2026年高考物理一轮复习精讲精练第52讲实验12用多用电表测量电学中的物理量(讲义)(学生版+解析)

这是一份2026年高考物理一轮复习精讲精练第52讲实验12用多用电表测量电学中的物理量(讲义)(学生版+解析)，共9页。

考点一 实验：用多用电表测量电学中的物理量
基础过关
一、实验目的
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。
【例1】（2025·湖北武汉·三模）实验小组要用实验室提供的器材测量电源的电动势和内阻，同时测出未知电阻的阻值。器材有：一节待测旧干电池E、一个待测定值电阻、一个滑动变阻器R、一个电流表、一个多用电表以及电键S、导线若干。
(1)先用多用电表的“×1”倍率图甲的欧姆挡粗测定值电阻的阻值，示数如图甲所示，对应的读数是 Ω； （选填“能”或“不能”）用欧姆挡粗测待测干电池的内阻。
(2)如图乙所示，连接实验器材，多用电表选用“直流电压2.5V”挡。图乙中的c端是多用表的 表笔（选填“红”或“黑”），其分别接a端、b端时测得了两组数据，在坐标系中描点、连线作图，如图丙所示。接b端时测量的数据对应图丙中的 图线（选填①或②），已知电流表的内阻，由图线可得干电池的电动势E= V，内阻r= Ω，= Ω（以上结果均保留3位有效数字）。
【例2】（2025·河南·模拟预测）一名同学准备测量一个未知电阻的阻值。
(1)他先用欧姆表粗测该电阻，选用了倍率为“”挡进行测量，欧姆表盘如图甲所示，该电阻约为 。
(2)他又找了以下器材准备精确测量该电阻，并设计了如图乙所示电路
a．电源∶电动势约为，内阻可忽略不计；
b．电流表A1∶量程为0~10mA，内阻不计；
c．电流表A2∶量程为0~50mA，内阻不计；
d．定值电阻R1∶阻值为20Ω；
e．定值电阻R2∶阻值为200Ω；
f．滑动变阻器R3∶最大阻值为20Ω；
g．滑动变阻器R4∶最大阻值为2000Ω；
h．单刀单掷开关S，导线若干。
为了能够精确测量，并方便操作，滑动变阻器R应选 ，定值电阻R0应选择 （填器材前的字母）。
(3)实验时改变滑动变阻器阻值，读出电流表A1、A2的多组示数分别为I1、I2，并绘制了I1－I2图像如图丙所示，经计算得出该图像的斜率为k，则该电阻大小为Rx= （请用R1和k表示）。
【例3】（2025·安徽芜湖·二模）某学习小组把铜片和锌片相隔约1cm插入一个苹果中，制成了一个苹果电池。为了测量该苹果电池的电动势E和内阻r，他们进行了以下实验操作：
（1）先用多用电表的“直流电压2.5V”挡粗测苹果电池的电动势，如图甲所示，则多用电表的读数为 V。
若考虑系统误差，则该苹果电池的电动势E应 测量值（选填“大于”，“等于”或“小于”）
（2）为验证上述判断，大家想尽可能准确测量出苹果电池的电动势和内阻，他们选用以下器材进一步实验。
A．电阻箱（最大阻值为）
B．DIS数字电压传感器（内阻可视为无穷大）
C．DIS数据采集器
D．笔记本电脑
E.导线和开关
具体实验步骤如下：
①将该苹果电池与实验器材按图乙所示电路连接；
②调节电阻箱阻值，闭合开关，待示数稳定后，记录电阻箱的阻值R和数字电压传感器显示的数值U后立即断开开关；
③每次将电阻箱的阻值增大，重复以上实验步骤，测量出R值和U值，计算出相应的和，并记录数据；
④根据数据，绘制出关系图线如图丙中线a所示。
请回答下列问题：
（3）根据实验数据绘制的图线a可得该苹果电池的电动势为 ，内阻为 （结果均保留2位有效数字）；
（4）若用普通的磁电式电压表代替数字电压传感器进行实验，得到的图线可能是图丙中的 （选填“b”“c”或“d”）。
【例4】（2025·江苏南京·二模）如图甲，某兴趣小组搭建了有“×1”、“×10”、“×100”三挡位的“欧姆表”电路．其中电池的电动势E=1.5V，内阻可忽略不计；表头量程I0=1mA、内阻R0=450Ω，R1、R2为电阻箱，R为滑动变阻器，S为单刀多掷开关．
（1）电路中表笔Ⅰ应为 （选填“红”或“黑”）表笔．
（2）设定B对应“×10”挡位，A对应“×1”挡位．
（3）该小组利用此“欧姆表”尝试测定一未知电阻Rx的阻值，进行了如下操作：
步骤①先将S拨到B，两表笔短接调零，即：调节R使表头指针指在 mA刻度处；
步骤②把未知电阻接在红、黑表笔间，指针位于图乙a处，有同学提出此时指针偏角较小，想增大指针偏角，应将开关S拨至 （选填“A”或“C”）；
步骤③将选择开关S拨至新的位置后，重复步骤①后，把未知电阻接在红、黑表笔间，指针位于图乙b处，可知Rx阻值为 Ω．
（4）若干电池由于长时间使用，内阻略有增大，电动势仍为1.5V，则电阻测量值相对真实值 （选填“偏大”、“等大”或“偏小”）．其理由为 ．
【例5】（2025·北京东城·二模）某同学在“练习使用多用电表”的实验中，正确测量了一个阻值大约是20Ω的电阻，如图1所示。
(1)该同学继续测量一个阻值大约是的电阻，用红、黑表笔接触这个电阻的两端之前，应进行哪些操作，请选出必要的操作并写出正确的顺序_____（选填选项前的字母）。
A．将红表笔和黑表笔短接
B．把选择开关旋转到“”位置
C．把选择开关旋转到“”位置
D．调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点
(2)在（1）中调节选择开关换挡后，将红、黑表笔短接，发现此时表头的指针指向图1中欧姆零点的右侧。为了解释该现象，此同学查阅欧姆表的内部电路原理图，如图2所示。请结合电路图，分析出现该现象的原因。

考点二 创新实验提升
基础过关
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。
【例6】（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）多用电表是一种多功能的测量工具，它能测量电阻，电压等多个电学量。如图甲所示为某多用电表的简化电路图，包含直流电流10mA挡、直流电压2.5V挡和不同倍率的欧姆挡，R1、R2为定值电阻，灵敏电流计G的满偏电流为2mA，内阻为100Ω，A、B为多用电表的两表笔，S为选择开关。
(1)定值电阻R1= Ω；
(2)用此多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图乙所示。若所选挡位为直流电压2.5V挡，则示数为 V；
(3)关于使用该多用电表的欧姆挡测电阻，下列说法正确的是（ ）
A．进行欧姆调零时，红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指到表盘左侧“0”刻度线处
B．图甲中B为黑表笔，若用该多用电表的欧姆挡对图丙中二极管的正向电阻进行粗略测量，多用电表的B表笔应与二极管的D端相连
C．若采用“×10”倍率测量时，发现指针偏转角过大，应换×1倍率，并且更换倍率后需要重新进行欧姆调零
D．实验时，双手触碰表笔的金属杆会使测量值会偏大
(4)学习过电表改装后，实验组同学想自己组装欧姆表，已选取的实验器材有：纽扣电池（电动势、内阻均未知）、250μA微安表、定值电阻、导线若干、滑动变阻器。如图丁所示为组装好的欧姆表，进行欧姆调零后，用一阻值为7.2kΩ的电阻进行试测，电流表读数为160μA，可知纽扣电池的电动势为 V，将该电流表盘按照欧姆定律刻画好成欧姆表盘；只将纽扣电池换成电动势为1.2V的电池，重新进行欧姆调零，表盘仍用之前刻好的欧姆表盘，读取欧姆值后需再乘一系数k即可，k= 。
【例7】（2025·河北·模拟预测）某探究小组利用半导体薄膜压力传感器等元件设计了一个测量微小压力的装置，其电路如图甲所示，、、为电阻箱，为半导体薄膜压力传感器，、间连接电压传感器（内阻无穷大）。
（1）先用欧姆表“”挡粗测的阻值，发现指针偏转角度过小，应将挡位调整至“ ”（填“”或“”）挡，正确调整并操作后，示数如图乙所示，则的测量值为 ；
（2）适当调节、、，使电压传感器示数为0，此时，的阻值为 （用、、表示）；
（3）依次将的标准砝码加载到压力传感器上（压力传感器上所受压力大小等于砝码重力大小），读出电压传感器示数，绘制关系图线；
（4）完成前面三步的实验工作后，该测量微小压力的装置即可投入使用。在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，电压传感器示数为，则大小是 （重力加速度取，保留2位有效数字）；
（5）若在步骤（4）中换用非理想毫伏表测量、间电压，在半导体薄膜压力传感器上施加微小压力，此时非理想毫伏表读数为，则 （填“>”“=”或“