实验十一　练习使用多用电表

一、基本原理与操作

注意事项

1．(1)V、A挡：相当于电压表、电流表

(2)Ω挡：闭合电路欧姆定律

(3)调零：机械调零、欧姆调零

(4)电流方向：红表笔进，黑表笔出

2．测电阻时

(1)指针指中值附近较准，否则换挡。(2)读出示数要乘以倍率。

3．使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。

误差分析

1．偶然误差

(1)估读时易带来误差。

(2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。

2．系统误差

(1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。

(2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。

热点一　教材原型实验

命题角度　多用电表的原理、读数及应用

【例1】　如图1所示为多量程多用电表的示意图。

图1

(1)当接通1或2时，为__________(选填“电流”“电阻”或“电压”)挡。1的量程比2的量程________。(选填“大”或“小”)

(2)测量某电阻时，用欧姆挡“×10”挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用欧姆挡__________(选填“×1”或“×100”)挡。换挡后，在测量前要先进行__________。

(3)该同学要测量多用电表直流“2.5 V”挡的内阻RV(约为20 kΩ)。除此多用电表外，还有以下器材：直流电源一个(电动势E为3 V，内阻可忽略不计)、电阻一个(阻值R为10 kΩ)、开关一个、导线若干。

要求：①在方框中画出实验电路图(多用电表用表示)；

②写出RV的表达式__________。(用字母表示，并说明所用字母的物理意义)

(4)某同学使用此多用电表测电阻，多用电表的刻度盘如图2所示，选用倍率为“×10”的欧姆挡测电阻时，表针指示图示位置，则所测电阻的阻值为__________Ω。如果要用此多用电表测量一个约2.0×104 Ω的电阻，为了使测量比较精确，应选的欧姆挡是__________(选填“×10”“×100”“×1 k”或“×10 k”)。若测量结束后，该同学将两表笔短接，发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧，则上述电阻的测量值__________。(选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)

图2

解析　(1)将电流计改装成电流表时要并联电阻分流，所以1、2是电流挡；并联电阻越小，分流越大，则改装的电流表量程越大，故1位置的量程较大。

(2)因偏转角度过大，则电阻小，要选用小量程，选择“×1”挡，换挡后电路改变，要重新进行欧姆调零。

(3)①实验电路图如图所示。   

②在设计的电路图中，多用电表与电阻串联，通过它们的电流相等，所以有＝，因此RV＝，其中U为多用电表直流“2.5 V”挡的读数，R为10 kΩ，E为电源的电动势。

(4)欧姆挡读数是读最外面一圈的示数，读出来是14，读出的数再乘以倍率“×10”，得所测电阻的阻值为140 Ω；欧姆挡选挡要让中值电阻与所测电阻差别不大，测量才会比较准确，因阻值约为2×104 Ω，表盘中值为20，则选择“×1 k”即可；每次换挡后要进行欧姆调零，如果将两表笔短接发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧，说明实际阻值本应该从“0”刻度右侧作为起始值去读数，读出来的数会比现在测量的更大，则现在的测量值偏小。

答案　(1)电流　大　(2)×1　欧姆调零　(3)见解析　(4)140　×1 k　偏小

命题角度　探测黑箱内部元件及连接方式

【例2】　(2019·湖北沙市中学模拟)“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：

第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生偏转；

第二步：用电阻“×100 Ω”挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图甲、乙所示。

图3

(1)第一步测量结果表明盒内___________________________________________。

(2)图4标出了图3甲和乙中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是__________Ω；图5标出了图丙中欧姆表指针所指的位置，其对应的阻值是__________Ω。

(3)请在图6的线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。

图6

解析　(1)使用电压挡进行测量，目的是看盒内是否有电源，由于指针不发生偏转，因此盒内不存在电源。

(2)使用欧姆表读数时注意其零刻度在右侧，因此读数时要从右侧读，读出数据然后乘挡位倍率即为所测电阻阻值。所以图4示数为：12×100 Ω＝1 200 Ω，图5读数为：5×100 Ω＝500 Ω。

(3)使用欧姆挡进行测量时，注意黑表笔是和内部电源的正极相连的，观察图3中的甲、乙可知，在测量b、c之间的电阻时，对两个接线柱进行正反测量，其阻值相同，说明b、c之间接有一个定值电阻；观察图3中的丙、丁可知，在测量a、c之间电阻时，黑表笔接c时电阻很小，接a时电阻很大，说明a、c之间有二极管，而且c应该接二极管的正极；观察图3中的戊可知，黑表笔接b时电阻比丙中黑表笔接c时

电阻大，说明了a、c、b之间串联了二极管和电阻两个元件，由图己可知，a、b之间电阻无穷大，因此a、b之间应该是断路，故盒内元件的连接如图所示。

答案　(1)不存在电源　(2)1 200　500　(3)见解析

热点二　实验拓展——用多用电表判断电路故障

【例3】　如图7是某同学连接的实验电路实物图。若L1、L2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查：

图7

(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是    (　　)

A．0～2.5 V    B．0～10 V  

C．0～50 V    D．0～250 V

(2)该同学的测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触__________(填“a”或“b”)。根据测试结果，可以判定故障是  (　　)

A．灯L1短路    B．灯L2短路

C．cd段断路    D．df段断路

表1

  (3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是(　　)

  A．灯L1断路  　　 B．灯L2断路

C．灯L1、灯L2都断路  　　  D．de段断路

表2

解析　(1)四节干电池的总电动势为6 V，应用多用电表的直流电压的10 V挡测量，故选B。

(2)在测试a、b间直流电压时，因为电流必须从多用电表正接线柱流入，所以红表笔应当接触a。

A项，若灯L1短路，L1灯不亮，而L2灯亮，与题不符，故A错误；B项，若灯L2短路，L2灯不亮，而L1灯亮，与题不符，故B错误；C项，cd段断路，则d、f间没有电压，无示数，故C错误；D项，df段断路时，电路中无电流，两灯泡都不亮，a、b和d、f间有电压，c、d间无电压，与题相符，故D正确。

 (3)欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。

答案　(1)B　(2)a　D　(3)D

使用多用电表检测故障的两点注意事项

(1)多用电表中的电压挡的量程应大于电源电动势。

(2)使用多用电表判断电路故障时，应采用“试触法”防止损坏电表。

1．某课外兴趣小组利用图8甲所示电路测量多用电表内电池的电动势和欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：多用电表；电流表(量程200 mA，内阻为几欧)；滑动变阻器(最大阻值30 Ω)；导线若干。

图8

回答下列问题：

(1)将多用电表挡位调到欧姆挡“×1”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点。

(2)将图甲中多用电表的黑表笔和__________(填“1”或“2”)端相连，红表笔和另一端相连。

(3)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电流表的读数分别为5.0 Ω和150.0 mA。从测量数据可知，电流表的内阻为__________Ω。

(4)将滑动变阻器滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电流表的示数如图丙所示。多用电表和电流表的读数分别为__________ Ω和__________ mA。

图9

(5)多用电表欧姆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9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，欧姆挡“×1”挡内部电路的总电阻为__________Ω。(结果保留2位有效数字)

解析　(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零。

(2)多用电表电流为“红进黑出”，图甲中外电路电流由2到1，所以黑表笔应连2端。

(3)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电流表内阻，所以电流表内阻为5.0 Ω。

(4)根据表盘上最上面的刻度线读数可知，结果为10×1 Ω＝10 Ω，由图丙知电流表读数为128 mA。

(5)由闭合电路欧姆定律得E＝I1(rA＋R内)，E＝I2(R外＋R内)，代入数据解得E＝4.4 V，R内＝24 Ω。

答案　(1)短接　(2)2　(3)5.0　(4)10　128

(5)4.4　24

2．(2018·河北唐山三模)为探究一块多用电表欧姆×100挡的工作原理及内部参数，设计了如下实验过程：

图10

  (1)将多用电表挡位旋钮拨到欧姆×100挡，然后将两表笔短接，进行________________________。

(2)按图10中所示，若将多用电表、电压表、电阻箱进行连接，与电压表的“＋”接线柱相连接的是多用电表的______(填“红”或“黑”)表笔。

(3)闭合开关S，调节电阻箱的阻值为R1＝750 Ω，此时多用电表的指针指到刻度盘满偏的位置，可知欧姆×100挡的内阻r＝__________ Ω。

(4)断开开关S，调节电阻箱的阻值，利用电阻箱和电压表的读数以及多用电表的指针偏转情况，可以得到多用电表欧姆×100挡内部电源的电动势。

 (5)现用该多用电表的电阻挡分析只有一处发生断路故障的电路(电源已断开)，如图11所示。将多用电表的两个表笔接在电路的不同部位，多用电表的读数如表格所示，可知断路故障一定为__________。(填选项字母)

图11

A.1、2间电阻断路

B．2、3间导线断路

C．3、4间电阻断路

解析　(1)将多用电表挡位旋钮拨到欧姆×100挡，然后将两表笔短接，进行欧姆调零。

(2)若将多用电表、电压表、电阻箱进行连接，由红进黑出可知，与电压表的“十”接线柱相连接的是多用电表的黑表笔。

(3)闭合开关S，调节电阻箱的阻值为R1＝750 Ω，此时多用电表的指针指到刻度盘满偏的位置，由Ig＝，Ig＝，解得欧姆×100挡的内阻r＝1 500 Ω。

(5)多用电表的读数如表格所示，可知断路故障一定为2、3间导线断路，即选B。

答案　(1)欧姆调零　(2)黑　(3)1 500　(5)B

3．在用伏安法测量某导体的伏安特性曲线实验中，描绘的伏安特性曲线如图12所示，图中虚线是曲线上过坐标点(3.6 V，0.3 A)的切线。回答下列问题：

图12

  (1)在导体接入电路前，利用多用电表电阻“×1”挡直接测量导体的电阻，多用电表的指针偏转如图13所示，测得此时导体的电阻为__________Ω。

图13

  (2)当通过该导体的电流为0.3 A时，导体电阻为______ Ω。

(3)若用电动势为4.0 V、内阻为8 Ω的电源直接给该导体供电，则该导体的实际功率是__________ W。

解析　(1)欧姆表的读数为R＝1×30 Ω＝30 Ω。

(2)根据I－U图象可读出当I＝0.3 A时对应的电压为U＝3.6 V，则导体的电阻为R＝＝ Ω＝12 Ω。

 (3)在I－U图象中同时作出表示电源的I－U图象。

读出两图线的交点坐标为U＝2.8 V，I＝0.15 A，所以该导体的实际功率为P＝UI＝0.42 W。

答案　(1)30　(2)12　(3)0.42