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名师精编一轮复习人教版高中物理必考大题精做专题26多用电表原理及使用
专题八恒定电流
精做26多用电表原理及使用
1.(2017·新课标全国Ⅱ卷)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”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)
【答案】
(1)黑
(2)B(3)160880(4)1.47mA1100Ω2.95V
【解析】
(1)与多用电表内电源正极相连的是黑表笔。
(2)R6是可变电阻,它的作用是欧姆表调零,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。
【名师点睛】会规范使用多用电表,能正确读出多用电表的示数,是解决本题的关键。
在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和器材的正确使用方法,多用电表的读数,重点是分清测量的物理量不同,读数方法不同。
2.(2016·上海卷)在“用多用表测电阻、电流和电压”的实验中
(1)(多选题)用多用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)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,选项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,选项B错误;在测量未知电阻时,必须先用电压表测试电阻内是否带有电源,再大致估计电阻大小选择大致倍率,故选项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,故选项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,欧姆表的中央刻度为15,此时指针指示未知但小于15,所以读数应该小于150Ω,故小于200Ω。
【名师点睛】会规范使用多用电表,能正确读出多用电表的示数,是解决本题的关键,在平时实验训练过程中要多加注意规范操作和正确使用。
3.某学习小组在练习使用多用电表的同时,对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。
(1)该学习小组先使用多用电表测量电压,若选择开关处在“10V”挡位,指针的位置如图1所示,则测量结果为V。
(2)然后学习小组对多用电表进行了探究,将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡,测未知电阻值的电路如图2所示,通过查找资料,了解到表头G的满偏电流为10mA,并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻值Rx关系图像如图3所示,由此可确定电池的电动势E=V,该图像的函数关系式为I=。
综上可判定学习小组使用了多用电表倍率的欧姆挡。
A.×1B.×10
C.×100D.×1k
【答案】
(1)4.6
(2)1.5
B
【名师点睛】本题考查了用欧姆表测电阻的方法、多用电表读数;对多用电表读数时,要先根据选择开关位置确定其所测量的量与量程,然后确定其分度值,再根据指针位置读数,读数时视线要与电表刻度线垂直。
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“×100
”挡内部电路的总电阻.使用的器材有:
A.多用电表;
B.毫安表:
量程6mA;
C.滑动变阻器:
最大阻值2kΩ;
D.导线若干。
实验步骤如下:
(1)将多用电表挡位调到电阻“×100
”挡,再将红表笔和黑表笔短接,调零点。
(2)将图甲中多用电表的黑表笔和______(选填“1”或“2”)端相连,红表笔连接另一端。
(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置,使这时毫安表的示数为3mA,多用电表的示数如图乙所示,多用电表的示数为________Ω。
(4)调节滑动变阻器的滑片,使其接入电路的阻值为零。
此时毫安表的示数3.75mA。
从测量数据可知,毫安表的内阻为_______Ω。
(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,如图丙所示。
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_____V,电阻“×100”挡内部电路的总电阻为_____Ω。
【答案】
(2)1(3)1500(4)900(5)91500
【解析】红正黑负,电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表;欧姆表读数等于倍率乘以表盘读数;根据多用电表的性质,明确中性电阻即为电源内阻;而欧姆表测量的是外电路的总电阻,分别对电流为3mA和3.75mA进行分析,由闭合电路欧姆定律列式即可求得电流表内阻即电源的电动。
(2)红进黑出,黑表笔应接电流表正极,即接1;
5.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
(1)如图所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。
虚线框中S为一个单刀多掷开关,通过操作开关,接线柱B可以分别与触点1、2、3接通,从而实现使用多用电表测量不同物理量的不同功能。
关于此多用电表,下列说法中正确的是________。
(选填选项前面的字母)
A.当S接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
B.当S接触点2时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
C.当S接触点2时,多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔
D.当S接触点3时,多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是红表笔
(2)用实验室的多用电表进行某次测量时,指针在表盘的位置如图6所示。
A.若所选挡位为直流50mA挡,则示数为_______mA。
B.若所选挡位为电阻×10Ω挡,则示数为_______Ω;
(3)用表盘为图所示的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻。
在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前,请选择以下必须的步骤,并按操作顺序逐一写出步骤的序号:
________________________。
A.将红表笔和黑表笔接触
B.把选择开关旋转到“×100”位置
C.把选择开关旋转到“×1k”位置
D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(4)某小组同学们发现欧姆表的表盘刻度线不均匀,分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系,他们分别画出了如图所示的几种图象,其中可能正确的是___。
(选填选项下面的字母)
【答案】
(1)AC
(2)21.0(21同样得分)1.9×102(190同样得分)(3)BAD(4)AC
【解析】
(1)当S接触点1时,电流计和电阻并联,故多用电表处于测量电流的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔,选项A正确;当S接触点2时,因为有电源,故多用电表处于测量电阻的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔,选项B错误,C正确;当S接触点3时,电流计与电阻R3串联,故多用电表处于测量电压的挡位,其中接线柱B接的是黑表笔,选项D错误;故选AC;
(4)根据闭合电路的欧姆定律可得:
,则
,即
是直线且在纵轴上有截距,选项A正确,B错误;根据
结合数学知识可知,图线C正确,D错误。
6.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:
(1)仪器连线如图l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____(填“红”或“黑”)色;
(2)若适当调节电阻箱后,图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(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;
(3)将图l中多用电表的两表笔短接,此时流过多用电表的电流为____mA;(保留3位有效数字);
(4)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)
【答案】
(1)黑
(2)14.053.04.6(3)102(4)1.54
【解析】
(1)多用电表在使用时必须使电流从红表笔(正接线柱)流进,黑表笔(负接线柱)流出,串联的电流表也必须使电流从正接线柱流进,负接线柱流出,所以可以判断电流是从a表笔流出的为黑表笔。
(2)多用电表用×1倍率测量,读数为14.0×1=14.0Ω,电流表的量程是60mA,所以不能在表盘上直接读数,需要改装为10,20,30,40,50,60的表盘,然后读数为53.0mA,电阻箱的读数为0×100+0×10+4×1+6×0.1=4.6Ω;
(3、4)多用电表测量电阻的原理是闭合电路的欧姆定律,多用电表内部的电路等效的直流电源(一般为电池)、电阻、表头与待测电阻串联,当表头短接时电路电流最大为表头的满偏电流
,将
取为
为多用电表的内阻,当待测电阻等于
时,这时表头半偏,表针指在欧姆表盘的中值上,所以
又称为中值电阻。
当选择×1倍率测量时中值电阻直接在欧姆表盘上读数为15Ω。
在
(2)中多用电表外的电阻为多用电表的读数14.0Ω,干路电流是53.0mA,则电源电动势是
。
则满偏电流
。
【名师点睛】当用多用电表测电阻时,电源在表内,要使电流从图中电流表正极流进,从负极流出,因此表笔a连接电源的正极,所以表笔a为黑色的。
多用电表测电阻时读数是表盘示数与倍率的乘积;电流表的读数要注意量程。
7.在“练习使用多用电表”实验中,请回答下列问题:
(1)甲同学先用多用电表电阻挡“×100”测量标有“220V100W”的白炽灯时发现指针偏转角度过大,为了减小测量误差,下列选项中合理的操作顺序为________(填写选项前的字母)。
A.将选择开关旋转到“×1k”的位置
B.将选择开关旋转到“×10”的位置
C.用两表笔与白炽灯连接好并读数
D.将两表笔短接,进行欧姆调零
(2)若甲同学为了减小测量误差,按正确的实验操作,用多用电表电阻挡测量标有“220V100W”的白炽灯时指针停在图1所示的位置,则此白炽灯电阻的测量值为_______Ω。
(3)乙同学发现该多用电表“直流50V”挡损坏了,但“直流10V”挡能正常使用。
查阅资料知道,电压挡内部原理如图2所示,表头A的满偏电流为1mA。
打开多用电表外壳发现电路板上的电阻R2被烧坏了,则乙同学应用阻值为_______kΩ的电阻替换R2的位置,就可以修好“直流50V”挡。
【答案】
(1)BDC
(2)140(3)40
8.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”刻度线。
(2)将K旋转到电阻挡“×100”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“×1”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)T0刻线(4)BDC
【解析】
(1)首先要对表盘机械校零,所以旋动部件是S。
(3)接着是欧姆调零,将“+”、“–”插孔的表笔短接,旋动部件T,让表盘指针指在最右端零刻度处。
(4)当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,必须将指针指在中间刻度附近,所以要将倍率调大。
原因是指针偏转小,则说明刻度盘值大,现在要指针偏大即刻度盘值要小,则只有调大倍率才会实现。
所以正确顺序BDC。
9.如下图所示,一只黑箱有A、B、C三个接线柱,规定每两个接线柱间最多只能接一个电器元件,并且已知黑箱内的电器元件是一只电阻和一只二极管。
某同学利用多用电表的欧姆挡,用正确的操作方法依次进行了6次测量,将每次红、黑表笔的位置和测得的阻值都填入了下表。
红表笔接
A
A
B
B
C
C
黑表笔接
B
C
A
C
A
B
测得阻值/Ω
100
10k
100
10.1k
90
190
由表中的数据可以判定:
(1)电阻接在________两点间,阻值为________Ω。
(2)二极管接在________两点间,其中正极接在________点。
二极管的正向阻值为________Ω,反向阻值为________。
【答案】
(1)AB100
(2)ACA9010kΩ
【解析】
(1)对电阻来讲,无论表笔怎么接,数值都不变,所以AB之间接电阻,且阻值为100Ω;
(2)对二极管来讲,正向电阻较小,而反向电阻较大,由AC和BC间的读数知二极管接在AC之间,且正极接在A点,反向阻值为10kΩ;由CA间读数知二极管的正向电阻为90Ω。
【名师点睛】本题关键是知道:
表笔怎样接数值都不变的为电阻;表笔接法不同示数有较大变化的是二极管,且二极管的正向阻值较小,反向阻值较大。
10.某实验小组练习使用多用电表:
(1)同学甲把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×10Ω”位置,并经过正确操作,测量某电阻时发现指针位置如图甲所示,则该同学为了得到电阻阻值,接下来的操作步骤应该是:
____________________________________________;
(2)同学乙要利用毫安表和多用电表测量多用电表“×100Ω”挡(已正确调零)对应的电源电动势和毫安表0.6mA量程的电阻。
①请将图乙的实物图连接好。
②接通开关,多用表和毫安表示数如图丙和丁所示,则毫安表内阻为_________,电源电动势为____________。
【答案】
(1)选择开关拨到欧姆挡的“×100Ω”挡,红黑表笔短接调零,再正确测量
(2)①如图所示②4000Ω3.08V
【解析】
(1)接下来的操作步骤应该是:
选择开关拨到欧姆挡的“×100Ω”挡,红黑表笔短接调零,再正确测量;
(2)①电路连接如图:
②毫安表内阻为40×100Ω=4000Ω,电流表读数为0.44mA,因欧姆表的中值电阻等于其内阻,由表盘可知内阻为3000Ω,则电源电动势为
。
11.多用电表的使用
(1)为了测量电阻,现取一只已经完成机械调零的多用电表,如图甲所示,请根据下列步骤完成电阻测量:
①将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
②将插入“+”、“–”插孔的表笔短接,旋动部件___(选填“C”或“D”),使指针对准电阻的“0”刻度线。
③将调好零的多用电表按正确步骤测量一电学元件P的电阻,P的两端分别为a、b,指针指示位置如图甲所示。
为使测量比较精确,应将选择开关旋到________(选填“×1“×10”或“×1k”)的倍率挡位上,并重新调零,再进行测量。
(2)多用电表电阻挡的内部电路如图乙虚线框中所示,电源电动势为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的关系式为_________________;
(3)某同学想通过多用电表中的欧姆挡去测量一量程为3V的电压表内阻。
该同学将欧姆挡的选择开关拨至“×1k”的倍率挡,并将红、黑表笔短接调零后,应选用图3中_____(选填“A”或“B”)方式连接。
(4)在进行了正确的连接、测量后,欧姆表的读数如图4甲所示,读数为____Ω,这时电压表的读数为如图乙所示.若该欧姆挡内阻为24kΩ,则可算出欧姆挡内部所用电池的电动势为____V(计算结果保留两位有效数字)。
【答案】
(1)②D③×10
(2)I=
(3)A(4)30k2.9
12.在描绘小灯泡伏安特性曲线的实验中,某同学先用多用电表的250mA挡测量通过小灯泡的电流。
(1)在图甲电路中,需要将多用电表的两表笔连接到a、b两处,其中黑表笔应与_____连接(填“a”或“b”)。
(2)将得到的数据记录在表格中,当电源为1.50V时,对应的多用电表指针指示如图乙所示,其读数为______mA。
(3)由于长期使用多用电表,表内电池的电动势会降低,仍按第
(2)步骤测量电路中的电流,则测量示数会________(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(4)该同学描绘出的I–U图像应是下图中的______。
【答案】
(1)b
(2)174(3)不变(4)B
13.
(1)下列关于多用电表使用的说法中正确的是____________。
A.在测量未知电压时,必须先选择电压最大量程进行试测
B.测量阻值不同的电阻时,都必须重新欧姆调零
C.测量电路中的电阻时,不用把该电阻与电源断开
D.测量电阻时,如果红、黑表笔插错插孔,则不会影响测量结果
(2)用多用电表的欧姆挡粗测某电阻的阻值,如图所示,则该电阻的阻值是__________kΩ,该挡位的欧姆表内阻是________kΩ。
(结果保留两位有效数字)
(3)如图所示为某一型号二极管,其两端分别记为A和B。
其外表所标示的极性已看不清,为确定该二极管的极性,用多用电表的电阻挡进行测量。
将多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时,表的指针偏转角度很小;调换表笔的连接后,表的指针偏转角度很大,由上述测量可知该二极管的正极为________(填“A”或“B”)端。
【答案】
(1)AD
(2)3.21.5(3)A
【解析】
(1)在测量未知电压时,为了保护电表,必须先选择电压最大量程进行试测,A正确;用同一挡位测量阻值不同的电阻时不必重新调零,换挡后要重新进行欧姆调零,故B错误;欧姆表有内置电源,用欧姆表测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开,故C错误;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无所谓,红、黑表笔分别插在负、正插孔不会影响测量结果,故D正确。
(2)该电阻的阻值是32
100Ω=3.2kΩ;该挡位的欧姆表内阻等以中值电阻15×100Ω=1.5kΩ。
(3)多用点表的黑表笔接内部电源的正极,红表笔接内部电源的负极;当多用电表的红表笔与二极管的A端、黑表笔与二极管的B端相连时,表的指针偏转角度很小,阻值很大,说明红表笔接二极管的正极,即A为正极。
14.某同学查阅电动车使用说明书知道自家电动车的电源是铅蓄电池,他通过以下操作测量该电池的电动势和内阻。
(1)先用多用电表粗测电池的电动势。
把电表的选择开关拨到直流电压50V挡,将两只表笔与电池两极接触,此时多用电表的指针位置如图甲所示,读出该电池的电动势为____V。
(2)再用图乙所示装置进一步测量。
多用电表的选择开关拨向合适的直流电流挡,与黑表笔连接的是电池的_____极(选填“正”或“负”)。
闭合开关,改变电阻箱的阻值R,得到不同的电流值I,根据实验数据作出
图象如图丙所示。
已知图中直线的斜率为k,纵轴截距为b,则此电池的电动势E=___,内阻r=____。
(果用字母k、b表示)
(3)他发现两次测得电动势的数值非常接近,请你对此做出合理的解释:
____。
【答案】
(1)12.0
(2)负
(3)铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻,因此直接用表笔接在蓄电池的两极时,电表的读数非常接近电源的电动势
【解析】
(1)电压挡量程为50V,则最小分度为1V,则指针对应的读数为12.0V;
(2)作为电流表使用时,应保证电流由红表笔流进,黑表笔流出,故黑表笔连接的是电池的负极;由闭合电路欧姆定律可得
,变形可得:
,则由图可知:
,则可解得
;
(3)因铅蓄电池的内阻远小于多用电表电压挡的内阻,因此直接用表笔接在蓄电池的两极时,电表的读数非常接近电源的电动势。
15.电流表G1的满偏电流Ig=5mA,内阻r=290Ω,把它改装成如图所示的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程。
当开关S接到1或2位置时为电流挡,其中小量程为0~10mA,大量程为0~100mA。
(1)关于此多用电表,下列说法正确的是________(填字母代号)。
A.开关S接到位置4、5时是欧姆挡,欧姆表内阻相等,只是测量倍率不同
B.开关S接到位置5、6时是电压挡,接到位置6比接到位置5时的量程大
C.无论做什么电表使用,表盘的刻度都是均匀的
D.无论做什么电表使用,必须使电流从A表笔流入电表,从B表笔流出电表
(2)开关S接位置________(填“1”或者“2”)时是电流挡的小量程,图中电阻R5=_____Ω,R6=_____Ω。
(3)当把开关S接到位置4时,先短接A、B进行欧姆调零,而后将一已知阻值为3600Ω电阻R接到两表笔间,指针恰好偏转到电流表G1满刻度的1/3处,则该欧姆表的内阻为______Ω。
【答案】
(1)BD
(2)229261(3)1800Ω
(2)接2时并联电阻大,分流小其量程小,接1时:
Ig(Rg+R2)=(I1–Ig)R1,接2时:
IgRg=(I2–Ig)(R1+R2),由以上两式可得:
R1=29Ω,R2=261Ω;
(3)电源E′的电动势为E,则由闭合电路的欧姆定律可得:
,指针偏转到电流表G满刻度的1/3处时:
,代入数据得:
R内=1800Ω。
【名师点睛】此题是万用表的结构问题,关键是搞清电表的改装原理,尤其是欧姆表的结构,但是都是根据欧姆定律进行计算的。
16.
(1)在“练习使用多用电表”的实验中,小沈同学用欧姆挡去测量“220V、60W”的白炽灯不发光时的灯丝电阻,实验室提供了两种不同接口的白炽灯,一种是卡口式的,另一种是螺口式的,下图四个操作方法,你认为合理的是______(填字母)。
(2)王老师在拍照的时候
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