新高考物理一轮复习知识梳理+巩固练习讲义第八章实验十一　用多用电表测量电学中的物理量（含答案解析）

这是一份新高考物理一轮复习知识梳理+巩固练习讲义第八章实验十一　用多用电表测量电学中的物理量（含答案解析），共15页。试卷主要包含了多用电表使用注意事项，电路故障检测注意事项等内容，欢迎下载使用。

●注意事项
1．多用电表使用注意事项
(1)使用前要机械调零．
(2)两表笔在使用时，电流总是“红进”“黑出”．
(3)测电阻时
①指针指中值附近较准，否则换挡．
②每换一次挡位必须重新进行欧姆调零．
③读出示数要乘以倍率．
(4)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．
2．电路故障检测注意事项
将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用．在电源完好时，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．
考点 多用电表的使用
典例1 图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡．
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________．
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________．(结果均保留3位有效数字)
变式1 钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量．钱华在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二极管的负极．
(1)钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到欧姆挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光．这说明二极管的负极是________(填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极．
(2)钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用多用电表欧姆挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：_________________
________________________________________________________________________.
考点 多用电表的工作原理
典例2 如图甲所示是一个多量程多用电表的简化电路图，请回答下列问题．
(1)测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程．当选择开关S旋到位置5、6时，电表用来测量________；当S旋到位置________时，电表可测量直流电流，且量程较大．
(2)某同学用此多用电表测量某电学元件的电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转很小，因此需选择________(填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡．
(3)某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装成如图乙所示的简易欧姆表．
实验器材如下：
A．干电池(电动势E为3.0 V，内阻不计)；
B．电流计G(量程为0～300 μA，内阻为99 Ω)；
C．可变电阻器R；
D．定值电阻R0＝1 Ω；
E．导线若干，红、黑表笔各一个．
①在乙图中，左侧表笔是________(填“红”或“黑”)表笔；
②如果将R0与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，则换挡前、后倍率之比为________．
变式2 在练习使用多用电表的实验中：
(1)一多用电表的欧姆挡有四个倍率，分别是×1、×10、×100、×1 k；用×100挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡．
(2)重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为________kΩ.
(3)图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程Ig＝100 μA，内阻为Rg，定值电阻R0＝eq \f(Rg,2)，电池电动势E＝4.5 V，R为调零电阻，则表盘上30 μA刻度线对应的电阻值是________kΩ.(结果保留2位有效数字)
(4)当如图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到4.2 V、内阻增加了5 Ω时仍可调零，调零后，调零电阻R的阻值将变________(填“大”或“小”)；若测得某电阻为30 kΩ，则这个电阻的真实值为________kΩ.
考点 实验拓展与创新
1．用多用电表检测电路故障
2.黑箱内常见电学元件的特性
1．[用多用电表检测电路故障]在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“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
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________．
A．灯泡A灯丝断开
B．灯泡B灯丝断开
C．d、e间连线断开
D．灯泡B被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×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________.
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，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.
2．[使用多用电表探索黑箱内元件]“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，指针均不发生偏转．
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所示．

甲
(1)第一步测量结果表明盒内____________．
(2)图乙给出了图甲中①和②的欧姆表指针所处的位置，其对应的电阻是________Ω；图丙给出了图甲③中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω.
(3)请在图丁的接线柱间，用电路符号画出盒内的元件及连接情况.
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答案及解析
考点 多用电表的使用
典例1 图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡．
(1)图(a)中的A端与________(填“红”或“黑”)色表笔相连接．
(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________．
A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置
B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________．(结果均保留3位有效数字)
解析：(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接．
(2)在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误．
(3)根据题给条件可知，当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，eq \f(Rg,R1＋R2)＝eq \f(1－0.25,0.25)＝eq \f(3,1)，解得R1＋R2＝160 Ω.当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，则R4两端电压为0.88 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4电阻为880 Ω.
(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5 mA，读数为1.42 mA．若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.85 V.
答案：(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA 1.10 kΩ 2.85 V
变式1 钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量．钱华在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二极管的负极．
(1)钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到欧姆挡的“×1”挡，经过________之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光．这说明二极管的负极是________(填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极．
(2)钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用多用电表欧姆挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越________(填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：_________________
________________________________________________________________________.
解析：(1)在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极．
(2)从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1 k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I＝eq \f(E,R＋RΩ)可知，通过二极管的电流越来越小，根据P＝I2R可知二极管的实际功率越来越小，即亮度越来越小．
答案：(1)欧姆调零 短管脚 (2)小 原因见解析
/高/分/技/法
多用电表使用的注意事项
考点 多用电表的工作原理
典例2 如图甲所示是一个多量程多用电表的简化电路图，请回答下列问题．
(1)测量直流电流、直流电压和电阻各有两个量程．当选择开关S旋到位置5、6时，电表用来测量________；当S旋到位置________时，电表可测量直流电流，且量程较大．
(2)某同学用此多用电表测量某电学元件的电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转很小，因此需选择________(填“×1”或“×100”)倍率的欧姆挡．
(3)某实验小组利用下列器材研究欧姆挡不同倍率的原理，组装成如图乙所示的简易欧姆表．
实验器材如下：
A．干电池(电动势E为3.0 V，内阻不计)；
B．电流计G(量程为0～300 μA，内阻为99 Ω)；
C．可变电阻器R；
D．定值电阻R0＝1 Ω；
E．导线若干，红、黑表笔各一个．
①在乙图中，左侧表笔是________(填“红”或“黑”)表笔；
②如果将R0与电流计并联，如图丙所示，这相当于欧姆表换挡，则换挡前、后倍率之比为________．
解析：(1)由题图甲可知，当选择开关S旋到位置5、6时，表头G与电阻串联，此时可用来测量直流电压；当S旋到位置1、2时，表头G与电阻并联，此时可用来测量直流电流，当S旋到位置1时，并联的电阻较小，量程较大．
(2)测量某电学元件的电阻，选用“×10”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转很小，则待测电阻阻值较大，说明所选倍率太小，为准确测量电阻阻值，需选择“×100”倍率的欧姆挡，重新欧姆调零后再测量．
(3)①根据电流“红进黑出”结合题图乙可知，左侧表笔是红表笔；②当电流计满偏时，流过R0的电流I＝99Ig，电流计内阻为99 Ω，给电流计并联1 Ω的电阻，根据并联分流的规律可知电流表量程扩大为原来的100倍，用该电流表改装成欧姆表，同一刻度对应的电阻值变为原来的eq \f(1,100)，欧姆表换挡前、后倍率之比等于100∶1.
答案：(1)直流电压 1 (2)×100 (3)①红 ②100∶1
变式2 在练习使用多用电表的实验中：
(1)一多用电表的欧姆挡有四个倍率，分别是×1、×10、×100、×1 k；用×100挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到________挡．
(2)重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为________kΩ.
(3)图乙所示为欧姆表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程Ig＝100 μA，内阻为Rg，定值电阻R0＝eq \f(Rg,2)，电池电动势E＝4.5 V，R为调零电阻，则表盘上30 μA刻度线对应的电阻值是________kΩ.(结果保留2位有效数字)
(4)当如图乙所示欧姆表的电池的电动势下降到4.2 V、内阻增加了5 Ω时仍可调零，调零后，调零电阻R的阻值将变________(填“大”或“小”)；若测得某电阻为30 kΩ，则这个电阻的真实值为________kΩ.
解析：(1)根据题意可知，用×100挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，说明待测电阻较大，为了较准确地进行测量，应换到×1 k挡．
(2)由题图甲可知，被测电阻的测量值为17×1 kΩ＝17 kΩ.
(3)根据题意可知，当电流计满偏时，电路总电流为3Ig，由闭合电路欧姆定律可得，欧姆表内阻R内＝eq \f(E,3Ig)＝15 kΩ，则表盘上30 μA刻度线对应的电阻值Rx＝eq \f(E,3I)－R内＝35 kΩ.
(4)根据题意可知，电池的电动势下降到4.2 V，则欧姆表内阻R′内＝eq \f(E′,3Ig)＝14 kΩ，内阻增加了5 Ω时仍可调零，则调零电阻R的阻值将变小；若测得某电阻为30 kΩ，电池电动势E＝4.5 V，欧姆表内阻为15 kΩ，则电流计的电流I1＝eq \f(E,R内＋R测)·eq \f(1,3)＝eq \f(100,3) μA，电动势下降到4.2 V，欧姆表内阻为14 kΩ，则这个电阻的真实值R真＝eq \f(E′,3I1)－R′内＝28 kΩ.
答案：(1)×1 k (2)17 (3)35 (4)小 28
/高/分/技/法
欧姆表测电阻原理
考点 实验拓展与创新
1．[用多用电表检测电路故障]在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“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
②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是________．
A．灯泡A灯丝断开
B．灯泡B灯丝断开
C．d、e间连线断开
D．灯泡B被短路
(2)接着练习使用欧姆表的“×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________.
②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，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.
解析：(1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V，电压表量程应选10 V，B正确．
②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e、f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确．
(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”．
②温度高时灯丝的电阻大，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的电阻)．欧姆表读数应该为6.0 Ω.由于灯泡A断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0 Ω，说明测量的应该是e、f间电阻．由R＝eq \f(U,I)可求得电阻约为12.7 Ω.
答案：(1)①B ②A (2)①断开 ②6.0 e、f 12.7
2．[使用多用电表探索黑箱内元件]“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，指针均不发生偏转．
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所示．

甲
(1)第一步测量结果表明盒内____________．
(2)图乙给出了图甲中①和②的欧姆表指针所处的位置，其对应的电阻是________Ω；图丙给出了图甲③中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω.
(3)请在图丁的接线柱间，用电路符号画出盒内的元件及连接情况.
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解析：(1)使用电压挡进行测量，目的是看内部是否有电源,由于指针没有示数，因此盒子内部无电源，故黑箱内不存在电源.
(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，读出结果然后乘以挡位即所测电阻阻值.图乙读数R=12×100 Ω=1 200 Ω，图丙读数R′=5×100Ω=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，观察图甲中的①②可知：在测量bc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bc之间接有一个定值电阻；观察图甲中的③④可知：在测量ac之间电阻时，黑表笔接c时电阻很小，接a时电阻很大，说明ac之间有二极管，而且c应该接二极管的正极；观察图甲中的⑤可知：黑表笔接b时电阻比③中黑表笔接c电阻大，说明a、c、b之间串联了二极管、电阻两个元件，由图⑥可知,ab之间电阻无穷大，因此ab之间应该是断路.故黑箱内元件的连接如图所示.
答案：（1）不存在电源 （2）1 200 500(3)见解析图
断路故障的检测方法(故障仅一处)
(1)将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用．
①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．
②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路
(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
短路故障的检测方法(故障仅一处)
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未被短路或不完全被短路
电学元件
应用挡位
现象
电源
电压挡
两接线柱正、反接时均无示数，说明无电源或与电源断开
电阻
欧姆挡
两接线柱正、反接时示数相同
二极管
欧姆挡
正接时示数很小，反接时示数很大
电容器
欧姆挡
指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢
使用前
多用电表在使用前，一定要观察指针是否指在电流零刻度处，若有偏差，应调整机械零点(指针定位螺丝)
使用中
测电流、电压
合理选择电流、电压挡的量程，使指针偏转角尽可能大，一般应在半偏以上
测电阻
(1)测电阻时，待测电阻要与别的元件断开，且不要用手接触表笔．
(2)首先根据估测电阻的大小选择合适挡位，通常按大量程挡向小量程挡顺序选择，使指针尽可能指在表盘中央附近．
(3)换用欧姆挡的量程时，一定要重新进行欧姆调零．
(4)当用欧姆挡读数时，注意乘以选择开关所指的倍数
使用后
实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用时应将多用电表中的电池取出
项目
电路图
I与Rx的对应性
两表笔短接——欧姆调零
相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R)，即表头满偏(Rg＋r＋R是欧姆表的内阻，电阻R是可变电阻，也叫调零电阻)
两表笔断路
相当于待测电阻Rx→∞，此时I＝0，指针不偏转
测量电阻Rx
待测电阻为Rx，指针指到某确定位置，则I＝eq \f(E,Rg＋r＋R＋Rx).表头电流I与电阻Rx一一对应，但I与Rx不成简单的反比关系，所以欧姆表刻度不均匀且越靠近“∞”处越密