2025年高考物理大一轮复习第十章　第六课时　实验十三：用多用电表测量电学中的物理量（课件+讲义+练习）

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实验十三：用多用电表测量电学中的物理量
考点二　欧姆表检测电路故障
1.认识多用电表(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等物理量，并且每一种测量项目都有几个量程。(2)外形如图所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。
(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(____表笔插入“＋”插孔，____表笔插入“－”插孔)。
2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于__________挡，测小灯泡两端的电压。红表笔接电势____ (选填“高”或“低”)的点。
按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于_________挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从____表笔流入多用电表。
3.用多用电表测定值电阻的阻值(1)原理
相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝ 此时指针指在满偏电流Ig处(欧姆表内阻RΩ＝Rg＋r＋R)
表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧)
相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转
表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧)
待测电阻为Rx，I＝ ，指针指到某确定位置，此时Rx＝ －RΩ
表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀
(2)测量步骤①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。②欧姆调零。③将被测电阻接在红、黑表笔之间。④读数：指针示数乘以倍率。⑤使用完毕：选择开关置于___________，长期不用应取出电池。
(3)注意事项①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度____侧的“0”位置，机械调零调节的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘____侧的“0”位置，欧姆调零调节的是欧姆调零旋钮。②使指针指在中值附近，否则换挡。③测电阻时每换一次挡必须重新_________。④手不能接触表笔的金属杆。⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和_____断开。
4.用多用电表测二极管的正、反向电阻(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。特点：当给二极管加正向电压时电阻_____，当给二极管加反向电压时电阻_____。
(2)用欧姆挡判断二极管的正负极将多用电表欧姆调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的____极，红表笔接触二极管的____极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的____极，红表笔接触二极管的____极(如图乙)。
例1　(2023·广东惠州市一模)某同学想利用多用电表欧姆挡测量电压表内阻，所选用电压表有3 V和15 V两个量程。(1)测量电压表3 V量程的内阻①先对多用电表进行机械调零，再将选择开关旋至欧姆挡“×100 Ω”倍率处，短接两表笔，进行_________；测量时，电压表的“―”极连接多用表的________(填“红表笔”或“黑表笔”)；
先对多用电表进行机械调零，再将选择开关旋至欧姆挡“×100 Ω”倍率处，短接两表笔，进行欧姆调零。测量时，欧姆表的黑表笔接电源的正极，则电压表的“―”极连接多用电表的红表笔。
②测量时欧姆表的指针如图甲，则电压表3 V量程的内阻为______ Ω。
电压表3 V量程的内阻为RV＝30×100 Ω＝3 000 Ω
(2)电压表15 V量程和3 V量程由同一个表头改装的，则可推算出15 V量程的内阻等于________ Ω。
15 V量程的内阻等于
(3)若该多用电表欧姆挡可选用电动势为“1.5 V”或“9 V”两个规格的干电池，根据图甲、乙中欧姆表盘及电压表示数，可以推断选择“×100 Ω”倍率时所用干电池电动势为_____ V。
选择“×100 Ω”倍率时所用干电池电动势为
例2　(2022·湖南卷·12)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G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G示数变为In，则Im_____In(选填“大于”或“小于”)；
根据题意可知RmIn；
(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为______(选填“×1”或“×10”)；
当开关S拨向n时，全电路的总电阻较大，中值电阻较大，能够接入待测电阻的阻值也更大，所以开关S拨向n时对应欧姆表的挡位倍率较大，即×10；
(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G满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该______调节(选填“向上”或“向下”)；
从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，全电路电阻增大，干路电流减小，①②短接时，为了使电流表满偏，则需要增大通过电流计G所在支路的电流，所以需要将R0的滑片向上调节；
(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G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G的指针偏转到满偏刻度的 ，则Rx＝_____ Ω。
在“×10”挡位，电路图结构简化如图所示当①②短接时，全电路的总电阻为
解得R＝2R1＝200 Ω
解得Rx＝400 Ω。
例3　某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极。(1)他选择“×100”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很小，如图甲中虚线①的位置所示。为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到______(选填“×10”或“×1 k”)的挡位；
并把两支表笔直接接触，进行“欧姆调零”，调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，若表针指在如图甲中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为________ Ω。
表针偏转角度很小说明所测电阻阻值较大，要换较大挡位“×1 k”；欧姆表的读数为指针所指刻度乘以倍率，所以未知电阻的阻值为13×1 kΩ＝13 000 Ω
(2)若用已调好的多用电表欧姆挡“×100”挡来探测一只完好的二极管的正、负极(如图乙所示)。当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针指在如图甲中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的_____极(选填“正”或“负”)。
二极管具有单向导电性，表针指在如题图甲中的虚线①的位置，说明此时二极管电阻很大，电流是从二极管的负极流向正极，由于黑表笔接欧姆表内置电源的正极，红表笔接内置电源负极，所以此时红表笔接触的是二极管的正极。
例4　在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮。
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：①选择开关置于下列量程的_____挡较为合适；A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V
因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应选择10 V的量程，故B正确。
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障(只有一处)是_____。A.A灯丝断开 B.B灯丝断开C.d、e间连线断开 D.B灯短路
测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确。
(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，①测试前，一定要将电路中的开关S______；
用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连。
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为_____ Ω，此时测量的是______间电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为_______ Ω，它不等于测量值，原因是____________________________________________________________________________________________。
温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)
1.(2023·北京交通大学附属中学模拟)用多用电表测量某一电阻：(1)将选择开关旋转到欧姆挡的“×10”挡，指针指在图中a位置。为减小测量误差，应当将选择开关旋转到________(选填“×1”“×100”或“×1 k”)挡位置。
选择开关置于“×10”挡位置，指针指在题图中a位置，偏转角度较小，证明此电阻较大，为准确测量，需要更换大挡位，把开关置于“×100”挡。
(2)接下来的实验操作步骤为______(请按操作顺序写出)。A.将红表笔和黑表笔接到待测 电阻两端B.将红表笔和黑表笔短接C.调节欧姆调零旋钮使指针指 向欧姆零点D.调节欧姆调零旋钮使指针指向电流的0刻度线
换挡后需要重新进行欧姆调零，把红、黑表笔短接，然后调节欧姆调零旋钮，使指针指向欧姆零点，将红表笔和黑表笔接到待测电阻两端，再测量进行读数，故正确的顺序是BCA。
(3)经以上正确操作后指针指在图中b位置，则该电阻的测量值为______ Ω。
欧姆表读数时需要用刻度乘以倍率，所以题图中示数为19×100 Ω＝1 900 Ω。
(4)该同学想进行如图所示的操作，下列说法正确的是______。A.图甲中将选择开关旋转到直流 电压挡，选择合适量程可测量 小灯泡两端电压B.图乙中将选择开关旋转到直流 电流挡，选择合适量程可测量流经小灯泡的电流C.图丙中将选择开关旋转到欧姆挡，选择合适量程可测量闭合电路中小灯泡的电阻D.图丁中将选择开关旋转到欧姆挡，选择合适量程可观察到此时欧姆表示数很小
题图甲中将选择开关旋转到直流电压挡，并联在小灯泡两端，选择合适量程可测量小灯泡两端电压，故A正确；题图乙中将选择开关旋转到直流电流挡，与小灯泡串联，选择合适量程可测量流经小灯泡的电流，故B正确；测量小灯泡电阻时，小灯泡必须与外部电路断开，故C错误；二极管的正向电阻很小，题图丁中欧姆表测量二极管的正向电阻，将选择开关旋转到欧姆挡，选择合适量程可观察到此时欧姆表示数很小，故D正确。
(5)该同学在实验室找到一个10 000 μF的电容器，他认为电容器由彼此绝缘的两个电极板构成，当欧姆表两个表笔分别与电容器的两电极相连时，欧姆表的指针不会发生偏转。该同学选用欧姆表的“×10”挡，将红、黑两表笔分别与该电容器的两电极相连，准备验证自己的想法。请你分析该同学会看到什么现象，并说明依据。_______
会看到欧姆表指针先向右偏转，然后缓慢回到最左端。原因是多用电表欧姆挡电路中有电源，与电容器连接时，电源给电容器充电，回路中有电流，指针向右偏转；电容器充电过程中，电流逐渐减小至0，指针缓慢回到最左端。
2.(2023·山西晋城市第一中学期末)某同学根据图甲所示的欧姆表原理图，利用微安表(满偏电流为300 μA、内阻为100 Ω)、滑动变阻器R(最大值为10 kΩ)和一节干电池，将微安表改装成欧姆表。
(1)将两表笔短接，调节R使微安表指针指在“_____ μA”处；
两表笔短接调零时，应使表的指针指在微安表的电流满偏位置，即指针指在300 μA处；
(2)当两表笔之间接入阻值为2.4 kΩ的定值电阻时，微安表指针指在如图乙所示位置，则其读数为_____ μA，电池的电动势为_____ V，欧姆表的内阻为____ kΩ；
由题图乙可知微安表的指针指在200 μA处；
解得E＝1.44 V，R内＝4.8 kΩ
(3)将微安表上的μA处标明“Ω”，“300”位置处标明“0”，“100”位置处标明“________”，并在其他位置标明相应的电阻刻度值，这样就把微安表改装成了欧姆表；
解得R1＝9 600 Ω
(4)经过一段时间之后，电池的电动势降低，内阻增大，则重新欧姆调零之后，测得的电阻阻值将______(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
则电动势减小，测量同一未知电阻时对应的微安表示数减小，则电阻阻值增大。
3.(2023·广东广州市执信中学模拟)电流表G1的量程为0～5 mA，内阻为290 Ω。把它改装成如图所示的一个多量程多用电表，电流和电压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0～10 mA，大量程为0～100 mA。
(1)对于此多用电表，当开关S接到位置6时是______挡；开关S接到位置5时的量程比接到位置6时的量程____。
当开关S接到位置6时，电流表与电阻R3、R4串联，电阻R3、R4起到分压作用，多用电表为电压表；开关S接到位置5与接到位置6相比，接到6时串联的电阻大，分压作用也大，电压表的量程也更大，因此开关S接到位置5时的量程比接到位置6时的量程小。
(2)开关S接位置____(选填“1”或“2”)时是小量程的电流挡，图中电阻R2＝______ Ω。
当开关S接到2位置时，并联的电阻大，分流小，其电流表的量程小，因此开关S接位置2时是小量程的电流挡；设开关S接1时的最大电流为I1，接2时最大电流为I2，由题意可知，当开关接到1时，有
Ig(r＋R2)＝(I1－Ig)R1当开关接到2时，有Igr＝(I2－Ig)(R1＋R2)代入数据解得R2＝261 Ω
(3)已知图中的电源E′的电动势为9 V，短接A、B表笔进行欧姆调零后，此欧姆挡的内阻为_____ Ω。现用该挡测一未知电阻的阻值，指针偏转到电流表G1满刻度的 处，则该未知电阻的阻值为_____ Ω。
由上述分析可知，当开关S接到位置4时，电路中的满偏电流Im＝10 mA根据闭合电路欧姆定律可得
4.(2023·河北石家庄市精英中学模拟)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60 mA的电流表，导线若干。实验时，将多用电表调至×1 Ω挡，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。完成下列填空：
(1)仪器连线如图甲所示(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____(选填“红”或“黑”)色；
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)若图甲中多用电表与电流表的示数分别如图乙、丙所示，多用电表的读数为14.0 Ω，电流表的读数为______ mA；
电流表的量程是60 mA，由题图丙可知，其分度值为1 mA，示数为53.0 mA。
(3)计算得到的多用电表内电池的电动势为_____ V；(保留三位有效数字)
当表头短接时电路电流最大，为表头的满偏电流Ig＝ ，设多用电表的内阻为Rg，则Rg＝r＋R＋rg，当待测电阻等于Rg时，这时表头半偏，表针指在欧姆表盘的中值上，所以Rg又称为中值电阻。
当选择×1 Ω挡测量时中值电阻直接在欧姆表盘上读数为15 Ω，根据(2)知多用电表外的电阻阻值为14.0 Ω，干路电流是53.0 mA，则电源电动势是E＝I(R内＋R外)＝0.053 0×(15＋14.0) V＝1.537 V。
(4)某欧姆表头是量程为100 μA的电流表，表盘上标示的电阻值是按照电池电动势E＝1.5 V而计算得出的，则电池的电动势刚好是1.5 V时，欧姆表的内阻为____ kΩ；表盘上30 μA刻度线对应的电阻刻度值是_____ kΩ；
表盘上30 μA刻度线对应的电阻刻度值
(5)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若____。A.双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B.测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再 进行测量C.选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于 25 ΩD.测量电路中的某个电阻，应把该电阻与电路断开
人是导体，若双手捏住两表笔金属杆，待测电阻与人体并联，测量值将偏小，故A错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需增大或者减小倍率，重新调零后再进行测量，故B错误；欧姆表刻度是左密右疏，选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，即测量值大于200 Ω小于250 Ω，故C错误；为保护电路安全，测量电路中的某个电阻，应把该电阻与电路断开，故D正确。
5.(2024·福建省模拟)图甲为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流为1 mA、内阻为10 Ω；电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω；(1)图甲中表笔a为_____色(选填“红”或“黑”)。调零电阻R0可能是下面两个滑动变阻器中的_____。A.电阻范围0～200 ΩB.电阻范围0～2 000 Ω
根据黑表笔接内部电源的正极，可以判断a为红表笔；当电表满偏时，电表总内阻为R内＝ ＝1 500 Ω，所以滑动变阻器应选择B；
(2)在进行欧姆调零后，正确使用该多用电表测量某电阻的阻值，电表读数如图乙所示，被测电阻的阻值为______ Ω。
可以先求欧姆表的中值电阻，当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半，对应的电阻为中值电阻，E＝ R中＝R内＝1 500 Ω，即表盘刻度为15时代表1 500 Ω，倍率为“×100”，所以被测电阻的阻值为1 600 Ω。
(3)如图丙所示，某同学利用定值电阻R1给欧姆表增加一挡位“×10”，则定值电阻R1＝_____ Ω。(结果保留1位小数)
倍率为“×10”时，中值电阻为150 Ω，即内阻为150 Ω，由此可知，满偏电流变为原来的10倍，即0.01 A，1×10－3×10 V＝(0.01－1×10－3)R1，解得R1＝1.1 Ω。
(4)若该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果______。(选填“偏大”“偏小”或“准确”)
设电源电动势为E，干路电流为Ig，调零后电表内阻为R内，电表指针指到表盘某处时，电表的电流为I，对应的待测电阻为Rx，根据闭合电路欧姆定律E＝IgR内，E＝I(Rx＋R内)，整理得Rx＝ 由于满偏电流相同，电动势相同，指针指相同的位置时电流相同，所以Rx相同，即测量结果准确。