2027年高考物理一轮复习学案练习含答案10-第十章 电路及其应用07-实验12 使用多用电表测量电学中的物理量（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习学案练习含答案10-第十章 电路及其应用07-实验12 使用多用电表测量电学中的物理量（教用），共16页。试卷主要包含了多用电表的使用与读数，元件探测和故障检测，欧姆表及其倍率调整原理等内容，欢迎下载使用。
探究点一 多用电表的使用与读数
一、实验目的
1.了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用。
2.会使用多用电表测电压、电流及电阻。
3.会用多用电表探索黑箱中的电学元件。
二、实验原理
1.认识多用电表：如图所示是一种多用电表的外形图。表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关周围标有测量功能的区域及量程。
2.二极管的单向导电性
（1）晶体二极管：由半导体材料制成，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。
（2）晶体二极管具有单向导电性：当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。
三、实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻（大、中、小）三个。
四、实验步骤
1.观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。
2.检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度线位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。
3.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
4.按如图甲所示连好电路，将选择开关置于直流电压挡，闭合开关，测小灯泡两端的电压。
5.按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，闭合开关，测量通过小灯泡的电流。
6.用多用电表测电阻的步骤：
（1）调整指针定位螺丝，使指针指向电流的零刻度线。
（2）将选择开关置于“Ω ”挡的“×1”挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0Ω ”，然后断开表笔，再使指针指向“∞ ”。
（3）将两表笔分别接触标定值为几十欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较。
（4）选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零。
（5）将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较。
（6）测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”位置。
五、实验数据处理
1.测电阻时，电阻的阻值等于指针的示数与倍率的乘积。
2.测电压和电流时，如果所读表盘的分度值为1、0.1、0.01等，读数时应读到分度值的下一位，若表盘的分度值为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与分度值数位相同即可。
六、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.选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流还是电阻，还要分清是测交流还是直流。
4.电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。
5.刻度线有三行：上为电阻专用，中间为直流电流、直流电压、交流电压共用，下为交流电压2.5V专用。
6.测电阻时
（1）待测电阻与电路、电源一定要断开。
（2）两手一定不要同时接触两表笔金属杆。
（3）指针指中值附近较准，不能指在中值附近时需换挡。在不知道待测电阻的估计值时，应先从中等倍率开始试测，指针偏角太小，换大倍率挡；指针偏角太大，换小倍率挡。
（4）每换一次挡位必须重新欧姆调零。
（5）读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。
7.使用完毕，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。
例1 （2025·广东湛江二模）某实验小组成员用多用电表测电压表的内阻和欧姆表电池的电动势。电压表量程为0～10V，内阻未知。如图甲所示为一多用电表的表盘，其中多用电表上的三个重要部件分别用字母A、B、C标记。测量电压表内阻时操作过程如下。
（1） 在测量前，首先进行的操作应是机械调零，要调节部件_ _ _ _ （选填“A”“B”或“C”），使多用电表的指针指在表盘最_ _ _ _ （选填“左”或“右”）端的零刻度线位置；
（2） 测电压表内阻时，将选择开关置于欧姆“×100”挡，发现指针偏转角度过小，则该同学应将选择开关置于“_ _ _ _ _ _ _ _ ”（选填“×1”“×10”或“×1k”）挡；
（3） 选择合适的挡位后，该同学先将红、黑表笔短接调零后，选用图乙中_ _ _ _ （选填“A”或“B”）方式连接，选择正确方式后，欧姆表和电压表读数分别如图丙、丁所示，某同学读出欧姆表的示数为_ _ _ _ _ _ Ω ，电压表的示数为_ _ _ _ V，则欧姆表电池的电动势为_ _ _ _ V（结果保留2位有效数字）。（已知欧姆表表盘刻度中间值为15）
【答案】（1） A；左
（2） ×1k
（3） A；40 000；5.0；6.9
【解析】
（1） 使用前要进行机械调零，要调节指针定位螺丝，即部件A，使指针指向左边的零刻度线处。
（2） 欧姆表指针偏转角度过小，说明所测电阻阻值大，应换高倍率挡位，故倍率选择“×1k”挡。
（3） 电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出；电流从电压表的正接线柱流入电压表，从电压表的负接线柱流出，故A方式正确；由读数规则可知，欧姆表读数=表盘读数×倍率=40×1kΩ=40000Ω ；电压表读数为5.0V，此时欧姆表内阻等于中值电阻，为r=15kΩ ，根据闭合电路欧姆定律有E=Ir+U=URVr+U，代入数据可得E≈6.9V。
探究点二 元件探测和故障检测
1.测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡。
2.多用电表对电路故障的检测
（1）若电路中只有断路故障，且只有一处，则检测断路故障的方法：
①用直流电压挡
a.将电压表与电源并联，若电压表示数不为0，说明电源通路，若电压表示数为0，说明电源断路。
b.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用直流电流挡
将电流表串联在电路中，若电流表的示数为0，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。
（2）若电路中只有短路故障，且只有一处，则检测短路故障的方法：
将电压表与电源并联，若电压表示数为0，说明电源被短路；若电压表示数不为0，则外电路的部分电路未被短路或未完全被短路。然后将电压表逐一接到各元件两端，根据电压表示数是否为0，判断各元件是否被短路。
例2 （2025· 陕晋青宁卷·12，9分）常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表（表头）改装而成的，与电源及相关元器件组合可改装为多功能、多量程的多用电表。
（1） 实验中使用多用电表正确测量了一个15.0Ω 的电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15kΩ 的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必要的操作步骤并排序：
①把选择开关旋转到“×100”位置。
②把选择开关旋转到“×1k” 位置。
③将红表笔和黑表笔接触。
④调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点。
下列选项中正确的是_ _ _ _ 。（单选，填正确答案标号）
A. ①③④B. ②③④C. ②④③D. ①④③
（2） 若将一个内阻为20Ω 、满偏电流为1mA的表头改装为量程0～2V的电压表，需要_ _ _ _ （选填“串联”或“并联”）一个_ _ _ _ Ω 的电阻。
（3） 如图，某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻RA及一个电阻RB(RA>RB)组成的串联电路中各元器件的位置，利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压，测得数据如表：
根据以上数据可判断，直流电源E处于_ _ _ _ 之间，电容器C处于_ _ _ _ 之间，电阻RA处于_ _ _ _ 之间。（选填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”）
【答案】（1） B
（2） 串联；1 980
（3） 2和3；1和4；1和2
【解析】
（1） 用多用电表测量了一个15Ω 的电阻后，在测量大约15kΩ 的电阻前，应该先进行欧姆调零，操作步骤如下：将选择开关转到“×1k”位置，然后将红表笔和黑表笔接触，最后调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，所以正确的操作步骤应该是②③④，B正确。
（2） 若将表头改装成电压表，需要串联一个电阻来分压，所串联电阻的阻值R=2V1mA−20Ω=1980Ω 。
（3） 因为接2和3间的电压测量值最大，所以此间一定有电源；因为1和2之间、3和4之间的电压测量值均为0，含有电容器的完整电路是断路，故电阻两端的电压均为0，电阻均在此两端间，又因为2和4之间的电压测量值大于1和3间的电压测量值，故大电阻应处于1和2之间，即RA在1和2之间，1和4之间是电容器C。
总结归纳
用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路
例3 （2024·浙江6月选考卷·16-Ⅱ节选）在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中，
（1） 用多用电表欧姆挡判断发光二极管的正负极，选用×100挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转，选用_ _ _ _ _ _ _ _ （选填“×10”或“×1k”）挡重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管_ _ _ _ （选填“正极”或“负极”）。
（2） 图甲是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从0开始调节，并完成实验，P应连接_ _ _ _ 接线柱（选填“a”“b”“c”或“d”），Q应连接_ _ _ _ 接线柱（选填“a”“b”“c”或“d”）。某次选用多用电表量程为50mA挡测量，指针如图乙所示，则电流I=_ _ _ _ mA。
（3） 根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图丙所示，则说明该二极管是_ _ _ _ _ _ 元件（选填“线性”或“非线性”）。
【答案】（1） ×1k；负极
（2） a；d；45.0
（3） 非线性
【解析】
（1） 多用电表指针不偏转，可能是电阻阻值过大，故选用更大的倍率进行测量。电流由多用电表的黑表笔流出、红表笔流入；发光二极管具有单向导电性，当多用电表的黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时才会正向导通，反之二极管被反接，电阻非常大，指针不偏转；所以指针偏转时多用电表的红表笔接二极管负极。
（2） 为实现电压从0开始调节，需要使用分压式电路，所以P应接a；实验电源为两节干电池，电路中电压不超过3V，所以Q应接d。50mA挡的分度值为1mA，需估读到1mA的下一位，故电流I=45.0mA。
（3） 题图丙中二极管的I−U图线不是一条直线，说明该二极管是非线性元件。
探究点三 欧姆表及其倍率调整原理
1．欧姆表的原理
（1）构造：欧姆表由小量程电流表、电池、滑动变阻器R1和红、黑表笔组成。
（2） 工作原理：由闭合电路欧姆定律得Ix=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，可知Rx与电流Ix一一对应。
（3） 刻度的标定：红、黑表笔直接接触时(相当于被测电阻Rx=0)，调节R1，使Ix=Ig，电流表的指针达到满偏。
a.当Ix=Ig时，Rx=0，满偏电流Ig处标为“0”。
b.当Ix=0时，Rx→∞ ，Ix=0处标为“∞ ”。
c.当Ix=Ig2时，Rx=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，此电阻Rx等于欧姆表的内阻RΩ，也叫中值电阻。
（4） 电源极性：红表笔接内部电源的_ _ _ _ ，黑表笔接内部电源的_ _ _ _ 。
【答案】（2） ERg+R1+r+Rx
（3） Rg+R1+r
（4） 负极；正极
2.欧姆表倍率调整的原理
欧姆表原理是闭合电路欧姆定律，当红、黑两表笔之间短接进行欧姆调零时，Ig=ER内；当红、黑两表笔之间接入待测电阻Rx时，流过小量程电流表的电流设为满偏电流的1n(n>1)，即Ign=ER内+Rx，联立可得Rx=(n−1)R内，而Rx=示数×倍率，由此可知欧姆表的内阻（即中值电阻）唯一地决定了欧姆表的刻度，中值电阻一经确定，刻度盘的刻度便将全盘定局。
由此可知，要实现欧姆表的不同倍率，只需改变中值电阻即可。由R内=EIg可知，要想改变中值电阻，可在小量程电流表上想办法，在小量程电流表上并联多个电阻，即把小量程电流表改装成不同量程的电流表，再加一个选择开关即可实现不同的倍率。
例4 （2025·广西卷·11，8分）某小组将电流表改装成欧姆表，所用器材有电源（电动势E=1.5V，内阻不计），电流表(满偏电流Ig=100μA，内阻Rg=100Ω)，电阻R0=500Ω ，滑动变阻器R(0～20kΩ)，导线若干，电路如图。
（1） 欧姆调零时，应先将A、B_ _ _ _ ，再调节滑动变阻器，使电流表示数为_ _ _ _ μA，此时滑动变阻器的阻值为_ _ _ _ kΩ 。
（2） 调零后，在A、B间接入电阻Rx，当电流表示数为60μA时，Rx为_ _ _ _ kΩ 。
【答案】（1） 短接；100；14.4
（2） 10
【解析】
（1） 欧姆表使用前需要进行欧姆调零，先将A、B两表笔短接，使得欧姆表示数为0（对应电流表满偏刻度），此时电流表示数为100μA，再根据闭合电路欧姆定律得E=Ig(R0+Rg+R)，代入数据解得R=14.4kΩ 。
（2） 接入电阻Rx后，由闭合电路欧姆定律有E=I′(R0+Rg+R+Rx)，代入数据解得Rx=10kΩ 。
例5 （2025·山东泰安一模）如图甲所示，某同学设计具有“×1”“×10”和“×100”三种倍率简易欧姆表的电路，并使改装后的刻度盘正中央的刻度为15。现可提供的器材如下：
A.干电池(电动势E=1.5V，内阻为1.5Ω)
B.电流表G(量程为0～500μA，内阻为180Ω)
C.定值电阻R1、R2、R3
D.滑动变阻器(最大阻值为2000Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值为1000Ω)
F.单刀多掷开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干
（1） 滑动变阻器R0应选择_ _ _ _ （选填“D”或“E”）；
（2） 现利用该欧姆表测定一未知电阻Rx的阻值，将开关S接2，经正确操作后，欧姆表的指针位置如图乙所示，为较准确地测定该电阻的阻值，以下操作正确的是_ _ _ _ ；
A. 开关S接1
B. 开关S接3
C. 将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的0刻度线
D. 将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的∞ 刻度线
（3） 上述操作完成后，重新测量电阻Rx的阻值，欧姆表示数如图丙所示，则Rx=_ _ _ _ Ω ；
（4） 若该欧姆表使用一段时间后，电源的电动势变小，内阻变大，但仍能欧姆调零，按正确操作再测上述Rx的阻值，其测量结果与原结果相比将_ _ _ _ （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
【答案】（1） D
（2） BC
（3） 2 400
（4） 偏大
【解析】
（1） 因为欧姆表中间刻度值为15，则针对“×1”“×10”和“×100”三种倍率，倍率越大电阻越大；“×100”倍率挡时欧姆表内阻为1500Ω ，故滑动变阻器R0应选择D。
（2） 由欧姆表的原理可知开关S接1、2、3时，分别对应“×1”“×10”和“×100”三种倍率；开关S接2，经正确操作后，由题图乙所示可知该未知电阻较大，为了便于测量要换大倍率，即开关S接3；每次换倍率后要重新欧姆调零，即将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的0刻度线，故选B、C。
（3） 由于倍率为“×100”，由题图丙知指针指在24刻度线处，故Rx=24×100Ω=2400Ω 。
（4） 由闭合电路欧姆定律知，新电池时，有Ig=ER内，I=ER内+Rx，旧电池时，有Ig=E′R′内，I′=E′R′内+Rx，则由ER内=E′R′内可得R′内=E′ER内，则I′=ER内+EE′Rx，由E>E′可得I′