考点29 实验练习使用多用电表 电表的改装 电学创新实验.docx
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考点29实验练习使用多用电表电表的改装电学创新实验
考点29 实验:
练习使用多用电表 电表的改装 电学创新实验
题组一 基础与经典题
1.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________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。
(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________(填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表如图乙所示,该电阻的阻值为________Ω。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。
答案
(1)指针定位螺丝 电流
(2)×1
(3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19.0
解析 使用多用电表欧姆挡,先机械调零,即调节指针定位螺丝,使电表指针指在电流的“0”刻线。
多用电表的中值电阻约为15Ω,测量20Ω的电阻时,要使用“×1”的倍率,然后进行欧姆调零,即将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针指在电阻的“0”刻线;由图乙刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19.0Ω。
2.
(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值时,选择倍率为“×100”欧姆挡,按正确的实验操作步骤测量,表盘指针位置如图所示,该电阻的阻值约为________Ω。
(2)下列关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是________。
A.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
B.测量阻值不同的电阻时,都必须重新进行欧姆调零
C.测量电路中的电阻时,应该把该电阻与电路断开
(3)用多用电表探测二极管的极性,用欧姆挡测量,黑表笔接a端,红表笔接b端时,指针偏转角较大,然后黑、红表笔反接指针偏转角较小,说明________(填“a”或“b”)端是二极管正极。
(4)若这块多用电表经过长期使用导致内部电池电动势变小,内阻变大,则用这块电表的欧姆挡测电阻时测量值________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案
(1)1700
(2)AC (3)a (4)偏大
解析
(1)欧姆表的读数为:
R=17×100Ω=1700Ω。
(2)测量电阻时,多用电表内部电源被接通,电流从多用电表内部流出,因为电阻不分正负极,所以电流流向电阻哪一端都行,红、黑表笔分别插在负、正插孔不会影响测量结果,故A正确;每次换挡后才需要重新进行欧姆调零,不换挡时不需要重新进行欧姆调零,故B错误;根据欧姆表测电阻的原理,测量电路中的电阻时,应将该电阻与外电路断开,故C正确。
(3)根据欧姆表改装原理可知,红表笔应接“+”插孔,与欧姆表内部电池的负极相接,黑表笔应接“-”插孔,与欧姆表内部电池的正极相接,而黑表笔接a端,红表笔接b端时,指针偏转角较大,而黑、红表笔反接指针偏转角较小,说明电流从a端经二极管流向b端时二极管电阻较小,则a端是二极管正极。
(4)欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,根据I=
=
=
,测量相同的电阻时电流将变小,指针偏转角度将变小,测量结果与原来相比偏大。
3.如图甲是简易多用电表的电路原理图,图中E是电源,R1、R2、R3、R4、R5是定值电阻,R6是可变电阻,表头G的满偏电流为200μA、内阻为600Ω,其表盘如图乙所示,最上一行刻度的正中央刻度值为“15”。
图中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,分别为:
直流电流1A挡和500μA挡,欧姆“×1k”挡,直流电压2.5V挡和10V挡。
(1)若用欧姆“×1k”挡测二极管的反向电阻,则A端所接表笔与二极管的________(填“正”或“负”)极相接触,测得的结果如图乙中a所示,则该二极管的反向电阻为________kΩ。
(2)某次测量时多用电表指针位置如图乙中b所示,若此时B端是与“1”相连的,则多用电表的示数为________;若此时B端是与“4”相连的,则多用电表的示数为________。
(3)根据题中所给的条件可得R1、R2的阻值之和为________Ω。
答案
(1)负 7.0
(2)0.30A 0.75V (3)400
解析
(1)若测二极管的反向电阻,则电流应从二极管的负极流入;又因为欧姆表的电流从A端流出,故A端所接表笔与二极管的负极相接触。
图乙中a所示示数为7.0Ω,因为选用的是欧姆“×1k”挡,故二极管的反向电阻为7.0kΩ。
(2)若此时B端是与“1”相连的,则此时是大量程电流表,为直流电流1A挡,故此时每个小格表示0.02A,读数为0.30A;若此时B端是与“4”相连的,则此时为小量程的电压表,为直流电压2.5V挡,故此时每个小格表示0.05V,读数为0.75V。
(3)由电路特点,接2时为直流电流500μA挡,则Igrg=(I-Ig)(R1+R2),代入数据得:
R1+R2=400Ω。
4.某同学只用以下给定仪器组装如图甲所示的简易多用电表,仪器不得重复使用。
A.电流表(0~200μA,100Ω);
B.电阻箱(0~999Ω);
C.电阻箱(0~9999Ω);
D.定值电阻R2(1kΩ);
E.变阻器(0~300Ω);
F.变阻器(0~800Ω);
G.干电池(1.5V,r=0);
H.干电池(9V,r=0);
I.导线若干。
该多用电表需设置0、1为量程0~1mA的电流挡,0、3为量程0~3V的电压挡,0、2为欧姆挡。
该同学通过计算并选择器材(器材选择只填器材前的字母)。
(1)量程0~1mA的电流挡中电阻箱R1应该选择________,将其调节为________Ω。
(2)量程0~3V的电压挡中电阻箱R4应该选择________,将其调节为________Ω。
(3)0、2的欧姆挡中变阻器R3应该选择________,电源应该选择________。
(4)该同学用上述简易多用电表的欧姆挡测量某未知电阻,他首先进行了欧姆调零,然后将电阻接在0、2之间,发现电流表指针偏转如图乙所示,示数为________μA,由此可求得未知电阻为________Ω。
答案
(1)B 25
(2)C 2980 (3)F G
(4)120 1000
解析
(1)
(2)量程为0~1mA的电流挡中电阻箱阻值为R1=
=
Ω=25Ω,此时电流表的总电阻为rg′=
=20Ω。
量程为0~3V的电压挡中电阻箱阻值R4=
-rg′=
Ω-20Ω=2980Ω。
则R1应该选择B,将其调节为25Ω,则R4应该选择C,将其调节为2980Ω。
(3)若电源选择H,则欧姆调零时变阻器接入电路的阻值R3=
-R2=
Ω-1000Ω=8000Ω,变阻器E、F均不满足要求,故电源不能选择H;若电源选择G,则欧姆调零时变阻器接入电路的阻值R3′=
-R2=
Ω-1000Ω=500Ω,只有变阻器F满足要求,则变阻器R3应选择F,电源应选择G。
(4)电流表示数为120μA,此时通过电源的电流为0.6mA,根据E=I(Rx+R内),R内=
Ω=1500Ω,可求得未知电阻为Rx=
-R内=
Ω-1500Ω=1000Ω。
5.多用电表是实验室必备仪器,小明想测量多用电表内电池电动势和挡位为“×1”电阻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R(最大阻值50Ω),导线若干。
请回答下列问题:
(1)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1a所示。
(2)将多用电表挡位调到电阻“×1”挡,再将红表笔和黑表笔短接,进行欧姆调零。
(3)在红表笔和黑表笔之间接一个待测电阻,多用电表指针指在刻度盘的中央,示数如图1b所示,则读数为________Ω。
(4)再将图1a中的多用电表与滑动变阻器、电压表构成如图2甲所示的电路图,图中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连,黑表笔连接另一端。
(5)不断调节滑动变阻器的滑片,改变其接入电路中的阻值,记录多用电表的示数R和电压表的示数U。
(6)以
为纵坐标、
为横坐标,利用步骤(5)中的数据作出图象如图2乙所示。
根据图象得到多用电表内部电源的电动势为E测=________V,欧姆“×1”挡内部的总电阻r测=________Ω。
答案 (3)15 (4)2 (6)5 15
解析 (3)多用电表选择电阻“×1”挡,由图1b所示可知,读数为15×1Ω=15Ω。
(4)欧姆表内置电源正极与黑表笔相连,负极与红表笔相连,电压表正接线柱应接高电势点,由图2甲所示的电路图可知,图中多用电表的红表笔和2端相连,黑表笔连接另一端。
(6)由图2甲所示电路图可知,电源电动势:
E=U+Ir=U+
r,整理得:
=
·
-
,由图2乙
图象可知,图象的斜率k=
=
A,纵轴截距b=-
=-
Ω-1,可解得多用电表内部电源的电动势为E测=E=5V,欧姆“×1”挡内部的总电阻r测=r=15Ω。
6.在如图甲所示的电路中,四节干电池串联,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;
A.2.5VB.10V
C.50VD.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)接着换用欧姆表的“×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,某次测量结果如图乙所示,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,它不等于测量值,原因是:
__________________________________________。
答案
(1)①B ②A
(2)①断开 ②6 e、f 12.7 用欧姆表测量时灯泡未工作,灯丝温度低,电阻偏小
解析
(1)①因电源为四节干电池,故电源电动势E=6V,则选电压表的10V量程挡较合适;
②因c、d间电压为5.8V,而e、f间电压为零,故故障应为A灯丝断开。
(2)用欧姆表测电路中电阻的阻值时,一定要将电路断开测量。
由图乙读数知电阻阻值为6Ω,因为A灯丝断开,故此时测量的应为灯泡B的阻值,即测量的是e、f间的电阻。
由R=
得R≈12.7Ω,该阻值与欧姆表测得的阻值相差较大,是因为欧姆表测得的电阻是灯泡未通电工作时的电阻,灯丝温度较低,灯丝电阻率偏小,阻值偏小。
7.某同学欲将量程为300μA的微安表头G改装成量程为0.3A的电流表。
可供选择的实验器材有:
A.微安表头G(量程300μA,内阻约为几百欧姆);
B.滑动变阻器R1(0~10kΩ);
C.滑动变阻器R2(0~50kΩ);
D.电阻箱(0~9999.9Ω);
E.电源E1(电动势约为1.5V);
F.电源E2(电动势约为9V);
G.开关、导线若干。
该同学先采用如图甲所示的电路测量G的内阻,实验步骤如下:
①按图甲连接好电路,将滑动变阻器的滑片调至图中最右端的位置;
②断开S2,闭合S1,调节滑动变阻器的滑片位置,使G满偏;
③闭合S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使G的示数为200μA,记下此时电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)实验中电源应选用________(填“E1”或“E2”),滑动变阻器应选用________(填“R1”或“R2”)。
(2)若实验步骤③中记录的电阻箱的阻值为R,则G的内阻Rg与R的关系式为Rg=________。
(3)实验测得G的内阻Rg=500Ω,为将G改装成量程为0.3A的电流表,应选用阻值为________Ω的电阻与G并联。
(保留一位小数)
(4)接着该同学利用改装后的电流表A,按图乙电路测量未知电阻Rx的阻值。
某次测量时电压表V的示数为1.20V,表头G的指针指在原电流刻度的250μA处,则Rx=________Ω。
(保留一位小数)
答案
(1)E2 R2
(2)
R (3)0.5 (4)4.3
解析
(1)本实验闭合开关S2时认为干路电流不变,而实际闭合开关S2时,电路总电阻减小,干路电流增大,而滑动变阻器接入电路的阻值越大,闭合开关S2时干路中电流增大得越小,实验误差越小。
当电源选用E1且G满偏时,滑动变阻器接入电路的电阻约为
=5kΩ,当电源选用E2且G满偏时,滑动变阻器接入电路的电阻约为
=30kΩ,故电源应选用E2,滑动变阻器应选用R2。
(2)步骤③中闭合S2,保持滑动变阻器的滑片位置不变,调节电阻箱的阻值,使G的示数为200μA,此时通过电阻箱的电流为100μA,根据并联电路电流规律,可知此时电阻箱的阻值为G的内阻的2倍,即Rg=
R。
(3)实验测得G的内阻Rg=500Ω,为将G改装成量程为0.3A的电流表,应选用阻值为R=
≈0.5Ω的电阻与G并联。
(4)改装后的电流表的内阻为r内=
≈0.5Ω。
表头G的指针指在原电流刻度的250μA处,此处对应的实际电流为
×250A=0.25A,电压表V的示数为1.20V,则Rx=
-r内=4.3Ω。
题组二 高考真题
8.(2016·上海高考)在“用多用电表测电阻、电流和电压”的实验中。
(1)(多选题)用多用电表测电流或电阻的过程中( )
A.在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行调零
B.在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零
C.在测量未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进行试测
D.在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测
(2)测量时多用电表指针指在如图所示位置。
若选择开关处于“10V”挡,其读数为________V;若选择开关处于“×10”挡,其读数为________200Ω(选填:
“大于”“等于”或“小于”)。
答案
(1)AD
(2)5.4 小于
解析
(1)用多用电表测量电阻时,更换倍率后都必须重新进行欧姆调零,A正确;测量电流前需要进行机械调零,更换量程时不需要进行再次调零,B错误;在测量未知电阻时,若先选择倍率最大挡进行试测,当被测电阻较小时,电流有可能过大,所以应从倍率较小的挡进行试测,若指针偏角过小,再换倍率较大的挡,C错误;在测量未知电流时,必须选择电流最大量程进行试测,避免电表烧坏,D正确。
(2)若选择开关处于“10V”挡,则电表的最小刻度为0.2V,此时读数为5.4V;若选择开关处于“×10”挡,此时指针指示位置约指在“10”和“30”的中间位置,因为欧姆表的刻度特点是右边稀左边密,所以读数应该小于200Ω。
9.(2017·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
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”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________。
(结果均保留三位有效数字)
答案
(1)黑
(2)B (3)160 880
(4)1.47mA 1.10kΩ 2.95V
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1mA的电流挡,由并联电路两支路电流与电阻成反比知,
=
=
,解得R1+R2=160Ω。
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1V的电压挡,表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120Ω,两端电压为0.12V,由串联电路中电压与电阻成正比知:
R4两端电压为0.88V,则R4电阻为880Ω。
(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2.5mA,读数为1.47mA。
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11×100Ω=1.10kΩ。
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5V,读数为2.95V。
10.(2019·全国卷Ⅲ)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a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b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c所示,则电阻箱接入的阻值为________Ω。
答案
(1)如图所示 900 R1
(2)45 5 (3)0 35000.0
解析
(1)欧姆表内各元件串联,且红表笔接电源负极,黑表笔接电源正极。
欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻,即R内=r+R0+RA+R=15kΩ,解得R=900Ω。
由于滑动变阻器R2的最大阻值为500Ω,所以滑动变阻器选R1。
(2)根据闭合电路欧姆定律,得Ia=
和Ib=
,代入数据解得Ra=45kΩ,Rb=5kΩ。
(3)使用欧姆表测量电阻时,首先要进行电阻调零,此时应将红、黑表笔短接,调整滑动变阻器,使欧姆表指针指向0kΩ处。
电阻箱的阻值为(0.1×0+1×0+10×0+100×0+1000×5+10000×3)Ω=35000.0Ω。
11.(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。
可用的器材有:
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R1=________Ω;R2=________Ω。
(保留到个位)
答案
(1)图见解析
(2)100 2910
解析
(1)R1的电阻比较小,所以R1与表头并联构成大量程的电流表,R2的阻值比较大,与改装后的电流表串联可充当大量程的电压表,设计电路图如图所示。
(2)改装电流表需要并联一个电阻,要改装1mA的电流表需要并联的电阻R1=
=
Ω=100Ω;要改装3V电压表需要串联电阻,串联电阻的阻值为R2=
=
Ω=2910Ω。
12.(2019·全国卷Ⅰ)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c所示。
由此可以推测出所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=________。
答案
(1)图见解析
(2)C (3)AC (4)
解析
(1)微安表改装为大量程的电流表,应并联电阻R,实物连线如图所示。
(2)串联电路中电流处处相等,毫安表示数为16.0mA时,对应微安表的示数为160μA,根据比例关系得,当微安表指针指到满量程250μA时,毫安表的示数应为25mA,即为改装后电表的量程,C正确。
(3)根据IgRg=(I-Ig)R,得I=
+Ig。
产生上述问题的原因可能是微安表内阻测量错误,实际内阻大于1200Ω,或者并联的电阻R值计算错误,接入的电阻偏小,A、C正确。
(4)设微安表的满偏电压为U,则对并联的电阻R有
U=(25-0.25)×10-3A×R
对并联的电阻kR有
U=(20-0.25)×10-3A×kR
解得k=
。
13.(2018·浙江4月选考)
(1)小明用多用电表测量一小段2B铅笔芯的电阻Rx,正确的操作顺序是________(填字母)。
A.把选择开关旋转到交流电压最高挡
B.调节欧姆调零旋钮使指针指到欧姆零点
C.把红、黑表笔分别接在Rx两端,然后读数
D.把选择开关旋转到合适的挡位,将红、黑表笔接触
E.把红、黑表笔分别插入多用电表“+”、“-”插孔,用螺丝刀调节指针定位螺丝,使指针指0
(2)小明正确操作后,多用电表的指针位置如图所示,则Rx=_______
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