高中物理学生实验练习使用多用电表学案教科版选修31.docx
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高中物理学生实验练习使用多用电表学案教科版选修31
实验:
练习使用多用电表
[目标定位]1.了解欧姆表的原理,了解欧姆表的表盘刻度等问题,并学会使用欧姆表.2.了解多用电表的构造及制作原理.3.动手操作,学会用多用电表测量电压、电流及二极管的正、反向电阻.
一、欧姆表
[问题设计]
电压表、大量程电流表都是由电流表改装的,那么如何把电流表改装成测量电阻的欧姆表?
画出原理图.
答案 可以用如图所示的电路将电流表改装成欧姆表.
[要点提炼]
1.欧姆表内部构造:
表头、电源和可变电阻三部分组成.
2.欧姆表原理:
依据闭合电路的欧姆定律制成,由电流表改装而成.
3.欧姆表测量原理:
如图1所示,当红、黑表笔间接入被测电阻Rx两端时,根据闭合电路的欧姆定律,通过表头的电流I=
.改变Rx,电流I随着改变,每个Rx值都对应一个电流值,在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻Rx的阻值.
图1
4.欧姆表内阻:
将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig,Ig=
,故欧姆表内电阻R内=
=r+Rg+R0.
说明:
(1)当红、黑表笔断开时,电流表中电流为零,此时表笔间电阻无穷大,所以在表盘上电流零处标电阻“∞”;当红、黑表笔短接时,调节欧姆调零电阻,使电流表指针满偏,此时表笔间电阻为零,所以在电流满偏处标电阻“0”.
(2)I与Rx不成比例,欧姆表的刻度不均匀.(填“均匀”或“不均匀”)
(3)中值电阻:
当外加电阻Rx=r+Rg+R0时,电流为I=
=
Ig,此时电流表指针指在刻度盘的中央,该电阻叫中值电阻.
二、多用电表
[问题设计]
图2分别表示电流表、欧姆表、电压表的电路示意图,试把它们组合在一起,在图3的基础上画出最简单的多用电表的电路.
图2
图3
答案
[要点提炼]
1.多用电表外形构造
如图4所示,表的上半部分为表盘,下半部分是选择开关,开关周围标有测量功能区域及量程.使用前应该调整“指针定位螺丝”,使其指针指到零刻度.
图4
2.电流表的改装原理:
由同一表头并联(“串联”或“并联”)不同电阻改装而成的量程不同的电流表.
3.电压表的改装原理:
由同一表头串联(“串联”或“并联”)不同电阻改装而成的量程不同的电压表.
4.欧姆表的改装原理:
将对应Rx的电流刻度值改为电阻值即为欧姆表.
5.电流进、出电表的流向:
(1)电流挡串联接入电路,电流从红表笔流进电表,从黑表笔流出,即“红进、黑出”.
(2)电压挡并联接入电路,红表笔接高电势点,黑表笔接低电势点,电流仍然是“红进、黑出”;
(3)使用欧姆挡时,红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极.电流仍然是“红进、黑出”.
三、使用多用电表的注意事项
1.电流都是从红表笔流入,从黑表笔流出.
2.电压、电流的读数要看清选择开关所选择的量程,搞清楚每一小格表示多少,及应读到的有效数字位数.
3.测电阻时注意:
(1)测电阻必须把待测电阻隔离.
(2)两个调零过程,切记换挡需进行欧姆调零.
(3)读数时应乘以相应的倍率.
(4)合理选择量程,使指针尽可能指在中值附近.
(5)欧姆表的表盘刻度不均,一般不估读.
(6)电池用旧后,内电阻会变大,要及时换电池.
4.实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或旋至交流电压的最大量程处.若长期不用,应将多用电表内的电池取出.
一、欧姆表测电阻的原理
例1
若某欧姆表表头的满偏电流为5mA,内装一节干电池,电动势为1.5V,那么该欧姆表的内阻为________Ω,待测电阻接入红、黑两表笔之间时,指针指在刻度盘的中央,则待测电阻的阻值为________Ω,若指针指在满刻度的
处,则待测电阻的阻值为________Ω.
答案 300 300 100
二、多用电表的使用和读数
例2
为确定某电子元件的电气特性,做如下测量.
(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用表指针偏转过大,因此需选择________倍率的电阻挡(填“×10”或“×1k”),并________再进行测量,多用电表的示数如图5所示,测量结果为________Ω.
图5
(2)将待测元件(额定电压9V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图6所示.添加连线,使电路能测量该元件完整的伏安特性.
图6
本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到______________挡(填“直流电压10V”或“直流电压50V”).
解析
(1)用多用电表测量该元件的电阻,选用“×100”倍率的电阻挡测量,发现多用电表指针偏转过大,说明电阻较小,因此需选择“×10”倍率的电阻挡,并欧姆调零后再进行测量,多用电表的示数如题图所示,测量结果为70Ω.
(2)要测量该元件完整的伏安特性,必须连接成分压式电路.本实验中使用多用电表测电压,多用电表的选择开关应调到直流电压10V挡.
答案
(1)×10 欧姆调零 70
(2)电路如图所示 直流电压10V
三、多用电表的读数
例3
如图7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:
图7
(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________(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)欧姆表读数:
对应最上一行刻度值为15,倍率为“×100”,读数为1.5×103Ω;测2.0×104Ω的电阻时应选“×1k”的欧姆挡.
(2)选50mA直流电流挡,则每一大格表示10mA,每一小格表示1mA,测量的精确度为1mA,应估读到0.1mA(此时为
估读),指针对应的读数为30.8mA;选择量程为250mA的电流挡,则每一大格表示50mA,每一小格表示5mA,测量的精确度为5mA,应估读到1mA(此时为
估读),指针对应的读数为154mA.
(3)选择10V电压挡,则每一大格表示2V,每一小格表示0.2V,测量的精确度为0.2V,应估读到0.1V(此时应为
估读),指针对应的读数为6.2V.
答案
(1)1.5×103 ×1k
(2)30.8(30.7~30.9都正确) 154 (3)6.2
如图8所示为多用电表的示意图,试回答下列问题:
图8
(1)当选择开关位置旋至“mA”挡中的“×10”挡位时,则测量的是_______________.
(2)当选择开关位置旋至“V”挡中的“×50”挡位时,则测量的是_______________.
(3)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时,则测量的电阻大小等于____________________.
(4)当选择开关位置旋至“Ω”挡中的“×100”挡位时,正确操作后发现指针的偏转角很小,那么正确的操作步骤依次是:
①______________,②______________,③________________.
(5)无论用多用电表进行何种(直流)操作测量,电流都应该是从__________表笔经____________插孔流入电表.
答案
(1)量程为0~10mA的直流电流
(2)量程为0~50V的直流电压 (3)读数×100Ω (4)①换挡位“×1k” ②将表笔短接重新进行调零 ③将电阻与其他元件断开后进行测量 (5)红 “+”
解析 当多用电表的选择开关置于相应的物理量区域时,多用电表就可以测量该量,开关所指的数值就是所测量的量程,需要注意的是:
由于测电阻的原理和测电流、电压的原理不同,当选择开关在测电阻区域时,对应的数值是倍率,而不是量程.当然,倍率越大,测量的电阻也就越大;倍率越小,测量的电阻就越小.由于测电阻是应用闭合电路的欧姆定律,每次换挡位时,都会改变闭合电路的阻值,因此换挡位后必须进行欧姆调零.多用电表在测量时,红表笔要插入“+”插孔,黑表笔要插入“-”插孔,这样,在测量电路中,电流应从红表笔流入.
题组一 多用电表的原理
1.以下是欧姆表原理的电路示意图,正确的是( )
答案 C
解析 选项B的欧姆表中没有可调电阻,B错;选项D电流表的负极接到了电源的正极,D错;红表笔应接电源的负极,黑表笔应接电源的正极,A错,C对.
2.用欧姆表测一个电阻的阻值R,选择旋钮置于“×10”挡,测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间,可以确定( )
A.R=150Ω
B.R=1500Ω
C.1000Ω<R<1500Ω
D.1500Ω<R<2000Ω
答案 C
解析 表盘右疏左密,所以指针指在100与200刻度弧线的正中间,可以确定1000Ω<R<1500Ω,故选C.
3.如图1所示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流Ig=300μA,内阻Rg=100Ω,可变电阻R的最大阻值为10kΩ,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时,指针指在刻度盘的正中央,则Rx=________kΩ.
图1
答案 红 5
题组二 多用电表的读数
4.如图2所示为一多用电表表盘.
图2
(1)如果用直流10V挡测量电压,则读数为______V.
(2)如果用直流100mA挡测量电流,则读数为________mA.
(3)如果用×100挡测电阻,则读数为________Ω.
答案
(1)6.6
(2)66 (3)800
解析 直流电压、电流读数时用中间刻度线,电压表读数为6.6V,电流表读数为66mA,欧姆表读数时用上面刻度线,读数为800Ω.
5.如图3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.
图3
答案 1700 47 23.5
解析 若用“×100”挡测电阻时,指针读数为:
17×100Ω=1700Ω;
若用量程100mA测直流电流时,读数为:
4.7×10mA=47mA;
若用量程50V测直流电压时,读数为23.5V.
题组三 多用电表的使用和测量
6.在使用多用电表测电阻时,以下说法正确的是( )
A.使用前检查指针是否指在电阻挡的“∞”处
B.每换一次挡位,都必须重新进行欧姆调零
C.在外电路中,电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔
D.测量时,若指针偏角较小,应换倍率较小的挡位来测量
答案 ABC
解析 指针偏角小,示数大,应换用倍率大的挡位重新测量,故D错误.
7.一学生使用多用电表测电阻,他在实验中有违反使用规则的地方.他的主要实验步骤如下:
A.把选择开关置于“×1”的欧姆挡;
B.把表笔插入插孔中,先把两表笔相接触,旋转调零旋钮,使指针指在电阻刻度的零刻线上;
C.把两表笔分别与某一待测电阻的两端相连,发现这时指针偏转角度较小;
D.换用“×100”挡,发现这时指针偏转适中,随即记下电阻值;
E.把表笔从插孔中拔出后,就把多用电表放回桌上原处,实验完毕.
这个学生已经注意到在测量时待测电阻与其他元件或电源断开,不用手碰表笔的金属杆.这个学生在实验中哪一个或哪些步骤违反了使用规则?
答案 见解析
解析 D步骤中应先调零后再测电阻;E步骤中应将选择开关置于“OFF”或交流电压最高挡.
8.用如图4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:
图4
(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________(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
答案
(1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
解析 使指针对准电流的“0”刻线,应旋动机械调零部件S;使指针对准电阻的“0”刻线,应旋动欧姆调零部件T;测电阻时若指针偏转角度过小,则待测电阻的阻值很大,据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则,应换用较大倍率的挡位,因此A合理;每换一次挡位应重新调零,则选D;测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相连,应选C.
题组四 综合应用
9.在如图5所示的电路中,电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱.
图5
(1)用一根导线把A、B直接连起来,此时,应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?
(2)调至满偏后保持R1的值不变,在A、B间接入一个150Ω的定值电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?
(3)如果把任意电阻R接在A、B之间,电流表读数I与R的值有什么关系?
答案
(1)142Ω
(2)5mA (3)R=
-150Ω
解析
(1)因电流表电阻Rg的值不能忽略,此时可以把电流表视为一个电阻来计算.由闭合电路欧姆定律,
有Ig=
从中解出可变电阻R1=
-Rg-r=(
-7.5-0.5)Ω=142Ω
这表示,当两个接线柱直接连到一起,且表头指针恰好满偏时,可变电阻R1的值需调节到142Ω.
(2)保持可变电阻R1的值不变,把R2=150Ω接在A、B之间,设这时电流表读数为I2,
由闭合电路欧姆定律得:
I2=
=
A=0.005A=5mA
这表示,接入R2后,电流表指针指在“5mA”刻度的位置.
(3)把任意电阻R接到A、B之间,设电流表读数为I,
则I=
,
代入数值后,得I=
解出R=
-150Ω.
10.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.
答案 (3)短接 (4)红 黑 (5)中央 (6)OFF挡
解析 用多用电表测二极管的反向电阻时,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,使指针指在最右端零位置处.为测量准确应使指针尽量指向表盘的中央.测量完毕后,应将选择开关拨向OFF挡位置.
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