2021高考物理（选择性考试）人教版一轮学案：第八章实验10　练习使用多用电表

实验10　练习使用多用电表

1.改装方案

2.校正

（1）电压表的校正电路如图1所示，电流表的校正电路如图2所示.

图1　　　　　　　　　　　　图2

（2）校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表（电流表）示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表（电流表）和标准电压表（标准电流表）的示数，并计算满刻度时的百分误差，然后加以校正.

如图所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.

图甲　　　　　　图乙　　　　　　图丙

1.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.

2.实验原理

根据闭合电路欧姆定律.

（1）当红、黑表笔短接时，Ig＝.

（2）当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝.

（3）当I中＝Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r，此时电阻等于多用电表的内阻.

3.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.

4.实验步骤

（1）测量定值电阻.

①机械调零：调整定位螺丝，使指针指向左端的零位置.

②根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，进行欧姆调零.

③将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数.

④改变选择开关挡位时，需重新进行欧姆调零.

⑤测量完毕，将选择开关置于交变电压最高挡或“OFF”挡.

（2）测量小灯泡的电压和电流.

（3）测量二极管的正、反向电阻.

（4）探索黑箱内的电学元件.

5.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.

（2）测电流和电压时，如果表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位.若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可.

6.注意事项

（1）多用电表使用注意事项.

①使用前要机械调零.

②两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”.

③指针指中值附近较准，否则换挡.

④每换一挡必须重新欧姆调零.

⑤读出示数要乘以倍率.

⑥使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交变电压最高挡，长期不用应取出电池.

（2）电路故障检测注意事项.

将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用.在电源完好时，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点.

7.误差分析

（1）偶然误差.

①估读时易带来误差.

②表头指针偏转过大或过小都会使误差增大.

（2）系统误差.

①电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池.

②测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值.

考点一  常规实验

　某探究小组进行“练习使用多用电表”的实验，请帮他们完成下列几个问题.

（1）如图甲是多用电表的刻度盘，当选用量程为0～50 mA的电流挡测量电流时，表针指示图示刻度，则所测电流为　　　　mA；当选用量程为0～250 V的电压挡测电压时，其示数为　　　　V.

图甲

图乙

（2）图乙是图甲中多用电表的简化电路图，当转换开关S旋转到位置3时，可用来测量　　　；转换开关接2时，多用电表为一个倍率为“×10”的欧姆表，若图甲中E为该量程对应表盘刻度的中间位置，刻度值为15，则欧姆表内阻为　　　　Ω；若表头A的满偏电流为50 mA，则图乙中电源的电动势为　　　　V.

（3）将红、黑表笔分别插入正、负表笔插孔，将一个二极管的两极分别记作a和b，红表笔接a端、黑表笔接b端时，表针几乎不转；红表笔接b端、黑表笔接a端时，表针偏转角很大.则该二极管的正极是　　　　（选填“a”或“b”）端.

解析：（1）当选用量程为0～50 mA的电流挡测量电流时，其分度值为1 mA，示数为31.0 mA；当选用量程为0～250 V的电压挡时，其分度值为5 V，其示数为155 V.

（2）当转换开关S旋到位置3时，相当于给电流表加了一个分压电阻，可用来测量电压；转换开关接2时，由图甲所示，指针指在E处时，E处对应电阻为中值电阻，则欧姆表内阻为Rg＝150 Ω，由于表头A满偏电流为Ig＝50 mA，指针指E时，表头电流为I＝25 mA，由I＝，则电源电动势E＝I（R＋Rg）＝0.025×300 V＝7.5 V.

（3）二极管的正向电阻很小，反向电阻无穷大，红表笔接b端、黑表笔接a端时，电流从a端流入b端流出，指针偏转角很大说明电阻很小，故正极是a端.

答案：（1）31.0　155　（2）电压　150　7.5　（3）a

关于中值电阻和表盘刻度

1.当红、黑表笔短接并调节调零电阻R使指针满偏时有Ig＝＝，当表笔间接入待测电阻Rx时，有Ix＝，得Ix＝Ig，当Rx＝R中时，Ix＝，指针指在表盘刻度中央位置，故称R中为欧姆表的中值电阻，也是欧姆表的内阻.

2.由Ix＝Ig，知电流和电阻为非线性关系，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流最大刻度处.

考点二  创新实验

　（2017·全国卷Ⅲ）图甲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.

图甲

图乙

（1）图甲中的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乙所示.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　　　（结果均保留三位有效数字）.

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

11.0×102 kΩ　2.95 V

创新角度分析考查方式的改进

侧重于多用电表原理的考查，即表笔与电源极性，换挡开关与测量项目及读取.

1.实验方案的改进：利用多用电表检查电路故障，同时考查温控电路的工作原理.

2.数据处理方式的创新：判断温控电路中控制的温度范围.

1.如图甲所示为某多用电表内部简化电路图.

图甲

图乙

某同学想通过多用表的欧姆挡测量量程为3 V的电压表内阻（如图乙）.

（1）主要步骤如下：

①把选择开关拨到“×100”的欧姆挡上；

②把两表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻零刻度处；

③把红、黑表笔与待测电压表的接线柱相接，发现这时指针偏转角度很小；

④换用　　　　（选填“×10”或“×1 k”）欧姆挡重新调零后测量，发现这时指针偏转适中，记下电阻数值；

⑤把选择开关调至空挡或交变电压最高挡后拔下表笔，把多用电表放回桌上原处，实验完毕.

（2）实验中表盘示数如图丙所示，则欧姆表的读数为　　　　Ω，这时电压表读数为　　　　V.

图丙

（3）欧姆表内部电源电动势为　　　　V（保留两位有效数字）.

解析：④欧姆表在测量电阻时指针偏转很小，说明被测电阻大，挡位应提升一级，即换×1 k挡测量.

（2）欧姆表的读数为RV＝40.0×1 000 Ω＝4.0×104 Ω；电压表读数为U＝2.20 V.

（3）根据①采用的挡位可知中值电阻即欧姆表内阻为rg＝1.5×104 Ω，根据闭合回路欧姆定律可得U＝E，代入数据解得E＝3.0 V.

答案：（1）×1 k　（2）4.0×104　2.20　（3）3.0

2.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：

多用电表；

电压表：量程0～5 V，内阻十几千欧；

滑动变阻器：最大阻值5 kΩ；

导线若干.

图a

回答下列问题：

（1）将多用电表挡位调到电阻“×1 k”挡，再将红表笔和黑表笔　　　　，进行欧姆调零.

（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.

图b

图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.

图d

（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.

解析：（1）使用多用电表欧姆挡时，首先应将两表笔短接，进行欧姆调零.

（2）无论多用电表测哪类物理量，电流必从红表笔流入，黑表笔流出，欧姆挡中黑表笔接内部电源正极，红表笔接负极，因此红表笔应接“1”.

（3）从图b可以看出指针指向欧姆挡15.0 位置，电阻挡为“×1 k”，故读数为15.0 kΩ；由于电压表量程为5 V，指针所指位置为3.60，故读数为3.60 V.

（4）当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 kΩ.

（5）设多用电表内电池的电动势为E、多用电表内阻为R，由（3）、（4）问可得＝，＝，两式联立解得E＝9.00 V，R＝15.0 kΩ.

答案：（1）短接　（2）1　（3）15.0　3.60　（4）12.0

（5）9.00　15.0