高考物理总复习8.6实验11练习使用多用电表课件PPT

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一、理论必备(一)电流表与电压表的改装1.改装方案
2.校正校正电路如图所示
(二)欧姆表原理1.构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。外部:接被测电阻Rx。
3.刻度的标定: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,这一过程叫欧姆调零。(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)(3)当I= 时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
(三)多用电表1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量都有几个量程。
2.外形如图所示:上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。3.多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(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)。4.原理图:
二、多用电表使用(一)实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。(二)实验步骤1.机械调零:多用电表的指针若不指零,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.测量小电珠的电压和电流。(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。
(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。
4.用多用电表测电阻(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。(2)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,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。(4)选择开关改置于×100挡,重新进行欧姆调零。(5)再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,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。5.研究二极管的单向导电性,利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻,确定正负极。
6.探索黑箱内的电学元件。
(三)注意事项1.红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。2.区分“两个零点”: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,调整的是欧姆挡的调零旋钮。3.测电阻时:(1)待测电阻与电源一定要断开。(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,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。4.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。
多用电表的原理及使用例1(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G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。
(1)图(a)中的A端与　　　(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”相连的,则多用电表读数为　　　　;若此时B端是与“3”相连的,则读数为　　　　　;若此时B端是与“5”相连的,则读数为　　　　　。(结果均保留3位有效数字) 
答案:(1)黑　(2)B　(3)160　880　(4)1.47 mA或1.48 mA　1 100 Ω　2.95 V或2.96 V解析:(1)根据电流从红表笔进入多用表,结合欧姆挡知,A与黑表笔相连。(2)在使用多用电表之前,调节机械定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置,A选项错;使用欧姆挡时,将两表笔短接,调整R0进行欧姆调零,B选项正确;电流挡中电路与R6无关,C选项错。(3)当B端接“2”时,电流表的量程为1 mA,此时,R1、R2串联后与表头并联,R1+R2承担的电流为I-Ig=0.75 mA,由IgRg=(I-Ig)(R1+R2),可得R1+R2=160 Ω;当B端接“4”时,电压表量程为1 V,表头与R4串联,表头部分承担的电压Ug=IgRg=250×10-6×480 V=0.12 V,故R4承担的电压为0.88 V,
(4)B端与“1”连接时,电流表最大量程为2.5 mA,表盘上每1小格表示0.05 mA,指针约在第29.6格,则电流表读数为1.48 mA;B端与“3”连接时,多用表为欧姆表,示数为R=11×100 Ω=1 100 Ω;B端与“5”连接时,多用表为量程5 V的电压表,每1小格表示0.1 V,则读数为2.96 V。
例2(2017·湖北黄石模拟)某学生实验小组利用图甲所示电路,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“×1 k”挡后并进行了欧姆调零。(2)将图甲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乙所示,这时电压表的示数如图丙所示。多用电表和电压表的读数分别为　　　　 kΩ和　　　　 V。 
(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。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,如图丁所示。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。 
答案:(2)1　(3)15.0　3.60　(4)9.0 15.0
解析:(2)多用电表插孔红正黑负,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,由图示甲所示可知,红表笔接触2,黑表笔接1;(3)用电表挡位调到电阻“×1 k”,由图乙所示可知,电阻阻值1 k×15.0 Ω=15.0 kΩ;由图丙所示可知,电压表分度值为0.1 V,电压表读数为3.60 V;(4)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;
1.欧姆表刻度盘与电压、电流表刻度盘的区别(1)欧姆表左∞右0(2)欧姆表刻度不均匀(3)欧姆挡是倍率挡2.电表读数技巧(1)欧姆表的读数a.为了减小读数误差,指针应指在表盘 的部分,即中央刻度附近。b.除非指针所在刻度盘处每个小格表示1 Ω时,要估读到下一位,其余情况都不用估读。c.电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
(2)测电压、电流时的读数,要注意其量程,根据量程确定精确度,精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位,精确度是2、0.02、5、0.5时,不用估读到下一位。
用多用电表检测电路故障及探测黑箱内的电学元件例3(2017·甘肃定西期末)在如图甲所示的电路中,四节干电池串联,小灯泡A、B的规格为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后,无论怎样移动滑片,A、B灯都不亮。
(1)用多用电表的直流电压挡检查故障:①选择开关置于下列量程的　　　　　挡较为合适(用字母序号表示)。 A.2.5 VB.10 VC.50 VD.250 V②测得c、d间电压约为5.8 V,e、f间电压为0,则故障是　　。 A.A灯丝断开B.B灯丝断开C.d、e间连线断开D.B灯短路(2)接着训练用欧姆表的“×1”挡测电阻,欧姆表经过“欧姆调零”,①测试前,一定要将电路中的开关S　　　　; ②测c、d间和e、f间电阻时,某次测试结果如图乙所示,读数为　　　　 Ω,此时测量的是　　　　间电阻,根据小灯泡的规格计算出的电阻为　　　　 Ω,它不等于测量值,原因是　　　　　。 
答案:(1)①B　②A　(2)①断开　②6e、f　12.7　温度高时金属丝电阻率大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)解析:(1)①因为电源的电动势大约为6 V,要使电压挡选择的量程安全以及准确,则选择开关选择10 V的量程,故B正确;②测得c、d间电压约为5.8 V,接近电源电动势,e、f间电压为0,可知灯泡A断路,故A正确。(2)①用欧姆表测量电阻时,开关应断开,使得待测电阻与电源不相连。②欧姆表的读数为6×1 Ω=6 Ω,因为c、d间断路,知测
Ω。它不等于测量值,原因是温度高时金属丝电阻率大,计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)。
思维点拨(1)选择的量程要安全,以及要使指针指在中间附近。结合电源的电动势选择合适的量程。根据测得的电压判断故障的原因。(2)欧姆表测量电阻时,开关S需断开。欧姆表的读数等于表盘读数乘以倍率。根据欧姆定律求出灯泡正常发光时的电阻,通过温度升高,电阻率变大,分析计算出的电阻与测量电阻不等的原因。
例4如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。
(1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处,应先调整图乙中多用电表的　　　(选填“A”“B”或“C”)。 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应　　　　(选填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。 
(3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”挡,调节好多用电表,测量各接点间的阻值。测量中发现,每对接点间正反向阻值均相等,测量记录如下表。两表笔分别接a、b时,多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整,并在黑箱图中画出一种可能的电路。
答案:(1)A　(2)短暂　(3)5.0　见解析图解析:(1)A是机械调零,B是欧姆调零,C是功能选择开关,故选填A。(2)为防止a、b间存在高压电源并在持续接通时烧坏电表,应采用“点触”方式。(3)正反向阻值相等说明两接点间无二极管,由题图乙可以读出a、b间阻值为5.0 Ω;因黑箱内只有三个阻值相等的电阻,由表内数据b、c间电阻等于a、b间电阻与a、c间电阻之和,故可推测a、b间电阻与a、c间电阻相串联。又因a、c间阻值是a、b间阻值的2倍,故可判断出电路图如图所示。
判断黑箱内元件的基本思路
1.首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源。2.如果有电源,则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压,根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系,从而分析出黑箱内各元件的连接情况。3.如果没有电源,则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值,根据所测量的电阻值,分析任意两点间各是什么元件及其连接情况。
1.(2016·上海卷)在“用多用表测电阻、电流和电压”的实验中(1)(多选题)用多用表测电流或电阻的过程中(　　)A.在测量电阻时,更换倍率后必须重新进行调零B.在测量电流时,更换量程后必须重新进行调零C.在测量未知电阻时,必须先选择倍率最大挡进行试测D.在测量未知电流时,必须先选择电流最大量程进行试测(2)测量时多用表指针指在如图所示位置。若选择开关处于“10 V”挡,其读数为　　　　　 V;若选择开关处于“×10”挡,其读数　　　　　200 Ω(选填“大于”“等于”或“小于”)。 
答案:(1)AD　(2)5.4　小于解析:(1)测量电阻时,每次换挡后电表内部结构发生变化,需重新进行欧姆调零,机械调零只在实验前进行一次,所以电流表更换量程不需要进行调零,A对,B错;测量未知电阻时,不必先选最大倍率或最小倍率,但所选的倍率一定使指针偏在中间位置附近,C错;测量未知电流时,为了保护电表,必须要从最大量程开始测量,D对。(2)由于没有10 V刻度线,可用50 V刻度线读数后除以5,多用电表欧姆挡的刻度线不均匀,从右向左逐渐变窄,读数要小于200 Ω。
2.(2017·云南昆明三中、玉溪一中统考)(1)多用电表测未知电阻阻值的电路如图甲所示,电池的电动势为E、内阻为r,R0为调零电阻,Rg为表头内阻,电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图乙所示,则该图象的函数关系式为　　　　　　　(调零电阻R0接入电路的部分阻值用R0表示)。 
(2)下列根据图乙中I-Rx图线做出的解释或判断中正确的是　　。 A.用欧姆表测电阻时,指针指示读数越大,测量的误差越小B.欧姆表调零的实质是通过调节R0,使Rx=0时电路中的电流I=IgC.Rx越小,相同的电阻变化量对应的电流变化量越大,所以欧姆表的示数左密右疏D.测量中,当Rx的阻值为图乙中的R2时,指针位于表盘中央位置的右侧
解析:(1)对图甲,由闭合电路欧姆定律,E=I(R0+Rg+r+Rx),该图象的函数关系式为I= 。(2)用欧姆表测电阻时,指针指示在刻度盘中间附近,测量的误差最小,读数大或读数小,测量的误差都较大,选项A错误。测量中,当Rx的阻值为图乙中的R2时,电流小于满偏电流的 ,指针位于表盘中央位置的左侧,选项D错误。
3.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,导线及其接触完好。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。
(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　　　　　　(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)正常。 乙(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”或“小灯”)。 
答案:(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯解析:(1)因用直流50 V挡检测,故满偏时电压为50 V,刻度均匀,在题图乙所示位置时,读数为11.5(11.2~11.8之间的值均可)V,说明蓄电池正常。(2)红表笔接b点,断开开关,指针不偏转,闭合开关后多用电表读数与原来相同,说明保险丝、开关均正常,发生故障的器件只能为小灯。
4.(2016·海南卷)某同学改装和校准电压表的电路图如图所示,图中虚线框内是电压表的改装电路。
(1)已知表头G满偏电流为100 μA,表头上标记的内阻值为900 Ω。R1、R2和R3是定值电阻。利用R1和表头构成1 mA的电流表,然后再将其改装为两个量程的电压表。若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1 V;若使用a、c两个接线柱,电压表的量程为3 V。则根据题给条件,定值电阻的阻值应选R1=　　　 Ω,R2=　　　　 Ω,R3=　　　　 Ω。 
(2)用量程为3 V,内阻为2 500 Ω的标准电压表V对改装表3 V挡的不同刻度进行校准。所用电池的电动势E为5 V;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为50 Ω和5 kΩ。为方便实验中调节电压,图中R应选用最大阻值为　　　　　 Ω的滑动变阻器。 (3)校准时,在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近　　　　(填“M”或“N”)端。 (4)若由于表头G上标记的内阻值不准,造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,则表头G内阻的真实值　　　　(填“大于”或“小于”)900 Ω。 
答案:(1)100　910　2 000　(2)50　(3)M (4)大于
解析:(1)根据题意,R1与表头G构成1 mA的电流表,则IgRg=(I-Ig)R1,得R1=100 Ω;若使用a、b两个接线柱,电压表的量程为1 V,则
(2)电压表与改装电表并联之后,电阻小于2 500 Ω,对于分压式电路,要求滑动变阻器的最大阻值小于并联部分,同时还要便于调节,故滑动变阻器选择小电阻,即选择50 Ω的电阻。(3)在闭合开关S前,滑动变阻器的滑动端P应靠近M端,使并联部分分压为零,起到保护作用。(4)造成改装后电压表的读数比标准电压表的读数偏小,说明通过表头G的电流偏小,则实际电阻偏大,故表头G内阻的真实值大于900 Ω。
5.(2017·湖南长沙长郡中学高三摸底测试)电流表G1的量程为0~5 mA,内阻r=290 Ω,把它改装成如图所示的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程。当开关S接到1或2位置时为电流挡,其中小量程为0~10 mA,大量程为0~100 mA。
(1)关于此多用电表,下列说法不正确的是　　　　。 A.开关S接到位置4时是欧姆表B.开关S接到位置6时是电压挡C.开关S接到位置5时的量程比接到位置6时的量程大D.A表笔为红表笔,B表笔为黑表笔(2)开关S接位置　　　　(选填“1”或“2”)时是电流挡的小量程,图中电阻R5=　　　　 Ω,R6=　　　　 Ω。 (3)已知图中的电源E'的电动势为9 V,当把开关S接到位置4时,短接A、B进行欧姆调零后,此欧姆挡内阻为　　　　 kΩ,现用该挡测一未知电阻阻值,指针偏转到电流表G1满刻度的 处,则该电阻的阻值为　　　　 kΩ。
答案:(1)C　(2)2　29　261　(3)0.9　3.6解析:(1)当转换开关S旋到位置4时,表头与电表中的电源相连接,是电阻挡,故A正确;当转换开关S旋到位置6时,表头与电阻串联,电阻起分压作用,是电压挡,故B正确;当转换开头S旋到5串联的电阻小于旋转到6串联的电阻,可知旋转到6,串联的电阻大,分压作用大,电压表量程大,故C错误;根据电流“红进黑出”可知,B表笔为黑表笔,A表笔为红表笔,故D正确。(2)接2时并联电阻大,分流小其量程小,接1时:Ig(Rg+R6)=(I1-Ig)R5接2时:IgRg=(I2-Ig)(R5+R6)由以上两式可得:R5=29 Ω,R6=261 Ω。