高中物理人教版 (2019)必修 第三册实验：练习使用多用电表教学设计

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一、认识多用电表
1．指针式多用电表
认识表盘和选择开关
2．数字式多用电表
如图所示，数字式多用电表的测量值以数字形式直接显示，使用方便。数字式多用电表内部装有电子电路，这样可以使电表对被测电路的影响减到最小，同时还具有多种其他功能。
多用电表的电流挡、电压挡的挡位表示什么意义？电阻挡和电流挡、电压挡的挡位表示的意义一样吗？
答案 电流挡、电压挡的挡位表示量程。电阻挡的挡位表示的不是量程，而是倍率。意义不一样。
二、使用多用电表
1．使用步骤
(1)使用前，应调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。这一步又称为“机械调零”。
(2)使用时，通过选择开关选择合适的挡位。
(3)使用完毕，应将选择开关旋转到OFF位置。
2．使用多用电表测量电压、电流和电阻
(1)测量直流电压
①选择直流电压挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置。
②将多用电表并联在待测电路两端，注意红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点的电势高。
③根据表盘上相应量程的直流电压刻度读出电压值，读数时注意最小刻度所表示的电压值。
(2)测量直流电流
①选择直流电流挡合适的量程，并将选择开关旋至相应位置。
②将被测电路导线拆开一端，把多用电表串联在电路中， 注意电流应从红表笔流入多用电表。
③读数时，根据表盘上相应量程的直流电流刻度进行读数，要认清刻度盘上的最小刻度。
(3)测量电阻
①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准电阻挡的合适倍率。选择倍率时，应使表针尽可能指在刻度盘的中间区域。
②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右端“0”刻度处。
③测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，读数乘倍率即为待测电阻阻值。
④测另一电阻时重复①②③三步。
⑤实验完毕：应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
3．注意事项
(1)用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔与电源的正、负极相连。
(2)需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。
(3)测电阻时应注意的问题
①选挡后要进行欧姆调零。
②换挡后要重新进行欧姆调零。
③被测电阻要与电源等其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。
④操作完成后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡，若长期不用，应将电池取出。
1．电阻表的表盘有什么特点？
答案 零刻度线在右边，左边电阻R＝∞(从右向左读数)；刻度不均匀，左边密右边疏。
2．若测一个阻值为160 Ω左右的电阻，应该选择哪个电阻挡位？
答案 选择“×10”挡位，指针指在刻度盘中央附近，误差较小。
例1 在练习使用多用电表的实验中，某同学连接的电路如图所示。
(1)若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；
(2)若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是________两端的电压；
(3)若断开电路中的开关S，旋转选择开关使其尖端对准电阻挡，此时测得的是__________________的电阻；
(4)在使用多用电表的电阻挡测量电阻时，下列说法正确的是________。
A．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大
B．测量时发现指针欧姆偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，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刻度的正中间，则测量值小于250 Ω
答案 (1)R1 (2)R2或电源 (3)滑动变阻器R1接入电路的部分和R2串联 (4)C
解析 (1)多用电表作为电流表测电流时应与待测电阻串联，因此测的是流过R1的电流。
(2)滑动变阻器的滑片移到最左端时，外电阻就剩一个R2，此时多用电表测的就是R2分得的电压或电源两端电压。
(3)断开开关，此时多用电表作为电阻表测量的是滑动变阻器R1接入电路的部分与R2串联之后的总电阻。
(4)若双手捏住两表笔金属杆，测量值将是人体与待测电阻并联之后的总电阻，测量值将偏小，选项A错误；测量时发现指针偏离中央刻度过大，若偏转角过大，应减小倍率；若偏转角过小，应增大倍率，因此选项B错误；由于电阻表刻度线右侧稀、左侧密，选择“×10”倍率挡，在20与30刻度正中间的电阻值应小于250 Ω，选项C正确。
例2 在用多用电表的电阻挡测量阻值约为100 Ω的电阻Rx时：
(1)以下是可能的操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮。把正确步骤前的字母按合理的操作顺序填在横线上________；
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上电阻挡的零刻度，断开两表笔
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔
c．旋转S使其尖端对准欧姆“×1”挡
d．旋转S使其尖端对准欧姆“×10”挡
e．旋转S使其尖端对准“OFF”挡，并拔出两表笔
(2)选择正确的倍率并进行正确测量后，电阻表的指针位置如图所示，则被测电阻的阻值为________Ω；
(3)使用电阻挡测电阻时，下列说法中正确的是________。
A．如果指针偏转角度过小，应将S拨至倍率较小的挡位，重新欧姆调零后进行测量
B．测量电路中的某个电阻时，应该把该电阻与电路断开
C．测量阻值不同的电阻时都需要重新进行欧姆调零
D．在外电路中，电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔
答案 (1)dabe (2)110 (3)B
解析 (1)测量阻值约为100 Ω的电阻Rx可选择“×10”的挡位测量，测量前应先进行欧姆调零，然后进行测量；使用完毕应将选择开关置于“OFF”位置或者交流电压最高挡，拔出表笔，故正确的步骤为dabe。
(2)根据题图所示指针位置，此被测电阻的阻值为11×10 Ω＝110 Ω。
(3)测量电阻时如果指针偏转角度过小，说明所选挡位太小，为减小测量误差，应将选择开关S拨至倍率较大的挡位，重新欧姆调零后进行测量，故A错误；测量电路中的某个电阻，为保护电表，应该把该电阻与电路断开，故B正确；用电阻表测电阻，换挡后要重新进行欧姆调零，用同一挡位测不同阻值的电阻不需要重新进行欧姆调零，故C错误；测量电阻时，电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出，在外电路，经被测电阻回到红表笔，故D错误。
例3 (2023·汕头市高二期中)如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：
(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2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的电阻挡是_______(选填“×10”“×100”或“×1 k”)。
(2)当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA。
(3)当选用量程为10 V的电压挡测量直流电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V。
答案 (1)800 ×1 k (2)35.0 175 (3)7.0
解析 (1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由图示可知，电阻阻值为8×100 Ω＝800 Ω；
多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的电阻挡是“×1 k”。
(2)选用量程为50 mA的电流挡测量电流，由图示表盘可知，其分度值为1 mA，示数为35.0 mA；
选用量程为250 mA的电流挡测量电流，由图示表盘可知，其分度值为5 mA，示数为175 mA；
(3)选用量程为10 V的电压挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.2 V，示数为7.0 V。
1．读数时要注意读表盘上的刻度线：电阻表刻度不均匀，读最上一排刻度线；直流电流、直流电压刻度均匀，读中间刻度线。
2．电压表、电流表读数时，要看清选择开关所选择的量程，确定每一小格表示多少及应读到的有效数字位数。
三、用多用电表测二极管正反向电阻
1. 认识二极管：如图所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极。
特点：二极管具有单向导电性。电流从正极流入时为正向电阻，电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从负极流入时为反向电阻，电阻很大(填“很大”或“很小”)，接近断路。
2．多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低倍率的电阻挡，欧姆调零之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。
(2)测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高倍率的电阻挡，欧姆调零之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。
例4 某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻(二极管具有单向导电性，电流正向通过时几乎没有电阻，电流反向时，电阻很大)。完成下列测量步骤：
(1)检查多用电表的机械零点。
(2)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，二极管的两个极分别记作a和b，将红表笔接a端时，表针几乎不偏转，将红表笔接b端时偏转角度很大，则为了测量该二极管的反向电阻，应将红表笔接二极管的________(选填“a”或“b”)端。
(3)将选择开关拨至电阻“×100”挡，进行正确的测量步骤后，发现表针偏角较小。为了得到准确的测量结果，应重新选择量程进行测量，则该同学应选择________(选填“×10”或“×1 k”)挡，然后____________，再进行测量。测量后示数如图所示，则测量结果为________。
(4)测量完成后，将选择开关拨向________挡位置。
答案 (2)a (3)×1 k 重新欧姆调零 30 kΩ (4)OFF或交流电压最高
解析 (2)将红表笔接a端时，表针几乎不偏转，说明电阻很大，测量的是二极管的反向电阻，接b端时偏转角度很大，说明电阻很小，测量的是二极管的正向电阻，则b端为二极管的负极，a端为二极管的正极，所以为了测量该二极管的反向电阻，应将红表笔接二极管的a端。
(3)将选择开关拨至电阻“×100”挡，进行正确的测量步骤后，表针偏角较小，说明所选挡位太小，应选择“×1 k”挡，然后重新欧姆调零，再进行测量。测量结果为30×1 kΩ＝30 kΩ。
(4)测量完成后，将选择开关拨向OFF挡或交流电压最高挡位置。
四、用多用电表判断电路故障
1．电压表检测法
若电路断路，将电压表与电源并联，若有电压说明电源完好。若电路断路，将电压表逐段与电路并联，若某一段电压表指针偏转，说明该段电路中有断点。若电路短路，则用电压表逐段与电路并联，某一段电压表示数为零，则该段电路被短路。
2．电阻表检测法
断开电路，用多用电表的电阻挡测量待测部分的电阻，若检测部分示数正常，说明两点间正常；若检测部分电阻很小(几乎为零)，说明该部分短路；若检测部分指针几乎不动，说明该部分断路。
例5 在如图所示的电路中，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。
(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压，则表明________可能有故障。
(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。
________________________________________________________________________
答案 (1)直流电压 欧姆
(2)开关或连接点5、6
(3)①将多用电表挡位调至电阻挡；②将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；③测量小灯泡的电阻，如电阻为无穷大，表明小灯泡断路，若接近零，说明短路
解析 (1)用多用电表电阻挡测电阻时必须将其从电路中断开，在点1和点2已接好的情况下，应选用多用电表的直流电压挡测量各器材两端的电压；点1和点2同时断开时，可以用电阻挡进行测量。
(2)在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源的电压，可知开关或连接点5、6出现故障。
(3)把小灯泡拆离电路后，检测小灯泡是否有故障可用多用电表的电阻挡调零后进行测量，如果电阻无穷大，说明灯泡断路，若电阻接近零，说明短路。
课时对点练 [分值：50分]
1～3题每题4分，4题9分，5题12分，6题5分，7题12分，共50分
1．关于多用电表，下列说法中正确的是( )
A．测量电阻时每次换挡都需要欧姆调零
B．测量直流电压、直流电流时电流从“＋”接线柱流入多用电表，测电阻时电流从“－”接线柱流入多用电表
C．测量电压、电流前要进行机械调零，测电阻时不需要进行机械调零
D．用电阻挡测电阻时，同一个挡位，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越大
答案 A
解析 测量电阻时每次换挡都需要欧姆调零，则A正确；
测量直流电压、直流电流、电阻时电流都是从“＋”接线柱流入多用电表，则B错误；
多用电表使用前都需要进行机械调零，所以测电阻时也需要进行机械调零，则C错误；
用电阻挡测电阻时，同一个挡位，被测电阻的阻值越大，指针向右转过的角度就越小，因为电阻越大，通过的电流越小，指针向右偏转越小，则D错误。
2．(2024·廊坊市高二月考)为了测量某根金属丝的电阻率，需要测量长为L的金属丝的直径d和电阻R。某同学按照如下几步进行测量：电阻表粗测电阻，他先选择电阻×10挡，测量结果如图所示，为了使读数更精确些，还需进行的步骤是( )
A．换为×1挡，重新测量
B．换为×100挡，重新测量
C．换为×1挡，先欧姆调零再测量
D．换为×100挡，先欧姆调零再测量
答案 D
解析 由题图可知，指针的偏角过小，则说明挡位选择过小；应选择大挡位，再重新欧姆调零，进行测量，故D正确，A、B、C错误。
3．(2023·上海市嘉定区第二中学高二期中)关于多用电表的使用，下列操作正确的是( )
A．甲图，用直流电压挡测小灯泡两端电压
B．乙图，用直流电流挡测小灯泡电流
C．丙图，用电阻挡测小灯泡电阻
D．丁图，用电阻挡测二极管的反向电阻
答案 B
解析 题图甲，用直流电压挡测小灯泡两端电压时，红表笔应该接小灯泡的左端，黑表笔接右端，选项A错误；题图乙，用直流电流挡测小灯泡电流时，电流从红表笔流入多用电表，选项B正确；题图丙，用电阻挡测小灯泡电阻时，应该把小灯泡与电路断开，选项C错误；题图丁，用电阻挡测二极管的反向电阻时，因黑表笔接电阻表内部电源的正极，则黑表笔应该接二极管的右端，选项D错误。
4．(9分)如图为一正在测量中的多用电表表盘：
(1)(3分)如果是用直流10 V挡测量电压，则读数为________ V；
(2)(3分)如果是用直流5 mA挡测量电流，则读数为________ mA；
(3)(3分)如果是用“×100”挡测量电阻，则读数为________ Ω。
答案 (1)3.4 (2)1.70 (3)3 000
解析 (1)如果是用直流10 V挡测量电压，则表盘分度值为0.2 V，需要估读到0.1 V，所以读数为U＝3.4 V。
(2)如果是用直流5 mA挡测量电流，则表盘分度值为0.1 mA，需要估读到0.01 mA，所以读数为I＝1.70 mA。
(3)如果是用“×100”挡测量电阻，由于表盘刻度不均匀，所以不需要估读，则读数为R＝30×100 Ω＝3 000 Ω。
5．(12分)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请回答下列问题。
(1)(10分)使用多用电表测电阻时，测量步骤如下：
①调节图甲所示旋钮________(选填“K”“T”或“S”)，使指针________；
②将选择开关旋转到电阻挡的“×10”挡，并进行正确操作，接入待测电阻进行测量时发现指针指在图乙中的a位置，为了使多用电表测量的结果更准确，该同学应该选择电阻挡________(选填“×1”或“×100”)挡；若经过正确操作，将两表笔接待测电阻两端时，指针指在图乙中的b位置，则待测电阻为________ Ω；
③测量完毕，将选择开关旋转到________位置。
(2)(2分)图丙是该多用电表电阻挡内部电路示意图，用该多用电表测电阻，选择“×1 k”挡测量某二极管的阻值，指针指在图乙中的c位置，则与A表笔相连的是二极管的________(选填“正极”或“负极”)。
答案 (1)①S 正对左侧零刻度 ②×1 20 ③OFF挡或交流电压最高挡 (2)正极
解析 (1)①电表在测量之前要先进行机械调零，调节题图甲所示旋钮S，使指针正对左侧零刻度；
②电阻挡选择“×10”挡指针偏转角度太大，说明电阻较小，要使指针指示数值变大，则应降低倍率，故选择“×1”挡；
指针指在题图乙中的b位置对应的电阻为Rx＝20×1 Ω＝20 Ω
③测量完毕，应将选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡。
(2)选择“×1 k”挡测量某二极管的阻值，指针指在题图乙中的c位置表示电阻很大，测的是二极管的反向电阻，电流从二极管的负极流入，则与A表笔相连的是二极管的正极。
6．(多选)(2023·三明市高二期中)在如图所示的电路中，闭合开关时，灯不亮，已经确定是灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下(开关可闭合，可断开)，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和电阻挡分别对故障电路做了如下检查并作出判断(如表所示)：
以上操作和判断正确的是( )
A．1 B．2 C．3 D．4
答案 ABD
解析 选直流电压挡时，红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明a、b两点间有电压，其他地方完好而a、b之间有断路；若指针不偏转，说明a、b两点电势相等，a、b之间必短路，1正确；选直流电流挡时，指针若偏转说明有电流流过表头，而灯不亮，则灯必断路；若不偏转，a、b两点电势相等，灯必短路，2正确；选电阻挡时，已启用电阻表内电源，必须将电路电源断开，如指针不偏转，则说明灯泡和电阻表未形成通路，灯断路；当灯短路时，电阻表测量的是导线的电阻，电阻为零，所以指针偏转最大，故3错误，4正确，综上所述，故A、B、D正确，C错误。
7．(12分)(2021·福建卷)某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00 cm电阻丝的电阻率，该电阻丝的电阻值约为100～200 Ω，材料未知。实验过程如下：
(1)(3分)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径，示数如图(a)所示。该电阻丝的直径为________ mm。
(2)对多用电表进行机械调零。
(3)(3分)将多用电表的选择开关旋至________倍率的电阻挡(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)。
(4)将黑、红表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻挡零刻度线。
(5)(3分)将黑、红表笔并接在待测电阻丝两端，多用电表的示数如图(b)所示。该电阻丝的电阻值为________ Ω。
(6)测量完成之后，将表笔从插孔拔出，并将选择开关旋到“OFF”位置。
(7)(3分)实验测得的该电阻丝电阻率为__________ Ω·m(结果保留3位有效数字)。
答案 (1)1.414 (3)×10 (5)160 (7)3.14×10－4
解析 (1)根据螺旋测微器读数规则，该电阻丝的直径为d＝1 mm＋0.414 mm＝1.414 mm。
(3)使用多用电表电阻挡测电阻时，为了减小误差，应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近，由于该电阻丝的阻值约为100～200 Ω，而表盘中央刻度在15～20左右，所以应将多用电表的选择开关旋至“×10”倍率的电阻挡。
(5)根据多用电表电阻挡读数规则，该电阻丝的电阻值为16×10 Ω＝160 Ω。
(7)电阻丝长度L＝80.00 cm＝0.800 0 m，横截面积S＝eq \f(πd2,4)≈1.57×10－6 m2。
由电阻定律R＝eq \f(ρL,S)，解得实验测得的该电阻丝电阻率为3.14×10－4 Ω·m。次序
操作步骤
现象和结论
1
闭合开关，选直流电压挡，红、黑表笔分别接a、b
指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路
2
闭合开关，选直流电流挡，红、黑表笔分别接a、b
指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路
3
闭合开关，选电阻挡，红、黑表笔分别接a、b
指针不偏转，灯断路；指针偏转，灯短路
4
断开开关，选电阻挡，红、黑表笔分别接a、b
指针不偏转，灯断路；指针偏转最大，灯短路