高考物理一轮复习精品学案实验10 练习使用多用电表解析版.docx
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高考物理一轮复习精品学案实验10练习使用多用电表解析版
1.了解电表改装的原理与方法.
2.了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表的使用方法.
3.会使用多用电表测电压、电流及电阻.
4.会用多用电表探索黑箱中的电学元件.
1.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.
2.实验步骤
(1)观察:
观察多用电表的外形,理解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,则可用小螺丝刀实行机械调零.
(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6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.
图6
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.
【规律方法总结】
1.多用电表使用注意事项
(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”.
(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指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮.
(3)因为欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相对应挡位的倍率.
(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.
(5)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.
(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.
(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.
2.多用电表对电路故障的检测
(1)断路故障的检测方法
①将多用电表拨到直流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将多用电表拨到直流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.
【实验基础】
一、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1所示,电流表的校正电路如图2所示. 图1图2 (2)校正的过程是: 先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端,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(标准电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正. 二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理) 1.构造: 如图3所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成. 图3 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,这个过程叫欧姆调零. (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. 三、多用电表 (1)多用电表能够用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程. (2)外形如图4所示: 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. 图4 (3)多用电表面板上还有: 欧姆表的欧姆调零旋钮(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). 四、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5甲所示. 图5 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. 高频考点一多用电表的原理及使用 例1.现有两相同的某型号多用电表,一同学在研究性学习过程中想获得10V量程直流电压挡的内阻和×1k欧姆挡的内部电源的电动势,已知×1k欧姆挡中央刻度线对应的数据为15.为完成实验,实行了如下操作: (1)将甲多用电表挡位旋钮拨到10V电压挡,将乙多用电表挡位旋钮拨到×1k欧姆挡; (2)应将甲多用电表的红表笔与乙多用电表的________(填“红”或“黑”)表笔连接,再将另外两表笔连接; (3)在连接两多用电表表笔之前应对乙多用电表实行的操作为________________; (4)两多用电表连接后,两表读数分别为6V和30kΩ,可知10V量程直流电压挡的内阻为________kΩ,×1k欧姆挡的内部电源的电动势为________V. 答案 (2)黑(3)两表笔短接调零(4)309 两多用电表连接后,两表读数分别为6V和30kΩ.可知10V量程直流电压挡的内阻为30kΩ,欧姆表内阻为15kΩ、电压表内阻为30kΩ, 电压表示数为6V,则欧姆表两端电压为3V,×1k欧姆挡的内部电源的电动势为E=6V+3V=9V. 【变式探究】某同学用以下器材连接成如图7所示的电路,并将原微安表盘改画成如图8所示,成功地改装成一个简易的“R×1k”的欧姆表,使用中发现这个欧姆表用来测量阻值在10~20kΩ范围内的电阻时精确度令人满意,表盘上数字“15”为原微安表盘满偏电流一半处.所供器材如下: A.Ig=100μA的微安表一个; B.电动势E=1.5V,电阻可忽略不计的电池; C.阻值调至14kΩ电阻箱R一个; D.红、黑表笔和导线若干. 图7图8 (1)原微安表的内阻Rg=____________Ω. (2)在图7电路的基础上,不换微安表和电池,图8的刻度也不改变,仅增加1个电阻,就能改装成“R×1”的欧姆表.要增加的电阻应接在________(选填“a、b”“b、c”或“a、c”)之间,规格为________.(保留两位有效数字) (3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图. 答案 (1)1k (2)a、c15Ω(3)电路图如图所示 (2)要把原表改装成“R×1”的欧姆表,就要减少表的内阻,依题意,显然只有在a、c之间并联一个小电阻R′. 才能使表内总电阻等于中值电阻R中=15Ω. 根据R中= ,代入R以及Rg的数值计算可得R′≈15Ω. (3)画出改装成“R×1”的欧姆表后的电路图如图所示. 【举一反三】某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图9(a)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: 图9 (1)根据图(a)所示的电路,在图(b)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(填“红”或“黑”). (4)定值电阻的阻值R1=________Ω,R2=________Ω.(结果保留三位有效数字) 答案 (1)如图所示 (2)电流电压(3)黑(4)1.00880 高频考点二多用电表的读数 例2.如图10所示为多用电表的刻度盘.若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时,表针如图所示,则: 图10 (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_____(选填“×10”、“×100”或“×1k”). (2)用此多用电表实行测量,当选用量程为50mA的直流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为______mA;当选用量程为250mA的直流电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA. (3)当选用量程为10V的直流电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为________V. 答案 (1)1.5×103×1k (2)30.8(30.7~30.9都准确)154(3)6.2 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;测阻值为2.0×104Ω的电阻时应选“×1k”倍率的欧姆挡. (3)选择10V的直流电压挡,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. 【变式探究】多用电表表头的示意图如图11所示.在准确操作的情况下: 图11 (1)若选择开关的位置如a箭头所示,则测量的物理量是_______,测量结果为_______. (2)若选择开关的位置如b箭头所示,则测量的物理量是_______,测量结果为_______. (3)若选择开关的位置如c箭头所示,则测量的物理量是_______,测量结果为_______. (4)若选择开关的位置如c箭头所示,准确操作后发现指针的偏转角很小,那么接下来的准确操作步骤应该依次为: ____________,____________,_____________. (5)全部测量结束后,应把选择开关拨到______或者______. (6)无论用多用电表实行何种测量(限于直流),电流都应该从______色表笔经______插孔流入电表. 答案 (1)直流电压1.20V (2)直流电流48mA (3)电阻1.6kΩ(4)改用“×1k”倍率重新欧姆调零测量、读数(5)OFF挡交流电压最高挡 (6)红正 【举一反三】某学生实验小组利用如图12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: 图12 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__________,调欧姆零点. (2)将图12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. (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13甲所示,这时电压表的示数如图乙所示.多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V. 图13 (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12kΩ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14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“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ. 图14 答案 (1)短接 (2)1(3)153.60(4)12 (5)9.0015 (5)设多用电表内电池的电动势为E,内阻为R,由(3)、(4)问可知 = , = ,两式联立解得: E=9.00V,R=15kΩ. 【方法技巧】欧姆表刻度盘特点及多用电表读数技巧 1.欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘 (1)左∞右0: 电阻无限大与电流、电压零刻度重合,电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合. (2)刻度不均匀: 左密右疏. (3)欧姆挡是倍率挡,即读出的示数应再乘以该挡的倍率.电流、电压挡是量程范围挡. 在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“∞”处). 2.读数技巧 (1)欧姆表的读数 a.为了减小读数误差,指针应指在表盘 到 的部分,即中央刻度附近. b.除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时,要估读到下一位,其余情况都不用估读. c.电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积. (2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位. 高频考点三用多用电表检查电路故障 例3. (1)某同学按如图15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________.(填“闭合”或“断开”) 图15 (2)若 (1)中同学检查结果如下表所示,由此能够确定() 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 答案 (1)断开 (2)D 解析 (1)用多用电表的欧姆挡检查电路的故障需将电路断开. (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之间电阻有一定的数值,说b、d之间没有断路,所以断路在d、e之间. 【变式探究】某照明电路出现故障,其电路如图16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. 图16 图17 ①断开开关,红表笔接a点时多用电表指示如图17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,表针不偏转,闭合开关后,多用电表指示仍然和图17相同,可判断发生故障的器件是________.(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”) (2)如图18所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号.在开关闭合后,发现小灯泡不亮.现用多用电表检查电路故障,需要检测的有电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点. 图18 ①为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下,理应选用多用电表的________挡.在连接点1、2同时断开的情况下,理应选用多用电表的________挡. ②在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势,则表明____________(只填一处)可能有故障. 答案 (1)①11.5(11.2~11.8均可)蓄电池②小灯 (2)①电压欧姆②开关(或连接点5、6) 解析 (1)①因用直流50V挡检测,故满偏时电压为50V,刻度均匀,在图示位置时,读数为11.5(11.2~11.8之间均可)V,说明蓄电池正常. 【举一反三】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中,某同学连接了如图19甲所示的实物电路图.闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表的示数为零. 图19 (1)他借助多用电表检查小灯泡,先断开开关,把多用电表的选择开关旋到“×1Ω”挡,再实行____________调零;又将红、黑表笔分别接触①②接线柱,多用电表的表盘如图乙所示,说明小灯泡正常,此时灯丝的电阻为____________Ω. (2)他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡,将红、黑表笔分别接触②③接线柱,闭合开关,发现电压表的示数约等于电源的电动势,说明②③接线柱间的导线出现了________(选填“断路”或“短路”). (3)故障排除后,为了使电流表的示数从零开始,要在________(选填“①④”或“③④”)接线柱间再连接一根导线,并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________(选填“左”或“右”)端. 答案 (1)欧姆6 (2)断路(3)③④左 解析 (1)多用电表测电阻时应先实行欧姆调零;多用电表的表盘的读数为6Ω. (2)电压表的示数约等于电源电动势,说明电压表直接接在开路的电源上,②③接线柱间的导线出现了断路. (3)为了使电流表的示数从零开始,滑动变阻器要采用分压式接法,要在③④接线柱间再连接一根导线;初始时刻输出的电压最小,滑片应置于最左端. 高频考点四用多用电表探测黑箱内的电学元件 例4.如图22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实行探测. 图22 (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23中多用电表的________(选填“A”、“B”或“C”). 图23 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱内a、b接点间是否存有电源时,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,测量记录如下表.两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图16所示. 请将记录表补充完整,并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 10Ω b、c 15Ω 答案 (1)A (2)短暂(3)5见解析图 【方法技巧】判断黑箱内元件的基本思路 1.首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源. 2.如果有电源,则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压,根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系,从而分析出黑箱内各元件的连接情况. 3.如果没有电源,则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值,根据所测量的电阻值,分析任意两点间各是什么元件及其连接情况. 1.【2019·全国卷Ⅱ】某同学利用图(a)所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有: 电阻箱R(最大阻值99999.9Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干. 实验步骤如下: 图1 ①按电路原理图(a)连接线路; ②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(a)中最左端所对应的位置,闭合开关S; ③调节滑动变阻器,使电压表满偏; ④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值. 回答下列问题: (1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”). (2)根据图(a)所示电路将图(b)中实物图连线. 图1 (3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为630.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为________Ω(结果保留到个位). (4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满刻度电流为________(填准确答案标号). A.100μAB.250μA C.500μAD.1mA 【答案】 (1)R1 (2)连线如图所示(3)2520(4)D 【解析】 (1)此实验的实验原理类比于半偏法测电表内阻的实验,电压表所在支路的总电压应该尽量不变化,故滑动变阻器应选最大阻值小的即选R1. 2.【2019·江苏卷】小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系.已知该金属电阻在常温下的阻值约10Ω,R随t的升高而增大.实验电路如图所示,控温箱用以调节金属电阻的温度. 实验时闭合S,先将开关K与1端闭合,调节金属电阻的温度,分别记下温度t1,t2,…和电流表的相对应示数I1,I2,….然后将开关K与2端闭合,调节电阻箱使电流表的示数再次为I1,I2,…,分别记下电阻箱相对应的示数R1,R2,…. 图1 (1)有以下两种电流表,实验电路中应选用________. A.量程0~100mA,内阻约2Ω B.量程0~0.6A,内阻可忽略 (2)实验过程中,要将电阻箱的阻值由9.9Ω调节至10.0Ω,需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”,准确的操作顺序是________. ①将旋钮a由“0”旋转至“1” ②将旋钮b由“9”旋转至“0” ③将旋钮c由“9”旋转至“0” (3)实验记录的t和R的数据见下表: 温度t(℃) 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 阻值R(Ω) 9.6 10.4 11.1 12.1 12.8 请根据表中数据,在方格纸上作出Rt图线. 图1 由图线求得R随t的变化关系为R=________Ω. 【答案】 (1)A (2)①②③(或①③②) (3)(见下图) 0.04t+8.8(0.04t+8.6~0.04t+9.0都算对) (3)根据表中数据,在方格纸上描点,并根据点的分布特点作出Rt图像,如上图,且使直线尽可能通过更多的点,把两个在直线上的点的数据代入直线方程R=kt+b,列出方程组,求出k=0.04,b=8.8,即R=0.04t+8.8. 1、【2019·上海·27】2.如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图。 电流表满偏电流0.5mA、内阻10Ω;电池电动势1.5V、内阻1Ω;变阻器 阻值0-5000Ω。 (1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V刻度的,当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω时仍可调零。 调零后 阻值将变______
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