江苏版高考物理一轮复习第8章实验13用多用电表测量电学中的物理量课时学案

这是一份江苏版高考物理一轮复习第8章实验13用多用电表测量电学中的物理量课时学案，共11页。
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或倍率。
2．外形如图所示：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。
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．读数
(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。
[题组训练]
1．(多用电表的原理)(2021·江苏省新高考适应性考试)电流表改装成欧姆表的电路如图所示，两表笔直接相连时，指针指在表盘刻度“5”上，两表笔之间接有600 Ω的电阻时，指针指在刻度“1”上。求刻度“3”应标注的电阻值R。
[解析] 两表笔直接相连时，由闭合电路欧姆定律得E＝IgR内
两表笔之间接有600 Ω的电阻时，由闭合电路欧姆定律得E＝eq \f(Ig,5)(R内＋R)
指针指在刻度“3”上时，由闭合电路欧姆定律得
E＝eq \f(3Ig,5)(R内＋R′)
联立解得R′＝100 Ω。
[答案] 100 Ω
2．(电阻的测量)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻(最大阻值为R0m)，Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs＋R0m＜Rm＜Rn)，电流计Ⓖ的内阻为RG(Rs≪RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：
(1)短接①②，将单刀双掷开关S与m接通，电流计Ⓖ示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计Ⓖ示数变为In，则Im________In(填“大于”或“小于”)；
(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为________(填“×1”或“×10”)；
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点(欧姆零点在电流计Ⓖ满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该 ________调节(填“向上”或“向下”)；
(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的eq \f(2,3)；取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计Ⓖ的指针偏转到满偏刻度的eq \f(1,3)，则Rx＝________ Ω。
[解析] (1)在保持电阻R0滑片位置不变的情况下，因Rm＜Rn，开关S由与m接通变为与n接通后，干路电流变小，由并联电路分流性质可知电流计Ⓖ示数变小，故Im大于In。
(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时电路中总电阻较大，中值电阻较大，能接入的待测电阻的阻值也较大，故应该为欧姆表的×10挡位。
(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，电路中的总电阻增大，干路电流减小，为了使电流计满偏，则需增大通过电流计的电流，故调零电阻R0的滑片应该向上调节。
(4)设欧姆表内部等效电阻为R，根据闭合电路欧姆定律有，eq \f(2,3)Ig＝eq \f(E,R＋R1)，eq \f(1,3)Ig＝eq \f(E,R＋Rx)，Ig＝eq \f(E,R)，联立解得Rx＝400Ω。
[答案] (1)大于 (2)×10 (3)向上 (4)400
3．(多用电表内部电阻的测量)多用电表欧姆挡内部电路如图甲所示，某实验小组利用滑动变阻器和毫安表测量某一多用电表“×10”挡内部电源的电动势E，实物电路如图乙。
甲 乙
(1)把多用电表选择旋钮拨到欧姆挡的“×1”位置，将红、黑表笔短接后进行________。
(2)正确连接图乙的电路后，将滑动变阻器的阻值调至最________(选填“大”或“小”)，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，获取几组多用电表的电阻读数和毫安表的电流读数并记录。若某次实验毫安表的电流读数为I，多用电表的示数如图丙所示，则多用电表外部接入电路的电阻(即滑动变阻器的电阻和毫安表的内阻之和)R＝________ Ω。
丙
(3)根据欧姆挡表盘数据，可知多用电表“×1”挡内部电路的总内阻为R0＝________ Ω。
(4)根据实验原理，该电阻挡内部电源的电动势表达式为E＝________(用I、R和R0表示)。
[解析] (1)多用电表在测量电阻时，每次换挡后均应进行欧姆调零。
(2)为了保护电表的安全，开始时滑动变阻器应调至最大；由题图丙可知，指针读数为40，挡位取×1，则读数为40×1 Ω＝40 Ω。
(3)当内外电阻相等时，指针恰指在中间位置，即30 Ω，此值即为欧姆表内部电路的总电阻。
(4)由闭合电路的欧姆定律可知：电动势E＝I(R＋R0)。
[答案] (1)欧姆调零 (2)大 40 (3)30
(4)I(R＋R0)
实验拓展创新
(对应学生用书第219页)
用多用电表检测电路故障
1．电流挡检测：将多用电表串联在电路中，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：将多用电表与部分电路并联，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。
[题组训练]
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，导线及其接触完好，维修人员使用已调好的多用电表直流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)。
乙
(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电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)。
[解析] (1)50 V量程的直流电压表，最小刻度为1 V，要估读到下一位，所以读数为11.3 V；电压表的读数接近电源的电动势，说明蓄电池正常。
(2)红表笔接b点，断开开关时，指针不偏转说明电路是断路，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同可判断出是小灯断路。
[答案] (1)11.3(11.4～11.5均可) 蓄电池 (2)小灯
2．(2023·南通模拟)如图是某同学连接的实验电路实物图。若L1、L2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查：
(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是( )
A．0～2.5 V B．0～10 V
C．0～50 V D．0～250 V
(2)该同学的测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(填“a”或“b”)。根据测试结果，可以判定故障是( )
A．灯L1短路 B．灯L2短路
C．cd段断路 D．df段断路
表1
(3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是( )
A．灯L1断路
B．灯L2断路
C．灯L1、灯L2都断路
D．de段断路
表2
[解析] (1)四节干电池的总电动势为6 V，应用多用电表的直流电压的10 V挡测量，故选B。
(2)在测试a、b间直流电压时，因为电流必须从多用电表红表笔流入，所以红表笔应当接触a。
A项，若灯L1短路，L1灯不亮，而L2灯亮，与题不符，故A错误；B项，若灯L2短路，L2灯不亮，而L1灯亮，与题不符，故B错误；C项，cd段断路，则d、f间没有电压，无示数，故C错误；D项，df段断路时，电路中无电流，两灯泡都不亮，a、b和d、f间有电压，c、d间无电压，与题相符，故D正确。
(3)欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。
[答案] (1)B (2)a D (3)D
用多用电表探索黑箱内的电学元件
1．晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示。
甲 乙 丙
2．晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向)。当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示。
3．将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极。
[题组训练]
1.如图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请画出黑箱内的电路结构。
[解析]
先由二极管反向截止的性质分析，由表可知，接B、C和C、B时测量结果不同，故在B、C间一定有二极管存在；同理可知在A、C间也有二极管存在，并且A、C间的正向电阻大于B、C之间，说明A、C间包含电阻；而接A、B和B、A时电阻不变，故说明A、B间只有电阻，B、C间接二极管。所以黑箱内的结构如图所示。
[答案] 见解析图
2．(2023·南京高三开学考试)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
(1)如图甲所示为某同学设计的多用电表的原理示意图。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________。
A．A接的是红表笔，B接的是黑表笔
B．当S接1，是电压表
C．当S接2，是欧姆表
D．当S接3，是电流表
甲 乙
(2)用实验室原有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。若所选挡位为“直流10 mA”挡，则表盘示数为________ mA；若所选挡位为“直流50 V”挡，则表盘示数为________ V。
(3)用表盘为图乙所示的多用电表正确测量了一个约15 Ω的电阻后，需要继续测量一个阻值约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，并按操作顺序写出步骤的序号________。
A．调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
B．把选择开关旋转到“×100”位置
C．把选择开关旋转到“×1 k”位置
D．将红表笔和黑表笔接触
(4)黑箱中有一个二极管，还有两个阻值均为1 kΩ的电阻，它们与黑箱的接线柱1、2、3接成电路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行三次测量，得到的数据如表所示，则黑箱中的线路可能是图丙中的________。
A B
C D
丙
[解析] (1)考查多用电表原理及接线问题：红表笔与内接电源的负极相连，所以A接的是红表笔，B接的是黑表笔，故A正确；当S接1，表头与R1并联，所以改装的是电流表，故B错误；当S接2，与内接电源相接，所以是欧姆表，故C正确；当S接3，与电阻R3串联，所以是电压表，故D错误；故选AC。
(2)用实验室原有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。若所选挡位为“直流10 mA”挡，根据电流表量程和分度值确定为4.8 mA；若所选挡位为“直流50 V”挡，根据量程和最小分度确定电压的示数为24.0 V。
(3)考查欧姆表的使用方法：先根据估值选择合适的倍率，将选择开关旋到“×1 k”位置，再欧姆调零，红黑表笔短接，之后调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点，最后进行测量。故顺序是BDA。
(4)黑箱中有一个二极管，还有两个阻值均为1 kΩ的电阻，用多用电表测试时，黑表笔触点相当于正极，红表笔相当于负极，接1、2时，示数很小，只能是二极管正向接入。接1、3时，读数只有0.5 kΩ，只能是两个1 kΩ电阻并联。接2、1时读数为2 kΩ，只能是两个1 kΩ电阻串联。结合电路图符合上述情况的只有C图，故选C。
[答案] (1)AC (2)4.8(4.9也正确)24.0
(3)BDA (4)C
测试点
a、b
c、d
d、f
电压表示数情况
有示数
无示数
有示数
测试点
c、d
d、e
e、f
指针偏转情况
红表笔
A
A
B
C
C
B
黑表笔
B
C
C
B
A
A
阻值/Ω
100
150
50
2 000
2 100
100
黑笔触点
1
1
2
红笔触点
2
3
1
表头读数
很小
0.5 kΩ
2 kΩ