2020版新一线高考物理（人教版）一轮复习教学案：第8章实验11　练习使用多用电表

实验十一　练习使用多用电表

1．多用电表的外部结构

(1)上半部分为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程。

(2)下半部分为选择开关，可以选择测量电流、电压、电阻等。

(3)中间有欧姆表的调零旋钮和指针定位螺丝。

2．欧姆表的原理

(1)欧姆表的内部电路：电路简化如图所示，注意黑表笔接电源的正极，电流从红表笔流入，黑表笔流出。

(2)欧姆表的表盘刻度：根据闭合电路欧姆定律I＝，在刻度盘上直接标出与电流I对应的电阻Rx值。

①电流I和Rx不是正比关系，所以电阻值的刻度不均匀，靠近中间的刻度值比较准确。

②红黑表笔短接，Rx＝0，调节欧姆调零电阻R，使I＝Ig，此处阻值标为“0”。

③红黑表笔断开，Rx→∞，I＝0，此处阻值标为“∞”。

④I＝时，Rx＝Rg＋R＋r，即欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻。

3．欧姆表的使用

(1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。

(2)尝试选择欧姆挡的倍率，选择的挡位应使指针尽量靠近表盘中心位置。

(3)将两表笔短接，进行欧姆调零。

(4)将两表笔分别接触被测电阻两端，表盘上的刻度值乘以所选的倍率即为被测阻值。

(5)测其他电阻时，若需要换挡，必须重新进行欧姆调零。

(6)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。

4．二极管的特性与测量

(1)二极管特性：二极管具有单向导电性。如图所示，电流从正极流入时电阻很小，从负极流入时电阻很大。

(2)测正向电阻：将欧姆表的黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极。

(3)测反向电阻：将欧姆表的红表笔接触二极管正极，黑表笔接触二极管负极。

考点一| 多用电表的使用和读数

1．使用多用电表应注意的问题

(1)待测电阻要与其他元件和电源断开。

(2)要先选合适的欧姆挡倍率，再进行欧姆调零。若换倍率必须重新欧姆调零。

(3)指针偏转角度较小，说明电阻大，应换大倍率，反之换小倍率。

(4)测量时手不能接触测试笔的金属杆。

(5)使用完毕，选择开关要置于OFF挡。

(6)不论是用电压挡、电流挡还是欧姆挡，电流都是从红表笔流入、黑表笔流出。

2．多用电表的读数应注意的问题

(1)欧姆表的读数：电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。

(2)电压表、电流表的读数：要根据量程确定精确度，精确度是1、0.1时，要估读到最小分度的下一位，精确度是0.02、0.5、5时，估读到最小分度的所在位。

1．在“练习使用多用电表”实验中：

(1)如图所示，为一正在测量中的多用电表表盘。如果用欧姆挡“×100”测量，则读数为_______Ω；如果用“直流10 V”挡测量，则读数为______V。

(2)甲同学利用多用电表测量电阻。他用欧姆挡“×100”测量时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，操作顺序为__________(填写选项前的字母)。

A．将选择开关旋转到欧姆挡“×1 k”的位置

B．将选择开关旋转到欧姆挡“×10”的位置

C．将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量

D．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 Ω”

(3)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，下列叙述正确的是________。

A．若双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大

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“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25 Ω

D．欧姆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

解析：(1)多用电表欧姆挡用“×100”测电阻，由题图可知，其读数为15×100 Ω＝1 500 Ω；如果用“直流10 V”挡测量电压，由题图可知，其读数为6.15 V。

(2)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过小，需选取较大挡位，进行欧姆调零后，再测阻值，故顺序为ADC。

(3)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，应偏小，A错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B错误；选择开关对应“×10”倍率时，指针位于20与30正中间时，测量值应小于250 Ω，C错误；电池使用时间太久，电动势减小，内阻变大时，需重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig＝，知R内应调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由I＝＝＝可知当R内调小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，测量时读数比真实值偏大，D正确。

答案：(1)1 500　6.1　(2)ADC　(3)D

2．(2019·遵义模拟)(1)用如图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________(选填“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；测直流电流时，用的是100 mA的量程，指针所示电流值为__________mA；测直流电压时，用的是50 V量程，则指针所示的电压值为 __________V。

解析：(1)机械调零应旋动S，使指针对准I＝0或Ω＝∞。欧姆调零应旋动T，使指针对准电阻的“0刻线”。指针偏转角度小，说明待测电阻大，所选倍率小，应改选更大的倍率，重新进行欧姆调零，所以应按ADC顺序操作。

(2)①欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率＝17×100 Ω＝1 700 Ω；②选用量程为50 mA的电流挡，读数选取中间刻度第二排，读数为：23.5 mA，故100 mA的量程时的读数为：47 mA；选用量程为50 V的电压挡，读数选取中间刻度第二排，读数为：23.5 V。

答案：(1)①S　③T　0刻线　④ADC　(2)1 700　47　23.5

考点二| 用多用电表检测电路故障

检测电路断点

1．电流挡检测：将电流表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。

2．电压挡检测：将电压表与部分电路并联，若示数为零，说明该部分电路完好。若示数等于电动势，说明该部分电路中有断点。

3．欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路。

1.某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线与其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50 V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。

甲

(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为__________V，说明__________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。

(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是__________。(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)

乙

解析：(1)由于多用电表的挡位选为直流50 V，所以读数时可选用0～50 V的刻度，故读数应为11.5 V，两表笔接a、c时，测量电池两端的电压，此读数接近蓄电池的电动势，说明蓄电池是正常的。

(2)若两表笔接b、c两点时，电压表读数仍为11.5 V，说明a、b之间是通路，保险丝和开关正常，b、c之间是断路，小灯发生断路故障。

答案：(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯

2．如图所示是某同学连接的实验实物图，合上开关S后，发现A、B灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障：

(1)用多用电表的直流电压挡进行检查

①那么选择开关应置于下列量程的__________挡。

A．2.5 V　　　　 B．10 V

C．50 V D．250 V

②在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触__________(选填“a”或“b”)。

③该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是__________。(假设只有下列中的某一项有故障)

A．灯A断路 B．灯B短路

C．cd段断路 D．df段断路

(2)用欧姆挡检查

①测试前，应将开关S________(选填“断开”或“闭合”)。

②测试结果如下表所示，由此可以断定故障是__________。

A．灯A断路 B．灯B断路

C．灯A、B都断路 D．d、e间导线断路

解析：(1)用多用电表的直流电压挡进行测量时，若并联在断路处时，电路接通电压表示数应为电源的电动势，并联在未断路处时，示数为零。因此，电压表的量程必须大于电源的电动势，为了示数明显，量程不宜过大，本题中电源的电动势为6 V，故选10 V量程即可。测试时红表笔应接电势高的a点。根据测试结果，a、b间有示数，说明b→电源→a完好；c、b间有示数，说明b→电源→a→c完好；c、d间无示数，说明c→灯A→d间完好；d、f间有示数，说明f→b→电源及d→c→a→电源完好，故应是df段断路，另外，若灯B短路，则d、f间应无示数。

(2)用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关S断开。根据表针偏转情况，接c、d时有示数，说明不是灯A断路；接e、f时有示数，说明也不是灯B断路；接d、e时电阻无穷大，可以断定是d、e间导线断路。

答案：(1)①B　②a　③D　(2)①断开　②D

考点三| 用多用电表探索黑箱内的电学元件

1．李华同学想通过测量，找到一个发光二极管的负极。

(1)他做了如下操作：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”)所连接的一极。

(2)李华同学又依次用电阻挡的“×1”挡，“×10”挡，“×100”挡，“×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现二极管发光的亮度越来越__________(选填“强”或“弱”)，请帮助他分析一下具体的原因__________________。

解析：(1)选“×1”挡后，要进行欧姆调零，由二极管与电表连接的发光情况知，短管脚是负极。

(2)二极管的发光亮度越来越弱，原因是多用电表内阻越来越大，通过二极管电流越来越小。

答案：(1)欧姆调零　短管脚　(2)弱　见解析

2．“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电子元件，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，指针偏转情况如图甲所示。

甲

(1)第一步测量结果表明盒内________________________________。

(2)图乙示出了图甲(1)和图甲(2)中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω，图丙示出了图甲(3)中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是________Ω。

乙　　　　　　　　　　　丙

(3)请在图丁的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接情况。

丁　　　　　　戊

(4)一个小灯泡与3 V电池组的连接情况如图戊所示。如果把图戊中e、f两端用导线直接相连，小灯泡仍可正常发光。欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，使小灯泡仍可发光。那么，e端应连接到__________接线柱，f端应连接到__________接线柱。

答案：(1)不存在电源　(2)1 200　500　(3)如图所示　(4)c　a

考点四| 欧姆表的改装、原理与相关测量

1．热点题型

(1)测量欧姆表电池的电动势和内部电路的电阻。

(2)设计、改装、识别多用表内部电路。

2．基本思路：应用闭合电路的欧姆定律列关系式。

(1)欧姆表与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋·r。

(2)欧姆表与电流表串联形成闭合电路，则E＝I(R＋r)。

3．常用结论

(1)欧姆表的中值电阻等于欧姆表的内阻。

(2)两表笔短接时的电流为电流表的满偏值。

1.(2018·全国卷Ⅱ)某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。

要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。

回答下列问题：

(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。

(2)电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(结果保留到个位)

解析：(1)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻，电流表改装成一个电压表需要串联一个大电阻，所以并联的电阻箱应为R1，串联的电阻箱应为R2，电路如答图所示。

(2)微安表头改装成电流表需要并联一个小电阻R1＝＝100 Ω，电流表改装成一个电压表应串联一个大电阻R2＝＝2 910 Ω。

答案：(1)如图所示

(2)100　2 910

2.(2017·全国卷Ⅲ)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头Ⓖ的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡。

(a)

(1)图(a)中的A端与________(选填“红”或“黑”)色表笔相连接。

(2)关于R6的使用，下列说法正确的是________(填正确答案标号)。

A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

(3)根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω。

(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________。(结果均保留3位有效数字)

(b)

解析：(1)当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接。

(2)在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误。

(3)根据题给条件可知：当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，＝＝，解得R1＋R2＝160 Ω。

当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120 Ω，两端电压为0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4两端电压为0.88 V，则R4电阻为880 Ω。

(4)若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5 mA，读数为1.47 mA。

若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100 Ω＝1.10 kΩ。

若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5 V，读数为2.95 V。

答案：(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA　1.10 kΩ　2.95 V

3.某学生实验小组利用图(a)所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：

(a)

多用电表；

电压表：量程5 V，内阻十几千欧；

滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；

导线若干。

回答下列问题：

(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点。

(2)将图(a)中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。

(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图(b)所示，这时电压表的示数如图(c)所示。多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V。

(b)

(c)

(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0 kΩ和4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为______ kΩ。

(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图(d)所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________ V，电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。

(d)

解析：(1)欧姆表使用前一定要欧姆调零，即红黑表笔短接后，调节调零旋钮，电流表满偏；

(2)多用电表表笔接法为红正黑负，即电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表；电流从电压表正接线柱流入，故红表笔接1，黑表笔接2；

(3)欧姆表读数＝倍率×表盘读数＝1 k×15.0 Ω＝15.0 kΩ；电压表量程为5 V，最小分度为0.1 V；故读数为3.60 V；

(4)由于滑动变阻器接入电阻为零，故欧姆表读数即为电压表阻值，因此电压表内阻为12.0 kΩ；

(5)欧姆表的中值电阻等于内电阻，故欧姆表“×1 k”挡位的内电阻为15.0 kΩ；

根据闭合电路欧姆定律，电动势为：E＝U＋·r＝4 V＋×15 kΩ＝9 V。

答案：(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0　(5)9.0　15.0