2023版高考物理总复习之加练半小时 第九章 微专题64 实验：用多用电表测量电学中的物理量

微专题64　实验：用多用电表测量电学中的物理量

1．闭合电路欧姆定律是欧姆表测电阻的工作基础.2.多用电表电流挡、电压挡与欧姆挡共用一个表头，使用电流挡、电压挡时要保证流过表头的电流方向与欧姆挡一样，即“红进黑出”．

1．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20 Ω的电阻，测量步骤如下：

(1)调节________，使电表指针停在________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线．

(2)将选择开关旋转到欧姆挡的________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)位置．

(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线．

(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表指针读数如图乙所示，该电阻的阻值为________ Ω.

(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．

答案　(1)指针定位螺丝　电流　(2)×1　(3)欧姆调零旋钮　电阻　(4)19

解析　(1)使用多用电表欧姆挡前，先进行机械调零，应调节指针定位螺丝，使电表指针停在电流的“0”刻线上．

(2)使用“×1”的倍率时，中值电阻为15 Ω，测量20 Ω的电阻时，指针能指在中间～区域，较为准确，故应将选择开关旋转到“Ω”挡的“×1”位置．

(3)欧姆调零时，应将两表笔短接，调节“欧姆调零旋钮”，使电表指针对准“电阻”的“0”刻线．

(4)表盘的读数为19，使用“×1”的倍率，电阻的阻值为读数乘以倍率，为19 Ω.

2．某个演示用多用电表只有两个挡位，其内部电路如图甲所示，其中R为定值电阻，表盘如图乙所示．

(1)这个多用电表内部电流表G的左侧为________(选填“正”或“负”)接线柱，多用电表a表笔应为________(选填“红”或“黑”)色．

(2)挡位d为________(填“电流”或“欧姆”)挡．

(3)若挡位置于欧姆挡，其倍率为“×1”挡，测某电阻的阻值时，多用电表指针如图乙中 ①所示，则其示数为________ Ω，若挡位置于电流挡，测某电路的电流时，多用电表指针如图乙中②所示，则其示数为________ mA.

(4)由表盘刻度可知，该多用电表内部所使用的电池电压为________ V，作为欧姆表使用时其内部总电阻为________ Ω.

答案　(1)正　红　(2)欧姆　(3)15.0　68　(4)1.5　15.0　

解析　(1)黑表笔接内部电源的正极，红表笔接内部电源的负极，故这个多用电表内部电流表的左侧为正接线柱．

多用电表内部电流表的左侧为正接线柱，多用电表a表笔应为红色．

(2)只有欧姆挡内部才接有电源，故挡位d为欧姆挡．

(3)若挡位置于欧姆挡，其倍率为“×1”挡，测某电阻的阻值时，其示数为15.0×1 Ω＝15.0 Ω，若挡位置于电流挡，测某电路的电流时，其示数为68 mA.

(4)由表盘刻度可知，该多用电表内部所使用的电池电压为E＝IgRg，其中中值电阻阻值等于内电阻阻值，即Rg＝15 Ω，即作为欧姆表使用时其内部总电阻为15.0 Ω，

满偏电流Ig＝100 mA＝0.1 A，故电源电动势E＝1.5 V.

3．某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10 V)的内阻(大约几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.

(1)欧姆挡的选择开关拨至________(选填“×1 k”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图中________(选填“A”或“B”)方式连接．

(2)如图甲所示，该同学读出欧姆表的读数为________ Ω；如图乙所示，电压表的读数为________ V，欧姆表电池的电动势为________ V.

答案　(1)×1 k　A　(2)4×104　5.0　8.75

解析　(1)电压表的内阻(大约几十千欧)，用多用电表测电阻时，应让指针指在中间刻度附近，因而应选“×1 k”挡．

欧姆表的正极插孔与内部电源的负极相连，与电压表构成一闭合回路，电流从负极流出，进入电压表的正极，所以选择图A正确；

(2)题图甲中欧姆表的读数为40×1 kΩ＝40 kΩ＝4×104 Ω.

题图乙中电压表的读数为  5.0×1 V＝5.0 V.

由闭合电路的欧姆定律知欧姆表中电池的电动势E＝U＋Ir＝U＋r＝5.0 V＋×30×103 V＝8.75 V.

4．如图所示为某多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：

(1)所测电阻的阻值为________ Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1 k”)．

(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA；当选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________ mA.

(3)当选用量程为10 V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________ V.

答案　(1)1.5×103　×1 k　(2)31.0(30.9～31.1都正确)　155　(3)6.1

解析　(1)用倍率为“×100”的电阻挡测电阻，由图示可知，电阻阻值为：15×100 Ω＝1 500 Ω；

多用电表测量一个阻值约为2.0×104 Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是×1 k.

(2)选用量程为50 mA的电流挡测量电流，由图示表盘可知，其分度值为1 mA，故所测电流为31.0 mA.选用量程为250 mA的电流挡测量电流时，最小分度为5 mA，故所测电流为155 mA；

(3)选用量程为10 V的电压挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.2 V，故所测电压为6.1 V.

5．(1)如图甲所示是一个将电流表改装成欧姆表的示意图，此欧姆表已经按要求进行了欧姆调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至电流满刻度的，若用该表测一未知电阻，指针偏转到电流满刻度的，则此未知电阻的阻值为________；已知该电流表满偏电流为Ig，则此欧姆表内电池电动势为________．

(2)用另外一个多用电表的欧姆挡测量某定值电阻阻值时，将选择开关置于“×10 Ω”挡，其他操作完全正确，测量时发现指针偏角较小，则应换用________(填“×1 Ω”或“×100 Ω”)挡重新测量，若倍率挡选择正确，操作规范，测量该电阻时，指针所指位置如图乙所示，此被测电阻的阻值为________ Ω.

(3)将多用电表的选择开关调到2.5 V直流电压挡，若某次实验测量直流电压时，指针位置也如图乙所示，则所测电压应为________ V.

答案　(1)R　IgR　(2)×100 Ω　3.20×103　(3)0.80

解析　(1)设电动势为E，内阻为r，满偏电流为Ig，欧姆表调零时Ig＝，测一阻值为R的电阻时：Ig＝，测一未知电阻时：Ig＝，联立解得：r＝R，R′＝R，则电源电动势为E＝Igr＝IgR；

(2)选择开关置于“×10 Ω”挡，测电阻时指针偏角较小，说明所选挡位太小，应换大挡，换用×100 Ω挡重新调零测量；由题图乙所示可知，欧姆表示数为：32×100 Ω＝3.2×103 Ω；

(3)选择开关处在“直流电压2.5 V”挡，由图示表盘可知，其分度值为0.05 V，被测电压是0.80 V.

6．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＝10 Ω、满偏电流Ig＝10 mA的电流表、标识不清的电源，以及由定值电阻、导线、滑动变阻器等组装好的多用电表．当选择开关接“3”时为量程250 V的电压表．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)由题中所给已知条件可得图甲中电阻R2＝________ Ω.

(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，其读数为________ mA.

(3)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该多用电表A、B接线柱中________(填写“A”或“B”)应接红表笔

②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；

③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.

④用待测电阻Rx代替电阻箱接入两表笔之间，表盘指针依旧指在图乙所示位置，则计算可知待测电阻约为Rx＝________ Ω.(保留三位有效数字)

答案　(1)24 990　(2)6.9　(3)①A　③150　④67.4

解析　(1)由题中所给已知条件可得图甲中电阻R2＝－Rg＝ Ω－10 Ω＝24 990 Ω

(2)选择开关接“1”时，两表笔接入待测电路，若指针指在图乙所示位置，因最小刻度为0.2 mA，则其读数为6.9 mA；

(3)①该多用电表A、B接线柱中因A接内部电源的负极，可知A应接红表笔；

③由电阻箱可知，C处刻度线的标注值应为150 Ω，又因此时指针在表盘中央，即欧姆表内阻RΩ＝150 Ω.

④由闭合电路的欧姆定律可得Ig＝，

当电流表示数为6.9 mA时，I＝，

解得Rx≈67.4 Ω.

7．在学习了欧姆表的工作原理之后，受到教材的启发，有同学提出了跟教材上不太一样的设计方案，如图所示，其中干电池的电动势为E＝1.5 V、内阻r＝1 Ω，表头G的量程为Ig＝500 μA、内阻Rg＝600 Ω，R1为滑动变阻器，Rx为待测电阻．

(1)该同学将定值电阻R0和表头G并联，改装成一个量程为0.6 A的新电流表，则定值电阻R0＝________ Ω.(保留1位有效数字)

(2)将表笔与被测电阻Rx断开，闭合开关S，调节R1使指针满偏，并在原表头500 μA刻度线处对应标上电阻值为________ Ω(填“0”或“∞”)，待测电阻R越大，电流表的指针偏转角度________(选填“越大”“越小”或“不变”)．

(3)干电池使用一段时间后，电动势E变小，内阻r变大，将表笔与被测电阻Rx断开时，依然可以通过调节R1使表头指针满偏，再用该欧姆表去测量待测电阻，则测量的结果________(填“大于”“小于”或“等于”)待测电阻的真实值．

答案　(1)0.5　(2)∞　越大　(3)大于

解析　(1)根据＋Ig＝0.6 A，解得R0≈0.5 Ω；

(2)满偏时待测电阻为无穷大，待测电阻越大，电流表的示数越大，电流表的指针偏转角度越大；

(3)将表笔与被测电阻Rx断开时，通过调节R1使表头指针满偏，此时E＝IA(RA＋R1＋r)，所以R1＋r＝－RA.

测量待测电阻Rx时电流表的示数为Ix＝，将R1＋r＝－RA

代入可知Ix＝＝＝.

由表达式可以看出电流表的示数与干电池的内阻r无关，与电动势E有关，当E变小时，Ix变大，测量值偏大．

8．实验室中常用指针式多用电表作为测量仪器．

(1)如图甲所示为多用电表原理示意图，虚线框中S为一个单刀多掷开关，通过操作开关，接线柱B可以分别与触点1、2、3接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能，关于此多用电表，下列说法中正确的是________(填选项前面的字母)

A．当S接触点3时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是红表笔

B．当S接触点2时，多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔

C．当S接触点2时，多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔

D．当S接触点1时，多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔

(2)用实验室的多用电表进行某次测量时，指针在表盘的位置如图乙所示：

①若所选挡位为直流10 A挡，则示数为________ A；

②若所选挡位为电阻×100挡，则示数为________ Ω.

(3)用表盘如图乙所示的多用电表正确测量了一个约为150 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约为2 kΩ的电阻，在用红黑表笔接触这个电阻两端之前，请选择以下必须的步骤，并按操作顺序逐一写出步骤的序号________．

A．将红表笔和黑表笔接触

B．把选择开关旋至“×100”位置

C．把选择开关旋至“×1 k”位置

D．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点

(4)某小组的同学发现欧姆表的表盘刻度不均匀，分析在同一个挡位下通过待测电阻的电流I和它的阻值Rx关系，分别画出了如图所示的图像，其中可能正确的是________(填选项下面的字母)

答案　(1)CD　(2)①4.2　②1 900　(3)BAD　(4)AC

解析　(1)当S接触点3时，表头与分压电阻串联，此时多用电表处于测量电压的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故A错误；

当S接触点2时，表头与电源相连，此时多用电表处于测量电阻的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故B错误，C正确；

当S接触点1时，表头与分流电阻并联，此时多用电表处于测量电流的挡位，其中接线柱B接的是黑表笔，故D正确．

(2)由题图乙可知所选挡位为直流10 A挡时，读数为4.2 A，所选挡位为电阻×100挡时，则示数为1 900 Ω.

(3)把选择开关旋至“×100”位置，将红表笔和黑表笔接触，调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点，故实验步骤的顺序为：BAD.

(4)根据闭合电路欧姆定律I＝，则有＝＋，故选A、C.