第55讲　实验十三　练习使用多用电表——2027届高三物理一轮复习讲义

这是一份第55讲　实验十三　练习使用多用电表——2027届高三物理一轮复习讲义，共9页。试卷主要包含了实验目的，实验原理，实验器材，实验步骤，数据处理，多用电表使用时的注意事项等内容，欢迎下载使用。
1．掌握多用电表的使用方法。
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．电阻表原理(多用电表测电阻原理)
(1)构造
如图所示，电阻表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。
(2)工作原理
闭合电路的欧姆定律I＝ eq \f(E,Rg＋R＋r＋Rx) 。
(3)电阻表内阻
Rx＝0，调节R使I＝Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R)，此时指针指在满偏电流Ig处，电阻表内阻RΩ＝Rg＋r＋R＝eq \f(E,Ig)。
(4)如何将电流表刻度标度成电阻表刻度
①一般方法：待测电阻为Rx，I＝eq \f(E,RΩ＋Rx)，此时Rx＝eq \f(E,I)－RΩ＝eq \f(E,I)－eq \f(E,Ig)。
②三个特殊位置
a．当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“ 0 ”。(图甲)
b．当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“ ∞ ”。(图乙)
c．当I＝eq \f(Ig,2)时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于电阻表的内阻值，Rx叫 中值 电阻。
(5)系统误差分析：电阻表内电池用久了以后，电动势E会减小，内阻会增大。由I＝eq \f(E,Rx＋RΩ)＝eq \f(E,Rx＋\f(E,Ig))可知，随着E减小，I减小，故Rx的测量值偏大。
2．多用电表
(1)多用电表的外形
①外形如图丁所示：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。
②多用电表面板上还有：电阻表的欧姆调零旋钮(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( 红 表笔插入“＋”插孔， 黑 表笔插入“－”插孔)。
(2)多用电表测电流、电压和电阻的原理
原理图如图所示，当选择开关掷到1、2时为电流表，掷到3、4时为电阻表，掷到5、6时为电压表。
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、小螺丝刀。
四、实验步骤
1．机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度 左 端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。
2．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。
3．测量小灯泡的电压和电流
(1)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 直流电压挡 ，测小灯泡两端的电压。
(2)按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于 直流电流挡 ，测量通过小灯泡的电流。
4．用多用电表测电阻的步骤
(1)估测待测电阻阻值，选择合适的量程。
(2)欧姆调零：红、黑表笔短接(被测电阻Rx＝0)时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏。
(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 OFF挡或交流电压最高挡 长期不用应取出电池。
5．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 很小 ，当给二极管加反向电压时电阻 很大 。
(2)用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选至低倍率的电阻挡，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(如图甲)。
②测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关选至高倍率的电阻挡，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(如图乙)。
五、数据处理
1．测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。
2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01、0.001等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为2、0.2、0.02、0.002等，或5、0.5、0.05、0.005等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可，并按二分之一或五分之一估读，即把最小刻度分成二等份或五等份，观察判断指针靠近哪一个等分线，进而估读到该等分线对应的数值。
六、多用电表使用时的注意事项
1．表内电源正极接 黑 表笔，负极接 红 表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”“黑出”。
2．区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆 调零旋钮 。
3．电阻表读数时注意乘以相应挡位的倍率。
4．使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆。
5．测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。
6．测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。
7．使用完毕，选择开关要置于 交流电压最高挡 或 “OFF”挡 。长期不用，应把表内电池取出。
考点1 教材原型实验
(基础考点·自主探究)
【跟踪训练】
(多用电表的使用和读数)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
(1)多用电表未接入电路时，指针如图1所示，需要调节部件________(选填“A”“B”或“C”)，使指针停在电流挡“0”刻度线位置。
(2)调节好后，将选择开关拨至“50 V”直流电压挡测量电压，指针如图2所示，则读数为________V。
(3)下列四幅图选择开关均已旋转到合适挡位，下列操作正确的是________。
A．甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
B．乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流
C．丙图是用多用电表电阻挡测量小灯泡的电阻
D．丁图是用多用电表电阻挡测量二极管的反向电阻
(用多用电表测电阻)(2024·课标卷)学生实验小组要测量量程为0～3 V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程0～5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。
完成下列填空：
(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应________(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)。
A．将红、黑表笔短接
B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆
C．将多用电表选择开关置于电阻挡“×10”位置
再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的________(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，电阻表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到电阻挡________(填“×1”“×100”或“×1 k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为________kΩ(结果保留1位小数)。
(2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选________(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于________(填“a”或“b”)端。
(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV＝________(用U1、U和R0表示)。
(4)测量得到U1＝4.20 V，U＝2.78 V，则待测电压表内阻RV＝________kΩ(结果保留3位有效数字)。
(多用电表的原理)某同学只用以下给定仪器组装如图甲所示的简易多用电表，仪器不得重复使用。
A．电流表(0～200 μA,100 Ω)
B．电阻箱(0～999 Ω)
C．电阻箱(0～9 999 Ω)
D．定值电阻R2(1 kΩ)
E．变阻器(0～300 Ω)
F．变阻器(0～800 Ω)
G．干电池(1.5 V，r＝0)
H．干电池(9 V，r＝0)
I．导线若干
该多用电表需设置0、1为量程0～1 mA的电流挡，0、3为量程0～3 V的电压挡，0、2为电阻挡。
该同学通过计算并选择器材(器材选择只填器材前的字母)。
(1)量程0～1 mA的电流挡中电阻箱R1应该选择________，将其调节为________Ω；
(2)量程0～3 V的电压挡中电阻箱R4应该选择________，将其调节为________Ω；
(3)0、2的电阻挡中变阻器R3应该选择________，电源应该选择________；
(4)该同学用上述简易多用电表的电阻挡测量某一未知电阻，他首先进行了电阻挡调零，然后将电阻接在0、2之间，发现电流表指针偏转如图乙所示，示数为________μA，由此可求得未知电阻为________Ω。
考点2 创新实验提升
(能力考点·深度研析)
►考向1 用多用电表检测电路故障
1．断路故障的检测方法
(1)用直流电压挡
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)用直流电流挡
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)用电阻挡检测
将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
2．短路故障的检测方法
(1)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不被短路或不完全被短路。
(2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，某同学连接了如图甲所示的实物图。闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表的示数为零。
(1)他借助多用电表检查小灯泡，先断开开关，把多用电表的选择开关旋到电阻“×1”挡，再进行________调零；又将红、黑表笔分别接触①、②接线柱，多用电表的表盘如图乙所示，说明小灯泡正常，此时灯丝的电阻为________Ω。
(2)他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触②、③接线柱，闭合开关，发现电压表的示数约等于电源的电动势，说明②、③接线柱间的导线出现了________(选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后，为了使电流表的示数从零开始，要在________(选填“①、④”或“③、④”)接线柱间再连接一根导线，并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________(选填“左”或“右”)端。
►考向2 探测黑箱内的电学元件
如图1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：
在图2虚线框中画出黑箱内的电路结构图。
提能训练 练案[55]
1．(1)用如图甲所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：
①旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)。
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量。
A．将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B．将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
(2)如图乙所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω；若测的是直流电流，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为________mA；若测的是直流电压，用的是50 V量程，则指针所示的电压值为________V。
2．(2025·合肥高三质检)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”时电压挡的量程为________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约为Rx＝________Ω。(结果保留三位有效数字)
④小组成员拿来一个电压表，将两表笔分别触碰电压表的两接线柱，其中________表笔(填“红”或“黑”)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。
3．图1为表头改装电阻表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。
(1)由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测电阻阻值应为________Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则按上述方式直接改装得到的应是该电阻表的________挡(填写“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。
(2)若通过改变电阻表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至________V。
(3)此电阻表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用电阻表测电阻，将会导致测量值________(填写“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(4)如图2所示，发光二极管是电子线路中常用的元件，一般作为指示灯使用。其“长脚”为正极，“短脚”为负极。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入)，其电阻较小，可以发光。现利用电阻表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，则可知红表笔连接二极管的________(填写“长脚”或“短脚”)。
4．某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电路如图甲所示。闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R0，灯泡都不亮，电流表无示数，他们判断电路可能出现故障。经小组讨论后，他们尝试用多用电表的电阻挡来检测电路。已知保护电阻R＝15 Ω，电流表量程为0～50 mA。操作步骤如下：
①将多用电表挡位调到电阻×1挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；
②断开图甲电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转；
③将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；
④将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R0＝20 Ω时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示。
回答下列问题：
(1)图丙中的多用电表示数为________Ω；图丁中的电流表示数为________mA。
(2)操作步骤④中，多用电表红表笔应接________(选填“c”或“e”)点。
(3)电路的故障可能是________。
A．灯泡短路 B．灯泡断路
C．保护电阻R短路 D．保护电阻R断路
(4)根据以上实验得出的数据，同学们还计算出多用电表内部电源的电动势E′＝________V(结果保留3位有效数字)。
5．在练习使用多用电表的实验中。
(1)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；(填元件代号，下同)
②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准电阻挡，此时测得的是________的电阻；
③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，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。
(2)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，测量值将偏小
B．测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量
C．选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值等于2 500 Ω
D．电阻表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大
应用挡位
现象
判断结果
电压挡
两接线柱正、反接时示数均为零
无电源
电阻挡
两接线柱正、反接时示数相同
电阻
电阻挡
正接时示数很小，反接时示数很大
二极管
电阻挡
指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”
电容器
电阻挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小的固定示数
电感线圈
红表笔
A
C
C
B
A
B
黑表笔
C
A
B
C
B
A
阻值
有阻值
阻值同AC测量值
很大
很小
很大
接近AC间电阻