高考物理【一轮复习】讲义57　第九章　实验探究课十三　用多用电表测量电学中的物理量课件PPT

这是一份高考物理【一轮复习】讲义57　第九章　实验探究课十三　用多用电表测量电学中的物理量课件PPT，共62页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，×10，欧姆调零，短管脚，见解析，见解析图，实验对点训练十三，不存在电源等内容，欢迎下载使用。
类型1　教材原型实验[典例1]　(2025·四川师范大学附属中学模拟)某同学利用一个多用电表测量一个内阻Rg约为100 Ω、满偏电流Ig＝100 mA的电流表的内阻，主要步骤如下：
(1)电阻挡的选择开关拨至倍率______(选填“×1”“×10”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，将多用电表中“黑表笔”接到电流表________(选填“A”或“B”)接线柱上，“红表笔”接另一个接线柱。(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示，该同学读出电阻表的读数为________ Ω，这时电流表的读数为________ mA。
(3)测量结束后，将选择开关拨到OFF挡。(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为______ V。
[解析]　(1)当电阻表的指针指在中间位置附近时，测量值较为准确，故选择“×10”挡较好；多用电表的黑表笔与内部电源正极连接，与外电路形成闭合回路后，电流从黑表笔流出，红表笔流进，而电流表接入电路要注意“＋”进“－”出，故黑表笔应接在电流表的B接线柱上。(2)电阻表读数等于表盘刻度值×倍率，即电阻表的读数为120 Ω；电流表的量程是0～100 mA，分度值为2 mA，则示数为40 mA。
(4)由题图乙可知表盘中间刻度为15，又选择倍率为“×10”挡，所以此时多用电表的中值电阻为150 Ω，根据E＝I(R＋R中)得E＝40×10-3×(120＋150) V＝10.8 V。
[典例2]　某同学通过用多用电表测量找到发光二极管的负极。(1)该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电阻挡的“×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________(选填“长管脚”或“短管脚”)。
(2)该同学依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1 k”挡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________(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因： ____________。
[典例3]　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＝100 Ω、满偏电流Ig＝10 mA的电流表、标识不清的电源、定值电阻、导线、滑动变阻器等组装了多用电表。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)若R2＝200 Ω，当选择开关接“3”时电压表的量程为________ V。(2)该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的阻值使电表指针满偏；
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，此时电阻箱如图丙所示，则C处刻度线的标注值应为________ Ω， 多用电表内部电源的电动势E＝________ V。
③用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针指在图乙所示位置，则计算可知待测电阻Rx＝________ Ω。(结果保留3位有效数字)④小组成员拿来一块电压表，将两表笔分别触碰电压表的两接线柱，其中________ (选填“红”或“黑”)表笔接电压表的正接线柱，该电压表示数为12.0 V，可以推知该电压表的内阻为________ Ω。
类型2　拓展创新实验[典例4]　如图甲所示，电学实验室的“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(一只定值电阻和一只半导体二极管)，每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表电阻挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表。
(Ⅰ)在图乙虚线框中画出黑箱内的电路结构图。(Ⅱ)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验：(1)如图丙所示，将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接，将e与________(选填“A”或“B”)相连，f与________(选填“A”或“B”)相连，A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出多组对应的电压表示数，记录为U1。
[解析]　(Ⅰ)AC与CA间电阻相同，说明AC间是定值电阻，在测量BC之间电阻时，黑表笔接C时电阻很小，接B时电阻很大，说明BC之间有二极管，而且C接二极管的正极，则电路如图所示。
创新点解读　本实验的创新点体现在实验目的创新，由利用多用电表探究“黑盒子”问题，替代测电流和电阻及测量二极管的特性。
1．在“练习使用多用电表”的实验中，某同学进行了如下操作和思考。(1)该同学先进行如图所示的操作，下列说法正确的是________(选填字母代号)。
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电阻挡，选择合适倍率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电阻挡，选择合适倍率可观察到此时电阻表示数很小
(2)该同学接着用电阻挡探测只有一个元件的黑箱，当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针从左端缓慢摆向右边，最后指在表盘右端附近某刻度线保持不变，则该元件可能是________。A．电阻 B．电感线圈C．电容器 D．二极管
[解析]　(1)题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，故A正确；题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，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；多用电表选择电阻挡时，黑表笔插入“－”插孔，与内部电源正极相连，结合题图丁可知，二极管两端所加电压为负向电压，此时二极管电阻很大，可观察到此时电阻表示数很大，故D错误。
(2)开始时指针指向最左端，说明元件对电流的阻碍很大，指针缓慢向右摆动，说明元件对电流的阻碍缓慢变小，最后指在表盘右端附近某刻度线保持不变，说明最终元件对电流的阻碍较小且不变，则该元件只可能是电感线圈，B正确。
2．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 VC．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(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
(2)接着用电阻表的“×1”挡测电阻，电阻表经过“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(结果保留三位有效数字)，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)
[解析]　(1)①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，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。
3．(2025·山东泰安开学检测)如图(a)为某物理实验兴趣小组组装的多用电表的电路示意简图。其中E是电源，不计内阻。R1、R2、R4、R5是四个定值电阻，R3是滑动变阻器。表头G的满偏电流为500 μA，内阻为200 Ω。虚线框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表5个挡位分别为：直流电压2.5 V挡和10 V挡，直流电流1 mA挡和100 mA挡，电阻×100挡。图(b)为改装过程中的多用电表表盘，其电阻挡的中值刻度为15。
(1)根据题给条件可得R1＋R2＝________ Ω，R4＝________ Ω；(2)在进行欧姆调零时，滑动变阻器R3接入电路中的阻值应调整为________ Ω；(3)图(b)中电阻挡刻度尚未标识完整，图中多用电表指针位置应该标识的刻度为________。
(3)题图(b)中多用电表指针位置对应的电流为I＝0.20 mA，设此时待测电阻阻值为Rx，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I(R欧＋Rx)，其中R欧＝1 500 Ω，E＝I2R欧＝1.5 V，联立解得Rx＝6 000 Ω，又Rx＝6 000 Ω＝60×100 Ω，则多用电表指针位置应该标识的刻度为60。
4．课外兴趣小组在一次拆装晶体管收音机的过程中发现一只发光二极管，同学们决定测绘这只二极管的伏安特性曲线，并测量其正向电压为3.2 V时的电阻值。
(1)由于不能准确知道二极管的正负极，同学们用多用电表的电阻挡对其进行测量，如图甲，当红表笔接A端、黑表笔接B端时，指针几乎不偏转，反接后有明显偏转，则可以判断二极管的正极是________(选填“A”或“B”)端。
(2)选用下列器材设计电路并测绘该二极管的伏安特性曲线：A．待测二极管D(符号 )B．电源电动势E(4.5 V，内阻较小)C．电流表A(量程0～40 mA，内阻可忽略)D．电压表V(量程0～3 V，内阻为6 000 Ω)E．滑动变阻器R1(最大阻值10 Ω)F．滑动变阻器R2(最大阻值100 Ω)G．定值电阻R3(1 500 Ω)H．开关、导线若干
①实验过程中滑动变阻器应选________(填写器材前字母序号)；②图乙画出了部分电路图，请根据实验器材在虚线框中补充完整电路图；
③某同学以电压表的示数U为横坐标，电流表的示数I为纵坐标，测量出多组数据，描绘的图线如图丙所示，则当二极管的两端电压为3.2 V时，二极管的电阻值为________ Ω(保留三位有效数字)。
[解析]　(1)当红表笔接A端、黑表笔接B端时，指针几乎不偏转，则说明测量的是反向电阻，而电流是从黑表笔流出的，所以黑表笔接的是二极管的负极，即正极在A端。(2)①因要测量多组数据且电压和电流从零开始变化，所以用分压电路，则滑动变阻器选小电阻，故选E。
②由于电压表的最大量程为3 V，量程不够，所以要与定值电阻串联来扩大量程，且电流表内阻可忽略，则电流表内接，电路图如图所示。
5．“黑箱”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”挡对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图1所示。
(1)第一步测量结果表明盒内______________。(2)图2标出了图1甲和乙中电阻表指针所处的位置，其对应的阻值是______ Ω；图3标出了图1丙中电阻表指针所指的位置，其对应的阻值是______ Ω。
(3)请在图4的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。
[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)使用电阻表读数时注意其零刻度在右侧，读出数据然后乘以挡位倍率即为所测电阻阻值。所以题图2读数为12×100 Ω＝1 200 Ω，题图3读数为5×100 Ω＝500 Ω。
(3)使用电阻挡进行测量时，注意黑表笔是和内部电源的正极相连的，观察题图1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、反向测量，其阻值相同，说明b、c之间接有一个定值电阻；观察题图1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；观察题图1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定值电阻两个元件，由题图1中的己可知，a、b之间电阻无穷大，故盒内元件的连接如图所示。