练习使用多用电表学案讲义.docx

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练习使用多用电表学案讲义

实验基础知识

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．

三、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．

基本实验要求

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，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）由于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．

考点一　多用电表的原理及使用

1．[多用电表的使用]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，进行了如下操作：

（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进行的操作为________________；

（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）30　9

解析　

（2）甲多用电表选择电压挡，应将甲多用电表的红表笔与乙多用电表的黑表笔连接，再将另外两表笔连接．

（3）乙多用电表挡位旋钮拨到×1k欧姆挡后，应先将两表笔短接调零．

（4）×1k欧姆挡中央刻度线对应的数据为15，则其中值电阻为15kΩ，欧姆表中值电阻等于其内阻，则欧姆表内阻为15kΩ；

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.

2．[多用电表的原理]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、c　15Ω　（3）电路图如图所示

解析　

（1）根据“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”，说明在测阻值在10～20kΩ范围内的电阻时欧姆表的指针在刻度盘的中间附近，由此可结合刻度盘确定此表的中值电阻，即表内总电阻为R总＝15kΩ（相当于欧姆表选择量程于×1k挡）．当表笔短接时，电流满偏，根据闭合电路欧姆定律有：

Ig＝

，代入E、R、Ig的值，解得：

Rg＝1kΩ.

（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．

3．[多用电表的原理及使用]（2013·新课标Ⅱ·23）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）1.00　880

解析　

（2）开关闭合时，多用电表的内阻较小，为等效电流表；开关断开时，多用电表的内阻较大，为等效电压表．

（3）电流由红表笔流入，由题图（a）可看出表头右端为“＋”，故表笔A为黑表笔．

（4）设表头的内阻为r，满偏电流为Ig，由欧姆定律可知Ig（R2＋r）＝1V，Ig（R2＋r）＝（1A－Ig）R1，解得R1＝1.00Ω，R2＝880Ω.

考点二　多用电表的读数

4．[多用电表的读数]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）用此多用电表进行测量，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都正确）　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．

（2）选50mA的直流电流挡，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的直流电流挡，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.

5．[多用电表的读数]多用电表表头的示意图如图11所示．在正确操作的情况下：

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，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正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）无论用多用电表进行何种测量（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

6．[多用电表的使用和读数]（2013·新课标Ⅰ·23）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）15　3.60　（4）12

（5）9.00　15

解析　

（1）使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接．

（2）电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”．

（3）从题图甲可以看出多用电表中的指针指向表盘最上行刻度15位置，电阻挡为“×1k”，故读数为15kΩ；由于电压表量程为5V，电压表中的指针所指位置为3.60，故读数为3.60V.

（4）当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12kΩ.

（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.

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．

考点三　用多用电表检查电路故障

7．[用欧姆表检查电路故障]

（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

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．

8．[用电压挡检测故障]

（1）（2014·重庆理综·6

（1））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，应当选用多用电表的________挡．在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________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．

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．

（2）①用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开，在连接点1和2已接好的情况下，应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压；连接点1和2同时断开时，可以用欧姆挡进行测量．

②在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源的电动势，说明开关（或连接点5、6）出现故障．

9．[用多用电表检测故障]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，再进行____________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进行欧姆调零；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．

考点四　用多用电表探测黑箱内的电学元件

10．[多用电表的读数及对黑箱的探索]如图20所示为一黑箱装置，盒内有由两节干电池和几个电阻等元件组成的电路，a、b为黑箱的两个输出端，a端连接盒内电池的正极．

图20

（1）为了探测黑箱，某同学准备进行以下几步测量：

①用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻．

②用多用电表的直流电压挡测量a、b间的输出电压．

③用多用电表的直流电流挡测量a、b间的输出电流．

你认为以上测量中不妥的有________（填序号），理由是__________________________

________________________________________________________________________.

（2）若他用多用电表测其电阻，已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的“____________”（选填“×100”或“×1”）倍率的挡位；调零后测量，其表盘及指针所指位置如图21所示，则此段电阻丝的电阻为________Ω.

图21

答案　

（1）①、③　①用欧姆挡不能直接测量带电源电路的电阻，③用直流电流挡直接测量可能会造成电源短路

（2）×1　12

11．[用多用电表探索黑箱中的元件]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进行探测．

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

解析　

（1）多用电表使用前应进行机械调零，机械调零部件为A.

（2）使用多用电表测量电压时，为保证电表不被损坏往往要进行试触，即让两表笔进行短暂接触，观察指针偏转情况，若持续接触则有可能损坏电表．

（3）黑箱中无电源且每对接点间正、反阻值相等，由多用电表读数可知所缺