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高考物理一轮复习第9章实验13用多用电表测量电学中的物理量课件
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这是一份高考物理一轮复习第9章实验13用多用电表测量电学中的物理量课件，共52页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，类型1，类型2，答案大于，答案×10，答案向上，答案400，答案②①④，答案见解析等内容，欢迎下载使用。
类型一 教材原型实验 师生共研
[典例1] (2022·湖南卷)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻(最大阻值为R0m)，Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs＋R0m
(1)短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计Ⓖ示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计Ⓖ示数变为In，则Im______In(填“大于”或“小于”)；
[解析] 由于Rn>Rm，所以Im大于In。
(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为______(填“×1”或“×10”)。
[解析] 将单刀双掷开关S与n接通，此时电路中总电阻较大，中值电阻较大，能接入的待测电阻的阻值也较大，故应该为欧姆表的×10挡位。
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点(欧姆零点在电流计Ⓖ满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该______调节(填“向上”或“向下”)。
[解析] 若从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，电路中的总电阻增大，干路电流减小，为了使电流计满偏，则需增大通过电流计的电流，故调零电阻R0的滑片应该向上调节。
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的 ；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的 ，则Rx＝______Ω。
[跟进训练] 1．(2023·湖北孝感模拟)(1)某同学用多用电表测量某些电学量。经过正确操作，两次测量时的指针位置均指在如图1所示的位置。一次测量直流电压，所选量程为50 V，则读数应为________ V；一次测量电阻，记录的读数为1 600 Ω，则所选倍率为________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
[解析] 量程为50 V，精确度为1 V，则读数应为24.0 V；测电阻时，指针示数为16，而实际为1 600 Ω，所以为“×100” 倍率。
[答案] 24.0 ×100
(2)在(1)中用多用电表测量完电阻后，需要继续测量一个阻值约为13 Ω的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下有些操作步骤是必需的，请选择正确的操作并按正确顺序写出序号_____； ①将红表笔和黑表笔接触 ②把选择开关旋转到“×1”位置 ③把选择开关旋转到“×10”位置 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
[解析] 现在的欧姆表倍率太大，换成“×1”倍率时，恰好13 Ω在中值电阻附近，所以先将开关转到“×1”位置，然后再将红黑表笔对接，进行欧姆调零。步骤为②①④。
(3)常用的多用电表是由小量程的电流表(表头)改装而成的。有一块满偏电流为50 μA、内阻为800 Ω的小量程电流表，现要将它改装成0～1 mA、0～10 mA两个量程的电流挡，某同学设计了如图2、图3所示的两个电路。在图2所示的电路中R1________R2(选填“>”或“<”)；从保护表头的角度，请你分析说明图2、图3哪种设计更合理：____________________________________________________。
图2 图3
[解析] 总电压不变，电流大的那一路电阻小，由欧姆定律知R1
甲 乙
(1)将选择开关S置于“6”时，多用电表测量的是__________(选填“电流”或“电压”)，其量程为__________。
[答案] 电压 100 V
(2)现将选择开关S置于“3”，将红、黑表笔短接进行欧姆调零后，多用电表的内阻为________ Ω，断开两表笔，将一定值电阻Rx接入两表笔间，表盘指针位置如图乙所示，则该电阻的阻值为________ Ω。
[答案] 150 126
(3)为进一步精确测量该电阻的阻值Rx，将多用电表的选择开关S置于“2”，根据图丙所示的电路图正确连接实验电路，已知电源的电压U恒定，多次改变电阻箱的阻值，记录流经电阻箱的电流I及对应的电阻箱的阻值R，得到 的关系图像如图丁所示，则Rx＝______________ Ω(结果保留3位有效数字)。
丙 丁
类型二 拓展创新实验 多维探究
考向1 实验原理创新 [典例2] (2022·天津市宝坻区一中模拟)如图甲为物理兴趣小组设计的多用电表的电路原理图。他们选用内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA的电流表和标识不清的电源，以及由定值电阻、导线、滑动变阻器等组装好的多用电表。当选择开关接“3”时为量程为250 V的直流电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应数值还没有及时标出。
(1)其中电阻R2＝________ Ω。
[答案] 24 990
(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，其读数为________ mA。
[解析] 由题图甲所示电路可知，选择开关接“1”时为电流表，量程为10 mA，图示表盘的分度值为0.2 mA，示数为7.0 mA。
(3)兴趣小组在实验室找到了一个电阻箱，利用组装好的多用电表设计了如下从“校”到“测”的实验： ①将选择开关接“2”，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表满偏。 ②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱，使多用电表指针指在电表刻度盘中央C处，此时电阻箱示数如图丙所示，则C处刻度线的标注值应为________ Ω。
③用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针正好指在图乙中“80”的位置，则计算可知待测电阻的阻值约为Rx＝______ Ω。 ④小组成员拿来一电压表，用多用电表粗略测量电压表的内阻，将两表笔分别触碰电压表的两接线柱，其中________(填“红”或“黑”)表笔接电压表的正接线柱。该电压表示数为1.45 V，可以推知该电压表的内阻为________ Ω。
[解析] ②电阻箱的示数为(0×1 000＋1×100＋5×10＋0×1) Ω＝150 Ω，即C处刻度线的标注值应为150 Ω。由题意知，电阻箱阻值等于中值电阻，又中值电阻等于欧姆表内阻RΩ，则RΩ＝150 Ω。
[答案] ②150 ③37.5 ④黑 4 350
创新点解读 (1)本实验利用欧姆表内部电源，结合闭合电路欧姆定律设计了从“校”到“测”的实验。(替代法测电阻) (2)利用欧姆表上的中值电阻值等于欧姆表的内阻，结合闭合电路欧姆定律计算出电压表的内阻。
考向2 实验设计创新 [典例3] (2023·安徽省宿州市模拟)为将一量程为3 V的电压表改装成简易欧姆表，某创新小组完成了以下的设计与操作。
甲 乙 丙
(1)设计图甲所示电路测量电压表的内阻RV和电池组(内阻不计)的电动势E。实验步骤如下： ①闭合开关S，调节电阻箱R，当接入电路的阻值R1＝3 kΩ时，电压表恰好满偏； ②继续调节电阻箱R，当接入电路的阻值R2＝6 kΩ时，电压表指针位置如图乙所示。由此可求出RV＝________ kΩ，E＝________ V。
将Um＝3 V，U＝2 V，R1＝3 kΩ，R2＝6 kΩ代入 可得：RV＝3 kΩ，E＝6 V。
(2)将红、黑表笔接在图甲中的电压表两端，如图丙所示；再将电压表表盘刻度转换为欧姆表表盘刻度，即成为简易欧姆表。表盘改装步骤如下： ①闭合开关S，将两表笔断开，调节电阻箱R的阻值为________ kΩ，使电压表指针指在刻度“3”处，则此刻度对应的电阻值为_______ (填“0”或“∞”)； ②保持电阻箱R的阻值不变，在两表笔间接入不同阻值的电阻，在相应电压表指针所指刻度上标上接入的电阻值，则电压表表盘正中央刻度处所对应的电阻值为________ kΩ。
[解析] ①电压表的示数指在3 V的位置，则电阻箱 由于此时两表笔是断开的，所以应刻“∞”。
[答案] ①3 ∞ ②1.5
创新点解读 (1)本题是欧姆表的一种创新，常规的欧姆表是用电流的大小来显示电阻的大小，电流小，则对应的电阻大，与常规思维一致。 (2)此处是用电压来表征电阻，但待测电阻是与电压表并联的，若电阻越小，并联的电阻越小，电压越小，所以其刻度线是与电压刻度线是一致的。
考向3 实验过程创新 [典例4] (2022·广东省深圳市高三第一次调研)一只欧姆表表盘的刻度线清晰完整，但刻度值模糊不清。某学习小组为恢复其刻度值，需要测量欧姆表的内阻，请完善下列实验步骤： (1)将选择开关拨至“×10 Ω”挡，机械调零后，将欧姆表的红、黑表笔________，并调节欧姆调零旋钮，使欧姆表的指针指到表盘的________。
[解析] 机械调零后，应当进行欧姆调零，操作方法为：将欧姆表的红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使欧姆表的指针指到表盘的右侧零刻度线。
[答案] 短接 右侧零刻度线
(2)图甲为连接好的实物电路图，其中a为________(填“红”或“黑”)表笔。
甲 乙
[解析] 根据题图甲可知欧姆表的b表笔与毫安表的正接线柱相连，对于毫安表电流是从正接线柱流入，负接线柱流出，则可知对于欧姆表电流是从b表笔流出，a表笔流入，依据“红入黑出”原则，可知a表笔为红表笔。
(3)调节滑动变阻器的阻值，记录多组电流表和电压表的示数，把数据绘制成如图乙所示的U-I图像，则该欧姆表的内阻为________ Ω(结果保留整数)。若考虑电流表内阻的影响，则测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。
[解析] 设欧姆表内的电源电动势为E，欧姆表内阻为r，根据闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir 可知U-I图像的斜率的绝对值等于欧姆表内阻为r，则有： 若考虑毫安表内阻影响，设毫安表内阻为RA，则有：U＝E－I(r真＋RA) 则测量值r测＝r真＋RA，故测量值比真实值偏大。
[答案] 300 偏大
(4)断开开关，取下表盘，则正中央刻度应标记的数值为________；占满偏电流值的 处的刻度应标记的数值为________。(两空均保留整数)
两式对比可得：R＝r，说明此时被测电阻等于欧姆表内阻300 Ω，故正中央刻度值乘以此时倍率(已知倍率为“×10 Ω”)等于300 Ω，则正中央刻度应标记的数值为30；
类型一 教材原型实验 师生共研
[典例1] (2022·湖南卷)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻(最大阻值为R0m)，Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs＋R0m
(1)短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计Ⓖ示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计Ⓖ示数变为In，则Im______In(填“大于”或“小于”)；
[解析] 由于Rn>Rm，所以Im大于In。
(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为______(填“×1”或“×10”)。
[解析] 将单刀双掷开关S与n接通，此时电路中总电阻较大，中值电阻较大，能接入的待测电阻的阻值也较大，故应该为欧姆表的×10挡位。
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点(欧姆零点在电流计Ⓖ满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该______调节(填“向上”或“向下”)。
[解析] 若从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，电路中的总电阻增大，干路电流减小，为了使电流计满偏，则需增大通过电流计的电流，故调零电阻R0的滑片应该向上调节。
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的 ；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的 ，则Rx＝______Ω。
[跟进训练] 1．(2023·湖北孝感模拟)(1)某同学用多用电表测量某些电学量。经过正确操作，两次测量时的指针位置均指在如图1所示的位置。一次测量直流电压，所选量程为50 V，则读数应为________ V；一次测量电阻，记录的读数为1 600 Ω，则所选倍率为________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
[解析] 量程为50 V，精确度为1 V，则读数应为24.0 V；测电阻时，指针示数为16，而实际为1 600 Ω，所以为“×100” 倍率。
[答案] 24.0 ×100
(2)在(1)中用多用电表测量完电阻后，需要继续测量一个阻值约为13 Ω的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，以下有些操作步骤是必需的，请选择正确的操作并按正确顺序写出序号_____； ①将红表笔和黑表笔接触 ②把选择开关旋转到“×1”位置 ③把选择开关旋转到“×10”位置 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
[解析] 现在的欧姆表倍率太大，换成“×1”倍率时，恰好13 Ω在中值电阻附近，所以先将开关转到“×1”位置，然后再将红黑表笔对接，进行欧姆调零。步骤为②①④。
(3)常用的多用电表是由小量程的电流表(表头)改装而成的。有一块满偏电流为50 μA、内阻为800 Ω的小量程电流表，现要将它改装成0～1 mA、0～10 mA两个量程的电流挡，某同学设计了如图2、图3所示的两个电路。在图2所示的电路中R1________R2(选填“>”或“<”)；从保护表头的角度，请你分析说明图2、图3哪种设计更合理：____________________________________________________。
图2 图3
[解析] 总电压不变，电流大的那一路电阻小，由欧姆定律知R1
甲 乙
(1)将选择开关S置于“6”时，多用电表测量的是__________(选填“电流”或“电压”)，其量程为__________。
[答案] 电压 100 V
(2)现将选择开关S置于“3”，将红、黑表笔短接进行欧姆调零后，多用电表的内阻为________ Ω，断开两表笔，将一定值电阻Rx接入两表笔间，表盘指针位置如图乙所示，则该电阻的阻值为________ Ω。
[答案] 150 126
(3)为进一步精确测量该电阻的阻值Rx，将多用电表的选择开关S置于“2”，根据图丙所示的电路图正确连接实验电路，已知电源的电压U恒定，多次改变电阻箱的阻值，记录流经电阻箱的电流I及对应的电阻箱的阻值R，得到 的关系图像如图丁所示，则Rx＝______________ Ω(结果保留3位有效数字)。
丙 丁
类型二 拓展创新实验 多维探究
考向1 实验原理创新 [典例2] (2022·天津市宝坻区一中模拟)如图甲为物理兴趣小组设计的多用电表的电路原理图。他们选用内阻Rg＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA的电流表和标识不清的电源，以及由定值电阻、导线、滑动变阻器等组装好的多用电表。当选择开关接“3”时为量程为250 V的直流电压表。该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，上排刻度线对应数值还没有及时标出。
(1)其中电阻R2＝________ Ω。
[答案] 24 990
(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，其读数为________ mA。
[解析] 由题图甲所示电路可知，选择开关接“1”时为电流表，量程为10 mA，图示表盘的分度值为0.2 mA，示数为7.0 mA。
(3)兴趣小组在实验室找到了一个电阻箱，利用组装好的多用电表设计了如下从“校”到“测”的实验： ①将选择开关接“2”，红黑表笔短接，调节R1的阻值使电表满偏。 ②将多用电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱，使多用电表指针指在电表刻度盘中央C处，此时电阻箱示数如图丙所示，则C处刻度线的标注值应为________ Ω。
③用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针正好指在图乙中“80”的位置，则计算可知待测电阻的阻值约为Rx＝______ Ω。 ④小组成员拿来一电压表，用多用电表粗略测量电压表的内阻，将两表笔分别触碰电压表的两接线柱，其中________(填“红”或“黑”)表笔接电压表的正接线柱。该电压表示数为1.45 V，可以推知该电压表的内阻为________ Ω。
[解析] ②电阻箱的示数为(0×1 000＋1×100＋5×10＋0×1) Ω＝150 Ω，即C处刻度线的标注值应为150 Ω。由题意知，电阻箱阻值等于中值电阻，又中值电阻等于欧姆表内阻RΩ，则RΩ＝150 Ω。
[答案] ②150 ③37.5 ④黑 4 350
创新点解读 (1)本实验利用欧姆表内部电源，结合闭合电路欧姆定律设计了从“校”到“测”的实验。(替代法测电阻) (2)利用欧姆表上的中值电阻值等于欧姆表的内阻，结合闭合电路欧姆定律计算出电压表的内阻。
考向2 实验设计创新 [典例3] (2023·安徽省宿州市模拟)为将一量程为3 V的电压表改装成简易欧姆表，某创新小组完成了以下的设计与操作。
甲 乙 丙
(1)设计图甲所示电路测量电压表的内阻RV和电池组(内阻不计)的电动势E。实验步骤如下： ①闭合开关S，调节电阻箱R，当接入电路的阻值R1＝3 kΩ时，电压表恰好满偏； ②继续调节电阻箱R，当接入电路的阻值R2＝6 kΩ时，电压表指针位置如图乙所示。由此可求出RV＝________ kΩ，E＝________ V。
将Um＝3 V，U＝2 V，R1＝3 kΩ，R2＝6 kΩ代入 可得：RV＝3 kΩ，E＝6 V。
(2)将红、黑表笔接在图甲中的电压表两端，如图丙所示；再将电压表表盘刻度转换为欧姆表表盘刻度，即成为简易欧姆表。表盘改装步骤如下： ①闭合开关S，将两表笔断开，调节电阻箱R的阻值为________ kΩ，使电压表指针指在刻度“3”处，则此刻度对应的电阻值为_______ (填“0”或“∞”)； ②保持电阻箱R的阻值不变，在两表笔间接入不同阻值的电阻，在相应电压表指针所指刻度上标上接入的电阻值，则电压表表盘正中央刻度处所对应的电阻值为________ kΩ。
[解析] ①电压表的示数指在3 V的位置，则电阻箱 由于此时两表笔是断开的，所以应刻“∞”。
[答案] ①3 ∞ ②1.5
创新点解读 (1)本题是欧姆表的一种创新，常规的欧姆表是用电流的大小来显示电阻的大小，电流小，则对应的电阻大，与常规思维一致。 (2)此处是用电压来表征电阻，但待测电阻是与电压表并联的，若电阻越小，并联的电阻越小，电压越小，所以其刻度线是与电压刻度线是一致的。
考向3 实验过程创新 [典例4] (2022·广东省深圳市高三第一次调研)一只欧姆表表盘的刻度线清晰完整，但刻度值模糊不清。某学习小组为恢复其刻度值，需要测量欧姆表的内阻，请完善下列实验步骤： (1)将选择开关拨至“×10 Ω”挡，机械调零后，将欧姆表的红、黑表笔________，并调节欧姆调零旋钮，使欧姆表的指针指到表盘的________。
[解析] 机械调零后，应当进行欧姆调零，操作方法为：将欧姆表的红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使欧姆表的指针指到表盘的右侧零刻度线。
[答案] 短接 右侧零刻度线
(2)图甲为连接好的实物电路图，其中a为________(填“红”或“黑”)表笔。
甲 乙
[解析] 根据题图甲可知欧姆表的b表笔与毫安表的正接线柱相连，对于毫安表电流是从正接线柱流入，负接线柱流出，则可知对于欧姆表电流是从b表笔流出，a表笔流入，依据“红入黑出”原则，可知a表笔为红表笔。
(3)调节滑动变阻器的阻值，记录多组电流表和电压表的示数，把数据绘制成如图乙所示的U-I图像，则该欧姆表的内阻为________ Ω(结果保留整数)。若考虑电流表内阻的影响，则测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”)。
[解析] 设欧姆表内的电源电动势为E，欧姆表内阻为r，根据闭合电路欧姆定律得：U＝E－Ir 可知U-I图像的斜率的绝对值等于欧姆表内阻为r，则有： 若考虑毫安表内阻影响，设毫安表内阻为RA，则有：U＝E－I(r真＋RA) 则测量值r测＝r真＋RA，故测量值比真实值偏大。
[答案] 300 偏大
(4)断开开关，取下表盘，则正中央刻度应标记的数值为________；占满偏电流值的 处的刻度应标记的数值为________。(两空均保留整数)
两式对比可得：R＝r，说明此时被测电阻等于欧姆表内阻300 Ω，故正中央刻度值乘以此时倍率(已知倍率为“×10 Ω”)等于300 Ω，则正中央刻度应标记的数值为30；
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