笔流出通过二极管从红表笔流进，电流方向从E到F，只有B正确．

2．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.

解析：

（1）读数为15×100Ω＝1.5×103Ω，为使指针位于表盘中央范围，应选择×1k挡．

（2）、（3）中使用多用电表测量电流、电压时，读数要进行估读．

答案：

（1）1.5×103　×1k　

（2）30.5（30.4～30.6都正确）　153　（3）6.1

3．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：

（1）调节________，使电表指针停在________的“0”刻线（填“电阻”或“电流”）．

（2）将选择开关旋转到“Ω”挡的________位置．（填“×1”“×10”“×100”或“×1k”）

（3）将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________的“0”刻线（填“电阻”或“电流”）．

（4）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.

（5）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．

解析：

使用多用电表欧姆挡，先机械调零．中值电阻为15Ω，测量20Ω的电阻时，要使用×1的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19Ω.

答案：

（1）指针定位螺丝　电流　

（2）×1　（3）欧姆调零旋钮　电阻　（4）19

4．某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱形元件的伏安特性，步骤如下：

（1）用多用表“×100”倍率的电阻挡测量该元件的电阻时，发现指针偏角过大，此时需换用________（填：

“×10”或“×1k”）倍率的电阻挡，并重新进行________后再进行测量，表盘的示数如图所示，则该电阻的阻值Rx＝________Ω.

（2）该同学想更精确地测量其电阻，现有的器材及其代号和规格如下：

待测元件电阻Rx

电流表A1（量程0～10mA，内阻约50Ω）

电流表A2（量程0～50mA，内阻约30Ω）

电压表V1（量程0～3V，内阻约30kΩ）

电压表V2（量程0～15V，内阻约50kΩ）

直流电源E（电动势3V，内阻不计）

滑动变阻器R1（阻值范围0～50Ω，允许通过的最大电流0.5A）、开关S、导线若干．

①要求较准确地测出其阻值，电流表应选________，电压表应选________（选填电表符号）；

②根据以上仪器，该同学按图连接实验线路，在实验中发现电流表示数变化范围较小，现请你用笔在图中添加一条线对电路进行修改，使电流表示数的变化范围变大；

③修改后的电路其测量结果比真实值偏________（选填“大”或“小”）．

解析：

（1）用“×100”倍率的电阻挡测该电阻时，指针偏角过大，说明所选倍率太大，应换用“×10”倍率，并重新进行电阻挡调零，Rx＝30×10Ω＝300Ω

（2）①由于电源电动势为3V，电压表应选V1

由于Im＝

＝

A＝10mA，故电流表应选A1.

②电路连接如图所示

③由于测量Rx时采用的是电流表外接法，用此测量结果比真实值小．

答案：

（1）×10　欧姆调零　300　

（2）①　A1　V1　②见解析图　③小

5．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“50mA”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IRx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18×1Ω＝18Ω；若选择开关拨至“50mA”挡，按照中间刻度读数，则测量结果为23.0mA.

（2）由闭合电路欧姆定律，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）18Ω　23.0mA

（2）I＝

　（3）BCD

6．为了较精确地测量某定值电阻的阻值，某兴趣小组先用多用电表进行粗测，后用伏安法精确测量．现准备了以下器材：

A．多用电表

B．电流表A1（量程50mA、内阻r1＝20Ω）

C．电流表A2（量程100mA、内阻约为5Ω）

D．定值电阻R0（80Ω）

E．滑动变阻器R（0～10Ω）

F．电源（电动势E＝6V，内电阻较小）

G．导线、开关若干

（1）在用多用电表粗测时，该兴趣小组首先选用“×100”欧姆挡，此时欧姆表的指针位置如图甲所示，为了减小误差，多用电表的选择开关应换用________欧姆挡；按操作规程再次测量该待测电阻的阻值，此时欧姆表的指针位置如图乙所示，其读数是________Ω；

（2）请在虚线框内画出能准确测量电阻Rx的电路图（要求在电路图上标出元件符号）．

（3）请根据设计的电路图写出Rx的测量表达式Rx＝________.

解析：

（1）由甲图可知指针的偏角太大，说明倍率选的太大，故选“×10”欧姆挡．由图乙可知指针所指的刻度数为18，再乘以倍率，阻值约为180Ω.

（2）电路如图所示，A1和R0串联组成电压表；滑动变阻器阻值较小，为测量方便，采用分压式接法．