高考物理一轮复习 第八章 恒定电流 第6讲 练习使用多用电表学案.docx
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高考物理一轮复习第八章恒定电流第6讲练习使用多用电表学案
第6讲 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.会使用多用电表探索黑箱中的电学元件.
二、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.
三、实验步骤
1.观察:
观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.
2.机械调零:
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.测量小灯泡的电压和电流
(1)按如图甲所示的电路图连好电路,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)按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.
5.测量定值电阻
(1)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆表的调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;
(2)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;
(3)读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;
(4)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.
对多用电表的读数及使用的考查[学生用书P167]
1.电流表与电压表的改装
(1)改装方案
改装为电压表
改装为大量程
的电流表
原理
串联电阻分压
并联电阻分流
改装原理图
分压电阻或
分流电阻
U=Ig(Rg+R)
故R=
-Rg
IgRg=(I-Ig)R
故R=
改装后
电表内阻
RV=Rg+R>Rg
RA=
(2)校正 ①电压表的校正电路如图甲所示,电流表的校正电路如图乙所示. ②校正的过程是: 先将滑动变阻器的滑动触头移动到最左端,然后闭合开关,移动滑动触头,使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正. 2.欧姆表原理(多用电表测电阻原理) (1)构造: 如图所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成. 欧姆表内部: 电流表、电池、调零电阻串联. 外部: 接被测电阻Rx. 全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx. (2)工作原理: 闭合电路欧姆定律I= . (3)刻度的标定: 红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零. ①当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲) ②当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”.(图乙) ③当I= 时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻. 3.多用电表 (1)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. (2)外形: 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. (3)多用电表面板上还有: 欧姆表的调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔). 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. 【典题例析】 (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) [解析] (1)A端与电池正极相连,电流从A端流出,A端与黑表笔相连. (2)使用多用电表前,应机械调零,即应调整“指针定位螺丝”,使指针指在表盘左端电流“0”位置,与R6无关,选项A错;使用欧姆挡时,需要红、黑表笔短接,使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置,选项B对;使用电流挡时,B端与“1”或“2”相连,与R6无关,C错. (3)B端与“1”“2”相连时,该多用电表挡位分别为直流2.5mA挡、直流1mA挡,如图1所示,由电表的改装原理可知,B端与“2”相连时,有I2=IG+ ,解得R1+R2=160Ω;B端与“4”相连时,如图2所示,多用电表为直流电压1V挡,表头并联部分电阻R0= ,R4= -R0=880Ω. (4)B端与“1”相连时,电表读数为1.47mA;B端与“3”相连时,多用电表为欧姆×100Ω挡,读数为11.0×100Ω=1.10×103Ω;B端与“5”相连时,多用电表为直流电压5V挡,读数为 ×5V=2.95V. [答案] (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47mA 1.10×103Ω 2.95V 1.(2018·贵州遵义航天高级中学模拟) (1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量: ①旋动部件______,使指针对准电流的“0”刻线. ②将K旋转到电阻挡“×100”的位置. ③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件______,使指针对准电阻的______(选填“0刻线”或“∞刻线”). ④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按______的顺序进行操作,再完成读数测量. A.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置 B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置 C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准 (2)如图所示,为多用电表的表盘,测电阻时,若用的是“×100”挡,这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω;测直流电流时,用的是100mA的量程,指针所示电流值为________mA;测直流电压时,用的是50V量程,则指针所示的电压值为________V. 解析: (1)机械调零应旋动S,使指针对准I=0或Ω=∞.欧姆调零应旋动T,使指针对准电阻的“0刻线”.指针偏转角度小,说明待测电阻大,所选倍率小,应改选更大的倍率,重新进行欧姆调零,所以应按ADC顺序操作. (2)①欧姆表读数=刻度盘读数×倍率=17×100Ω=1700Ω;②选用量程为50mA的电流挡,读数选取中间刻度第二排,读数为: 23.5mA,故100mA的量程时的读数为: 47mA;选用量程为50V的电压挡,读数选取中间刻度第二排,读数为: 23.5V. 答案: (1)①S ③T 0刻线 ④ADC (2)1700 47 23.5 对元件探测和故障检测的考查[学生用书P168] 1.多用电表对电路故障的检测 (1)断路故障的检测方法 ①将多用电表拨到电压挡作为电压表使用. a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏. b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表的示数为零,则说明该部分电路完好,若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点. ②将多用电表拨到电流挡作为电流表使用.将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路. ③用欧姆挡检测 将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路. 不能用欧姆表检测电源的情况. (2)短路故障的检测方法 ①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路. ②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路. 2.使用多用电表的注意事项 (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)由于欧姆表盘难以估读,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. 3.欧姆表测电阻的误差分析 (1)电池旧了电动势下降,会使电阻测量值偏大. (2)欧姆表挡位选择不当,导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差,通常使表针指在中央刻度附近,即表盘的 ~ 范围内,误差较小. 【典题例析】 某照明电路出现故障,其电路如图甲所示,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点时多用表指示如图乙所示,读数为______V,说明______正常(选填: 蓄电池、保险丝、开关、小灯). 甲) 乙) (2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图乙相同,可判定发生故障的器件是________(选填: 蓄电池、保险丝、开关、小灯). [解析] (1)因用直流50V挡检测,故满偏时电压为50V,刻度均匀,在题图乙所示位置时,读数为11.5(11.2~11.8之间的值均可)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. [答案] (1)11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池 (2)小灯 2.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. 解析: (1)因在滑片移动过程中,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,则知元件阻值先不变,后续阶段变小,故B正确. (2)结合第 (1)问中所给条件,可知D元件黑色部分为负极. (3)由R总= ,解得R总=3000Ω;D恰好处于稳压工作区时,其两端电压U=6V,而U= ,解得RD=6000Ω. 答案: (1)B (2)负 (3)3000(或3×103) 6000(或6×103) 创新实验[学生用书P169] 多用电表当欧姆表使用时内有电源,往往会考查闭合电路欧姆定律、电动势和内阻的测定等,常涉及的变形有: 1.与电压表串联形成闭合电路,则E=U+ ·r,从而计算得到E. 2.与电流表串联形成闭合电路,则E=I(RA+r),从而计算得到E. 【典题例析】 (2018·宿州模拟)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: 甲 (1)仪器连线如图甲所示(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________(选填“红”或“黑”)色. (2)若适当调节电阻箱后,图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙中(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. 乙 (3)欧姆表刻度上中间刻度值为15,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). (4)若将两表笔短接,流过多用电表的电流为________mA(保留3位有效数字). [解析] (1)根据所用电器“红进黑出”的一般原则,对多用电表有,电流从红表笔进入多用电表,电流从黑表笔流出多用电表,由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极,故电流经过多用电表从a表笔流出,故a表笔为多用电表的黑表笔. (2)欧姆表读数为R=14Ω;电流表读数为I=53.0mA;电阻箱读数为4×1Ω+6×0.1Ω=4.6Ω. (3)欧姆表的内阻r=R中=15Ω,由欧姆定律得: E=I(R+r)≈1.54V. (4)两表笔短接,则I0= ≈102mA. [答案] (1)黑 (2)14 53.0 4.6 (3)1.54 (4)102 3.(2017·高考江苏卷)某同学通过实验制作一个简易的温控装置,实验原理电路图如图甲所示,继电器与热敏电阻Rt、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流超过15mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控.继电器的电阻约20Ω,热敏电阻的阻值Rt与温度t的关系如下表所示. t/℃ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 Rt/Ω 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1 (1)提供的实验器材有: 电源E1(3V,内阻不计)、电源E2(6V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0~200Ω)、滑动变阻器R2(0~500Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0~999.9Ω)、开关S、导线若干. 为使该装置实现对30~80℃之间任一温度的控制,电源E应选用________(选填“E1”或“E2”),滑动变阻器R应选用________(选填“R1”或“R2”). (2)实验发现电路不工作.某同学为排查电路故障,用多用电表测量各接点间的电压,则应将如图乙所示的选择开关旋至________(选填“A”“B”“C”或“D”). (3)合上开关S,用调节好的多用电表进行排查.在题图甲中,若只有b、c间断路,则应发现表笔接入a、b时指针________(选填“偏转”或“不偏转”),接入a、c时指针________(选填“偏转”或“不偏转”). (4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,下列操作步骤的正确顺序是________.(填写各步骤前的序号) ①将热敏电阻接入电路 ②观察到继电器的衔铁被吸合 ③断开开关,将电阻箱从电路中移除 ④合上开关,调节滑动变阻器的阻值 ⑤断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,将阻值调至108.1Ω 解析: (1)如果电源用E1,则在t=30℃时电路中的最大电流Im= A≈13.67mA<15mA,故不能实现对此温度的控制,因此电源应选用E2;为了在t=80℃时实现对温度的控制,设滑动变阻器阻值的最大值至少为R′,则 =0.015A,解得R=330.9Ω,因此滑动变阻器应选用R2. (2)要用多用电表的直流电压挡检测故障,应将选择开关旋至C. (3)如果只有b、c间断路,说明b点与电源的负极间没有形成通路,a、b间的电压为零,表笔接在a、b间时,指针不偏转;c点与电源的负极间形成通路,a与电源的正极相通,a、c间有电压,因此两表笔接入a、c间时指针发生偏转. (4)排除故障后,欲使衔铁在热敏电阻为50℃时被吸合,应先断开开关,用电阻箱替换热敏电阻,并将阻值调至108.1Ω,合上开关,调节滑动变阻器的阻值,直至观察到继电器的衔铁被吸合,这时断开开关,将电阻箱从电路中移除,将热敏电阻接入电路.因此操作步骤的正确顺序是⑤④②③①. 答案: (1)E2 R2 (2)C (3)不偏转 偏转 (4)⑤④②③① [学生用书P170] 1. (1)某同学按如图所示的电路图连接元件后,闭合开关S,发现A、B灯都不亮.该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的故障.检查前,应将开关S________.(选填“闭合”或“断开”) (2)若 (1)中同学检查结果如下表所示,由此可以确定________________. 测试点 b、f b、e b、d d、e 多用电 表示数 无穷大 无穷大 500Ω 无穷大 A.灯A断路 B.灯B断路 C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路 解析: (1)用欧姆挡检查电路需将电路断开. (2)b、f之间电阻无穷大说明b、f间有断路,b、e之间电阻无穷大说明b、e间有断路,d、e之间电阻无穷大说明d、e间有断路,b、d间电阻有一定的数值,说明b、d间没有断路,所以断路在d、e之间. 答案: (1)断开 (2)D 2.某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图甲所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表.图中R1和R2为定值电阻,S为开关.回答下列问题: (1)根据图甲所示的电路,在图乙所示的实物图上连线. (2)开关S闭合时,多用电表用于测量________(选填“电流”“电压”或“电阻”);开关S断开时,多用电表用于测量________(选填“电流”“电压”或“电阻”). (3)表笔A应为________色(选填“红”或“黑”). (4)定值电阻的阻值R1=________Ω,R2=________Ω.(结果取3位有效数字) 解析: (2)开关S闭合时,电阻R1与电流表并联,多用电表用于测量电流;开关S断开时,电阻R2与电流表串联,多用电表用于测量电压. (3)根据电流应从电流表或电压表的正接线柱进,从负接线柱出,即从表笔A出,表笔A应为黑色,表笔B应为红色. (4)开关S断开时,由串联电路知识知,Ig(R2+Rg)=U,解得R2=880Ω;开关S闭合时,由并联电路知识知,Ig(R2+Rg)=(I-Ig)R1,解得R1≈1.00Ω. 答案: (1)连线如图所示 (2)电流 电压 (3)黑 (4)1.00 880 3.现要测量一个未知电阻Rx的阻值,除Rx外可用的器材有: 多用电表(仅可使用欧姆挡); 一个电池组E(电动势6V); 一个滑动变阻器R(0~20Ω,额定电流1A); 两个相同的电流表G(内阻Rg=1000Ω,满偏电流Ig=100μA); 两个标准电阻(R1=29000Ω,R2=0.1Ω); 一个电键S、导线若干. (1)为了设计电路,先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×10”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转非常大,最后几乎紧挨满偏刻度停下来,下列判断和做法正确的是________(填字母代号). A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻阻值很大,估计有几千欧姆 C.如需进一步测量可换“×1”挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量 (2)根据粗测的判断,设计一个测量电路,要求测量尽量准确并使电路能耗较小,画出实验电路图,并将各元件字母代码标在该元件的符号旁. 解析: (1)用欧姆表粗测该电阻时,发现指针偏角非常大,说明欧姆表的读数非常小,因此,这个电阻的阻值很小,A正确;为了使欧姆表读数误差更小些,应换“×1”挡,调零后再测量,C正确. (2)要求测量电路的能耗较小,因此,应使用滑动变阻器的限流接法.可供选择的器材中无电压表,需用电流表G和R1串联改装成电压表.由于电流表G的量程太小,所以,需用R2和G并联改装成量程较大的电流表.由于未知电阻阻值较小,故电路采用“外接法”.综合考虑,电路图如图所示. 答案: (1)AC (2)见解析图 4.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__
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