高考物理备考微专题精准突破专题813 实验练习使用多用电表原卷版.docx
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高考物理备考微专题精准突破专题813实验练习使用多用电表原卷版
2020年高考物理备考微专题精准突破
专题8.13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Ig=
;
②当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=
,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Rx的值,所测电阻Rx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Rx=Rg+R+r时,I=
,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.
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
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250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表.该同学测得微安表内阻为1200Ω,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16.0mA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.18mAB.21mA
C.25mAD.28mA
(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1200Ω
B.微安表内阻测量错误,实际内阻小于1200Ω
C.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=________.
【2019·全国卷Ⅲ·23】某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度.可选用的器材还有:
定值电阻R0(阻值14kΩ),滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω),滑动变阻器R2(最大阻值500Ω),电阻箱(0~99999.9Ω),干电池(E=1.5V,r=1.5Ω),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“R1”或“R2”).
(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.
【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=1.5V,内阻r=1Ω,灵敏电流计满偏电流Ig=10mA,内阻rg=90Ω,表盘如图丙所示,欧姆表表盘中值刻度为“15”。
(1)多用电表的选择开关旋至“Ω”区域的某挡位时,其内部电路为图甲所示。
将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零,调零后多用电表的总内阻为________Ω。
某电阻接入红、黑表笔间,表盘如图丙所示,则该电阻的阻值为________Ω。
(2)若将选择开关旋至“×1”,则需要将灵敏电流计________(选填“串联”或“并联”)一阻值为________Ω的电阻,再进行欧姆调零。
(3)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量,如图乙所示,下列说法中正确的是________(填选项前的字母)
A.欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端
B.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
C.若采用“×100”倍率测量时,发现指针偏角过大,应换“×10”倍率,且要重新进行欧姆调零
D.若采用“×10”倍率测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略大于175Ω
例2.(2019·广东珠海一模)某同学在练习使用多用电表时连接的电路如甲图所示:
(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过________(选填“R1”或“R2”)的电流;
(2)若断开电路中的开关,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,则测得的是________。
A.R1的电阻B.R2的电阻
C.R1和R2的串联电阻D.R1和R2的并联电阻
(3)将选择倍率的旋钮拨至“×10”的挡时,测量时指针偏转角很大,为了提高测量的精确度,应将选择开关拨至________挡(选填“×100”或“×1”),将两根表笔短接调节调零旋钮,使指针停在0Ω刻度线上,然后将两根表笔分别接触待测电阻的两端,若此时指针偏转情况如图丙所示,则所测电阻大小为________Ω。
(4)乙图是该多用表欧姆挡“×100”内部电路示意图,电流表满偏电流为1.0mA、内阻为10Ω,则该欧姆挡选用的电池电动势应该为________V。
【微专题精练】
1.(2017·高考全国卷Ⅲ)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”相连的,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位有效数字)
2.(2018·高考全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表.可选用的器材有:
微安表头(量程100μA,内阻900Ω);电阻箱R1(阻值范围0~999.9Ω);电阻箱R2(阻值范围0~99999.9Ω);导线若干.
要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表,在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表.组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡.
回答下列问题:
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2,其中*为公共接线柱,a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱.
(2)电阻箱的阻值应取R1=________Ω,R2=________Ω.(保留到个位)
3.(2019·福建高中毕业班3月质检)某同学用内阻Rg=20Ω、满偏电流Ig=5mA的毫安表制作了一个简易欧姆表,电路如图甲,电阻刻度值尚未标注。
(1)该同学先测量图甲中电源的电动势E,实验步骤如下:
①将两表笔短接,调节R0使毫安表指针满偏;
②将阻值为200Ω的电阻接在两表笔之间,此时毫安表指针位置如图乙所示,该示数为________mA;
③计算得电源的电动势E=________V。
(2)接着,他在电流刻度为5.00mA的位置标上0Ω,在电流刻度为2.00mA的位置标上________Ω,并在其他位置标上相应的电阻值。
(3)该欧姆表用久后,电池老化造成电动势减小、内阻增大,但仍能进行欧姆调零,则用其测得的电阻值________真实值(填“大于”“等于”或“小于”)。
(4)为了减小电池老化造成的误差,该同学用一电压表对原电阻刻度值进行修正。
将欧姆表的两表笔短接,调节R0使指针满偏;再将电压表接在两表笔之间,此时电压表示数为1.16V,欧姆表示数为1200Ω,则电压表的内阻为________Ω,原电阻刻度值300Ω应修改为________Ω。
4.(2019·山东泰安一模)如图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是最大阻值为20kΩ的可变电阻;表头G的满偏电流为250μA,内阻为600Ω。
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×1kΩ挡。
(1)图中的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)要想使用直流电压1V挡,选择开关B应与________相连(填选择开关对应的数字)。
(4)根据题给条件可得R1+R2=________Ω。
(5)将选择开关与“3”相连,把表笔插入A、B并短接,滑动R6的滑片到最上端a处,表头G的指针指在表盘电流125μA处;滑动R6的滑片到最下端b处,表头G的指针指在表盘电流250μA处。
则电池的电动势E=________V。
5.(2019·江西南昌三中模拟)某同学制作了一个简单的多用电表,图甲为电表的电路图.已知选用的电流表内阻Rg=5Ω、满偏电流Ig=25mA,当选择开关接3时为量程100V的电压表.该多用电表表盘如图乙所示,下排刻度均匀,C为上排刻度线的中间刻度,由于粗心,上排刻度线对应数据没有标出.
(1)若指针指在图乙所示位置,选择开关接1时其读数为________;选择开关接3时其读数为________.
(2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势,这位同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了如下实验:
①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将电表红、黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使电表指针指C处,此时电阻箱的示数如图丙,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;(保留两位有效数字)
(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,若指针在图乙所示位置,则待测电阻的阻值为________Ω.(保留两位有效数字)
6.(2019·益阳检测)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.50V D.250V
②测得c、d间电压约为5.8V、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.
7.(2018·浙江考前特训)A、B两组同学用多用电表测量某型号白炽灯的灯丝电阻.
(1)A组按照规范的操作步骤测量,欧姆挡及指针位置如图甲、乙所示,则灯泡电阻值为________Ω,标称字样可能是________(填序号).
①220V,25W ②220V,300W ③220V,500W
(2)B组的多用电表欧姆挡刻度不清,但仍要用该表测量灯泡电阻,规范操作后发现指针如图丙所示;同一倍率下外接阻值为R时,指针恰好指在刻度盘的正中央,则灯泡电阻为________(结果用R表示).
8.小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D,设计了如图甲所示电路进行实验探究,请按要求回答问题:
(1)小明按图甲连接好电路,闭合开关S,将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端,发现起始阶段电压表的示数逐渐增大,后续阶段电压表示数保持6V不变,若D为电阻元件,则该过程中它的电阻值的变化情况可能是________.
A.阻值一直为0
B.阻值先不变,后续阶段变小
C.阻值恒定且远大于R2
D.阻值先不变,后阶段变大
(2)根据元件D铭牌上的部分信息,小明从网络获知该元件为稳压二极管,它有正、负极之分,在电路中当D的正极接高电势时,其i-u线如图乙中OC所示;当D的负极接高电势时,其i-u线如图乙中OAB所示,其中AB段为D的稳压工作区,由此可判断图甲中D的黑色端是它的________极(选填“正”或“负”).
(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究,图丙中虚线框部分是其内部等效电路,已知电源电动势E=9V,电表满偏电流Ig=3mA.实验时小明先进行欧姆调零,则调零后多用电表内部总电阻为____________Ω;调零后按图丙连接元件D进行测量,若D恰好处于稳压工作区,则此时测得元件D的阻值应为____________Ω.
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