版高中物理人教版选修31学案第二章 9 实验练习使用多用电表Word下载.docx
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电流从欧姆表的黑表笔流出,经过被测电阻,从红表笔流入。
4.研究二极管的单向导电性
(1)认识二极管:
如图所示,它由半导体材料制成,左端为正极,右端为负极。
特点:
电流从正极流入时电阻很小(选填“很小”或“很大”),而从正极流出时电阻很大(选填“很大”或“很小”)。
(2)多用电表测二极管的正反向电阻
①测二极管正向电阻:
将多用电表的选择开关选至低(选填“低”或“高”)倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极,红表笔接触二极管的负极。
②测二极管反向电阻:
将多用电表的选择开关选至高(选填“低”或“高”)倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极。
实验过程·
合作学习
实验步骤
(1)观察多用电表的外形,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)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)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)利用多用电表的欧姆挡测三个定值电阻的阻值,比较测量值和真实值的误差。
(7)研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。
(8)探索黑箱内的电学元件
电学元件
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
正接时示数很小,反接时示数很大
电容器
指针先指“0”后逐渐增大到“∞”,且指针摆动越来越慢
电感线圈
示数由“∞”逐渐减小到某一较小的固定示数
(1)测电压、电流时,表笔的接法要注意什么?
量程选择有什么要求?
测电压时,红表笔接触点的电势要比黑表笔高;
测电流时,电流应该从红表笔流入,从黑表笔流出。
要合理选择电流、电压挡的量程,使指针不能偏转太小,也不能超过量程。
(2)测电阻时,电阻能连接在原电路中吗?
不能,因为被测电阻要和多用电表内部的电源组成闭合电路,所以测电阻时必须把待测电阻隔离。
数据收集与分析
(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)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。
(1)测量电阻时偏角过大应该换用怎样的倍率?
偏角过大说明电阻较小,要换小倍率。
(2)更换倍率后是否需要重新欧姆调零?
每次更换倍率后都需要重新欧姆调零。
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,要及时换电池。
(2)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。
(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)读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。
实验研析·
创新学习
类型一 教材原型实验
角度1
多用电表的原理及电表改装
【典例1】
(1)一量程为3V的改装电压表由灵敏电流计G与电阻R串联而成,如图甲所示。
若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍大一些,采用下列哪种措施可加以改进 。
A.在R上串联一个比R小得多的电阻
B.在R上串联一个比R大得多的电阻
C.在R上并联一个比R小得多的电阻
D.在R上并联一个比R大得多的电阻
(2)将此电压表调好校准接入电路,测某电路两端的电压,指针示数如图乙所示,电压为 V。
(3)(多选)关于多用电表的使用,下列做法正确的是 。
A.把多用电表的选择开关旋至适当的直流电压挡,用图a所示的电路,合上开关S,则可测小灯泡两端的电压
B.把多用电表的选择开关旋至适当的直流电流挡,用图b所示的电路,合上开关S,则可测通过小灯泡的电流
C.把多用电表的选择开关旋至适当的欧姆挡,进行调零后,用图c所示的电路,开关S保持断开,则可测小灯泡的电阻
D.把多用电表的选择开关旋至适当的欧姆挡,进行调零后,用图d所示的电路,会观察到此时欧姆表示数很小
【解析】
(1)在R上串联一个比R小得多的电阻,可实现电流表的分压稍小些,即达到改进目的,故A正确;
在R上串联一个比R大得多的电阻,会使电流表的分压过小,读数偏小,故B错误;
在R上并联一个比R小得多或比R大得多的电阻均会使其分压更小,电流表分压变大,读数更大,故C、D错误。
(2)由题图乙知,电压表读数为2.50V。
(3)测电压时,红表笔接外电路高电势处,因为电流要从红表笔流入,A错误;
测电流时,红表笔接外电路高电势处,因为电流要从红表笔流入,B错误;
测电路中某个电阻的阻值时,一定要将该电阻所在电路断开,避免测量出现较大误差,C正确;
图d是测量二极管的正向电阻,二极管正向电阻很小,故欧姆表示数很小,D正确。
答案:
(1)A
(2)2.50(2.49~2.51均可) (3)C、D
角度2
电路故障的分析与检测
【典例2】某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,该电路用标称值为12V的蓄电池为电源,导线及其他电路元件接触完好。
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乙所示,读数为 V,说明 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。
(2)红表笔接b点,断开开关时,指针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和乙图相同,可判定发生故障的器件是 (选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)。
(1)由于多用电表的挡位选为直流50V,所以读数时选用0~50V的刻度,故读数应为11.5V,两表笔接a、c时,测量电池两端的电压,此读数约等于蓄电池的电动势,说明蓄电池是正常的。
(2)若两表笔接b、c两点时,电压表读数仍为11.5V,说明a、b之间是通路,保险丝和开关正常,b、c之间是断路,小灯发生断路故障。
(1)11.5(11.2~11.8均可) 蓄电池
(2)小灯
电路故障检测方法
(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。
可分以下三种情况作出判断:
①如果电压表读数为零,说明可能在和电压表并联的路段之外有断路,或该并联路段内有短路。
②如果电压表有示数,说明在和电压表并联的电路之外无断路或该并联路段内无短路。
③如果电压表示数等于电源电动势——可能和电压表并联的电路间有断路,而该并联路段之外的电路无断路。
(2)若用电流表判断,则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程,否则会损害电流表。
(3)利用欧姆挡检测时要谨慎,必须确认在无电压的情况下使用,而且要将待测元件与电路断开。
角度3
电学黑箱问题
【典例3】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,并在如图甲所示的黑箱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
(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5.0×
1Ω=5.0Ω;
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,只有电阻,由测量电阻最大值为15.0Ω可知,每个电阻的最小值为5.0Ω,接法如图a所示;
电阻值还可能为10.0Ω,接法如图b所示。
或
(1)A
(2)短暂 (3)5.0 见解析图
类型二 创新型实验
【典例4】有一内阻未知(20~60kΩ)、量程为0~10V的直流电压表。
(1)某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量上述电压表的内阻,该多用电表刻度盘上读出电阻刻度中间值为30,欧姆挡的选择开关拨至倍率 (选填“×
10”“×
100”或“×
1k”)挡。
先将红、黑表笔短接调零后,选用图甲中 (选填“A”或“B”)方式连接。
(2)在实验中,欧姆表和电压表的指针分别如图乙、丙所示,某同学读出欧姆表的读数为 Ω,这时电压表的读数为 V。
计算出欧姆表中电池的电动势为 V。
(1)因为欧姆表电阻值的中间值为30,欧姆表指针指中央刻度附近时,读数误差小,所以欧姆表的选择开关应拨到“×
1k”挡,因为欧姆表的黑表笔与欧姆表内部电源的正极相连,所以测量电路应该选A;
(2)由题图可知:
欧姆表读数为40×
1kΩ=40kΩ=4×
104Ω;
电压表读数为U=5.0V;
根据闭合电路欧姆定律和串联电路特点:
=
解得E=8.75V。
(1)×
1k A
(2)4×
104 5.0 8.75
【创新评价】
创新角度
创新措施
多用电表测电阻创新
欧姆挡测量电压表电阻
电源电动势创新
用电压表示数测电动势
【创新探究】
(1)电源来源是什么?
如何求解所求内容?
多用电表当欧姆表使用时,内有电源,构成闭合回路,一般把欧姆表看作电源,则电源的内阻为欧姆表的内阻,然后由闭合电路欧姆定律进行有关计算。
(2)如何求解电动势?
流过电压表的电流IV=
;
欧姆表两端的电压UA=IV·
RA。
课堂检测·
素养达标
1.图中E为电源,R1、R2为电阻,K为开关。
现用多用电表测量流过电阻R2的电流。
将多用电表的选择开关调至直流电流挡(内阻很小)以后,正确的接法是( )
A.保持K闭合,将红表笔接在a处,黑表笔接在b处
B.保持K闭合,将红表笔接在b处,黑表笔接在a处
C.将K断开,红表笔接在a处,黑表笔接在b处
D.将K断开,红表笔接在b处,黑表笔接在a处
【解析】选C。
多用电表测电流应该串联在电路中,所以开关不能闭合,且电流从红表笔流入表内,故C正确。
2.(2020·
常熟高二检测)用一个满偏电流为10mA、内阻为40Ω的表头,一个电动势为1.5V、内阻不计的干电池和一个可变电阻组装成一个欧姆表,应当选择的可变电阻的规格是( )
A.0~20Ω B.0~50Ω
C.0~100ΩD.0~200Ω
【解析】选D。
表头的满偏电流为10mA,欧姆调零时,有R+40Ω=
=150Ω,故R=110Ω,应当选择规格为0~200Ω的可变电阻,否则不能调零,选项D正确。
3.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、负表笔插孔,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,读出电表示数。
(5)为了得到准确的测量结果,应让电表指针尽量指向表盘 (选填“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,将选择开关拨向 位置。
【解析】用多用电表测二极管的反向电阻,应将黑表笔接二极管的负极。
选择欧姆挡位后将红、黑表笔短接进行调零,使指针指在最右端“0”位置。
为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央。
测量完毕后,应将选择开关指向OFF挡。
(3)短接 (4)红 黑 (5)中央 (6)OFF挡
【加固训练】
二极管具有单向导电性,其正向电阻很小,反向电阻很大,现有一个二极管其正极记为A、负极记为B。
某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下:
(1)先用多用电表的欧姆挡测量其电阻,其正向电阻约为10Ω,反向电阻约为50kΩ,则在测量二极管的正向电阻时,电表的红表笔应接 (选填“A”或“B”)端。
(2)该同学设计了如图所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正、反向电压均为2V时的电阻值,二极管接在1、2之间,电压表的内阻约为40kΩ,选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间。
该多用电表的直流电流挡有三个量程,量程和对应的内阻分别为:
①50μA,内阻约为100Ω;
②50mA,内阻约为50Ω;
③250mA,内阻约为10Ω。
则在实验过程中,多用电表的红表笔应与接线柱 (选填“3”或“4”)相连;
测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用 (选填“①”“②”或“③”),单刀双掷开关S2应拨向接点 (选填“5”或“6”)。
(1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极,所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连,即与B相连。
(2)红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱,故应与接线柱3相连;
电压为2V时,二极管反接时的电流约为40μA,所以电流表应选用量程①;
根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法,所以单刀双掷开关S2应拨向接点6。
(1)B
(2)3 ① 6
4.在练习使用多用电表的实验中,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1所示,若选择开关拨至“×
100”挡,则测量的结果为 ;
若选择开关拨至“10V”挡,则测量结果为 。
(2)将
改装成两种倍率(如“×
1”“×
10”)的欧姆表。
现有两种备选电路,如图2甲和图2乙所示,则图2中 (选填“甲”或“乙”)为合理电路;
另一电路不合理的原因是
。
在合理的电路中,当开关S合向 端,这时的欧姆表是较大倍率挡。
(3)多用电表在正确选择倍率情况下测未知电阻阻值,设电池的电动势为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3所示,则该图象的函数关系式为
(4)下列根据图3中I-Rx图线作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3中的R2时,指针位于表盘中央位置的左侧
(1)在使用多用电表测量时,指针位置如题图1所示,若选择开关拨至“×
100”挡,按照最上面刻度读数,则测量的结果为18.0×
100Ω=1800Ω;
若选择开关拨至“10V”挡,按照中间刻度读数,则测量结果为4.5V。
(2)题图2中乙不能改变电流表的量程,即实际上题图2乙电路不可能实现多倍率测量。
在合理的电路中,当开关S合向b端时,由Ra、Rb、G组成的电流表的量程小,对应的欧姆表为较大倍率挡。
(3)由闭合电路欧姆定律得I=
。
(4)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,A项错误;
由多用电表构造原理易知B、C、D三项正确。
(1)1800Ω 4.5V
(2)甲 图2中乙不能改变电流表的量程,即实际上图2乙电路不可能实现多倍率测量 b
(3)I=
(4)B、C、D
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