新教材高考物理一轮复习第9章电路实验14用多用电表测量电学中的物理量课件

这是一份新教材高考物理一轮复习第9章电路实验14用多用电表测量电学中的物理量课件，共58页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，练思维迁移运用，原理图，三种电表改装方法，考题点睛等内容，欢迎下载使用。
一、电流表与电压表的改装1.改装方案
2.校正(1)电压表的校正电路如图甲所示,电流表的校正电路如图乙所示。(2)校正的过程是:先将滑动变阻器的滑片移动到最左端,然后闭合开关,移动滑片,使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到最大量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正。
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。
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)。
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。
四、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)进行实验　　　 　一般不用调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。 会使人体与外接电阻并联(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。
典例1.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。请回答下列问题。(1)使用多用电表粗测电阻时,将选择开关拨至欧姆挡“×10”挡,经正确操作后,指针指在图甲中的a位置,为了使多用电表测量的结果更准确,该同学应该选择欧姆挡　　　　(选填“×1”或“×100”)挡;若经过正确操作,将两表笔接待测电阻两端时,指针指在图甲中的b位置,则待测电阻约为　　　　Ω。 
(2)图乙是该多用电表欧姆挡内部电路示意图,选择“×1k”挡测量某二极管的阻值,指针指在图甲中的c位置,则与A表笔相连的是二极管的　　　　(选填“正极”或“负极”)。 
思维点拨 本题第(3)问涉及欧姆表内电池电动势的变化问题——注意调零后欧姆表内阻变小,要找清对应关系。
(3)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V,内阻为1 Ω进行标度的,若该欧姆表中的表头G满偏电流为1 mA、内阻为10 Ω,变阻器R0的阻值范围为0~3 000 Ω,由于电池老化,当电池电动势下降到1.4 V、内阻增大到5 Ω时,欧姆表仍可调零,则调零后R0接入电路的电阻将变　　　　(选填“大”或“小”),若用重新调零后的此欧姆表测得某待测电阻阻值为900 Ω,则这个待测电阻的真实阻值为　　　　 Ω。 
答案 (1)×1　20　(2)正极　(3)小　840解析 (1)选择开关拨至欧姆挡“×10”挡,由图甲a位置所示可知,指针偏角很大,说明电阻值偏小,这样倍率挡选择较大,则为了使多用电表测量的结果更准确,该同学应该选择欧姆挡“×1”挡;待测电阻为20×1 Ω=20 Ω。(2)该欧姆表的两只表笔中,B表笔内部接电源的正极,在外部电路,电路从B表笔到二极管再到A表笔,指针指在图甲中的c位置,电阻特别大,相当于断路,则二极管是反向接入电路,则B表笔接二极管负极,A表笔接二极管正极。
欧姆表使用“六点注意”(1)电流的流向:使用欧姆挡时,多用电表内部电池的正极接黑表笔,负极接红表笔,从电源外部看,电流从红表笔流入,从黑表笔流出。(2)区分“机械调零”和“欧姆调零”:“机械调零”至表盘刻度左侧“0”位置,调节表盘下边的指针定位螺丝;“欧姆调零”至表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置,调节欧姆调零旋钮。(3)倍率选择:使用欧姆挡测电阻时,表头指针过大或过小均有较大误差,指针偏转角度在 满偏到 满偏之间读数较准确。(4)换挡需重新进行欧姆调零。(5)读数之后要乘以倍率得阻值。(6)电池用久了,电动势变小,内阻变大,使测量结果偏大。
典例2.(2023山东济南二模)某学习小组利用量程为15 V电压表V、电源E和电位器R(相当于最大阻值很大的滑动变阻器),改装成一个能够测量电阻的欧姆表。实验原理图如图甲所示。实验主要步骤如下,请完成有关内容。
(1)按照实验原理图连接电路,先把电位器R的滑片P调到　　　　(选填“a”或“b”)端,将红、黑表笔短接,调节滑片P使电压表满偏。 (2)保持电位器R的滑片P不动,在红、黑表笔间接入电阻箱,调节电阻箱的阻值,当电压表半偏时,电阻箱的示数如图乙所示,读出电阻箱的阻值R0=　　　　Ω。 (3)在红、黑表笔间接入待测电阻,若电压表的示数为U,已知电压表的满偏电压为Um。把电压表的示数标示为待测电阻的阻值Rx,换算公式是Rx=　　　　(用Um、U和R0表示)。 
(4)利用改装好的欧姆表测量人体两手间的电阻。测试者两手分别捏紧红、黑表笔,电压表指针读数如图丙所示,则人体电阻R人=　　　　　 kΩ(结果保留两位有效数字)。 (5)经过一段时间之后,电池的电动势降低,内阻增大,则重新欧姆调零之后,测得的电阻阻值将　　　　(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。 
解析 (1)为防止电压表的电流过大,应先把电位器的阻值调到最大,滑片P应先调到b端。(2)电阻箱的阻值R0=7×1 000 Ω+9×100 Ω+6×10 Ω+8×1 Ω=7 968 Ω。
(4)测量人体两手间的电阻时,电压表指针读数U=3.8 V,
解得R人=23 kΩ。(5)电池的电动势降低,内阻增大,电压表半偏时R0将减小,但计算时仍按照R0=7 968 Ω计算,故测得的电阻阻值将偏大。
1.(2023重庆模拟)某实验小组在练习使用多用电表的实验中,进行了以下探究。
(1)用多用电表测量某元件的电阻:选用欧姆挡“×10”挡进行测量时,发现多用电表指针的偏转角度过大,因此需重新选择　　　　(选填“×1”或“×100”)挡,并需　　　　　　　(填操作过程)后,再次进行测量,若此时多用电表的指针如图甲所示,则测量结果为　　　　Ω。 (2)如图乙所示,电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱,盒内有一只定值电阻和一个二极管,每两个接线柱之间最多连接一个元件。为了探明盒内元件的连接方式,该实验小组用多用电表的欧姆挡进行测量,把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接,测量结果如下表所示。请在图乙中画出“黑盒子”内的电路结构图,并标明定值电阻的阻值。
答案 (1)×1　再次欧姆调零　19　(2)见解析图解析 (1)选用“×10”挡,发现指针偏角太大,说明待测电阻为小电阻,准确测量电阻应换小挡,应把选择开关置于“×1”挡,换挡后要重新欧姆调零,由图示可知,欧姆表示数为19×1 Ω=19 Ω。(2)B、C间电阻与电流方向无关,因此一定是定值电阻,A、C间电阻与电流方向有关,电流从A到C时电阻远小于反向电阻,说明二极管一定直接接在A、C间,且A为正极,黑箱内的电路结构图如图所示。
2.现有一小量程电流表G(表头),满偏电流为30 μA,内阻约为1 000 Ω,把它改装成1 mA、10 mA的两量程电流表。(1)采用如图甲所示电路测量表头的内阻,为提高测量精确度,选用的滑动变阻器为　　　　,电源　　　　(填选项字母代号)。 A.滑动变阻器,最大阻值50 kΩB.滑动变阻器,最大阻值150 kΩC.电源1.5 VD.电源3 V
(2)测量电流表表头的内阻时,闭合S1,断开S2,调节滑动变阻器使电流表指针指在30 μA处;闭合S2,调节电阻箱使电流表指针指在10 μA处,此时电阻箱读数为502 Ω,则电流表表头的内阻为　　　　 Ω,测量值比实际值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 (3)如图乙所示,若将电流表G改装成1 mA、10 mA的两量程电流表,则Ra∶Rb=　　　　。 
答案 (1)B　D　(2)1 004　偏小　(3)1∶9
从上述测量原理可知,S2打开与闭合,近似认为干路中电流不变,前提是R≫Rg,故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大,②R尽可能大。所以,滑动变阻器应选最大阻值较大的,电源应用电动势较大的,故分别选B、D。(2)闭合S2时,R2与电流表G并联,由实验原理可知并联电路的总电流是30 μA,通过电流表电流是10 μA,则通过R2的电流是20 μA,此时电阻箱读数为502 Ω,由并联电路中电流与电阻成反比可知,电流表表头的内阻为1 004 Ω;本实验在并联电阻箱时,总电阻减小,则总电流偏大,故使电流表示数为10 μA时,所测量出的电流表内阻应比其真实内阻偏小。解得Ra∶Rb=1∶9。
3.(2022湖北襄城四模)某物理兴趣小组要组装一个简易的欧姆表,他们设计了如图甲所示的电路,通过控制单刀多掷开关S,可使欧姆表具有“×1”“×10”和“×100”三个倍率的挡位,并使改装后的刻度盘正中央的刻度为15,如图乙所示。所提供的器材规格如下:A.干电池(电动势E=1.5 V,内阻不计)B.电流表G(量程为500 μA,内阻为180 Ω)C.定值电阻R1(阻值为1.8 Ω)D.定值电阻R2、R3E.滑动变阻器R4(0~2 000 Ω,0.5 A)F.滑动变阻器R5(0~1 000 Ω,1.0 A)G.单刀多掷开关一个,红、黑表笔各一支,导线若干
(1)滑动变阻器应选择　　　　(选填“R4”或“R5”)。 (2)电路中定值电阻R2=　　　　 Ω,R3=　　　　 Ω。 (3)(多选)现利用该欧姆表测定一未知电阻Rx的阻值,将开关S接2,经正确操作后,欧姆表的指针位置如图丙所示,为较准确地测定被测电阻的阻值,以下正确且必要的操作是　　　　　　。 A.开关S接1B.开关S接3C.将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的0刻线D.将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R0使指针指在电阻的∞刻线(4)按正确方法测量电阻Rx的阻值,欧姆表示数如图丁所示,则Rx=　　　　Ω(保留两位有效数字)。 
答案 (1)R4　(2)16.2　162　(3)BC　(4)2.2×103
当指针位于中间时,R中=R0+RA,因为欧姆表中间刻度值为15,则针对“×1”“×10”和“×100”三个倍率挡,倍率越大,内阻越大,“×100”倍率挡时内阻R0+RA=1 500 Ω,故滑动变阻器应选择R4。
(2)开关S接1、2、3时的等效电路分别如图所示将R1、R2、R3和电流表G看成1个新的电流表,对应改装后电流表量程分别为100 mA、10 mA和1 mA,根据电流表改装原理可知,开关S分别接1、2、3对应欧姆表倍率挡分别为“×1”“×10”和“×100”,开关S分别接1、2、3时改装后电流表量程分别为100 mA、10 mA和1 mA,接1时有Ig(Rg+R2+R3)=(100 mA-Ig)R1,接2时有Ig(Rg+R3)=(10 mA-Ig)(R1+R2),接3时有IgRg=(1 mA-Ig)(R1+R2+R3),联立可得R2=16.2 Ω,R3=162 Ω。
(3)开关S接2,指针偏角小,说明被测电阻的阻值较大,为准确测量,应换用大量程,开关S应接3,并重新进行欧姆调零,B、C项正确。(4)欧姆表示数为22×100 Ω=2.2×103 Ω。
4.(2022湖南长沙一中模拟)指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
(1)图甲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不同功能。关于此多用电表,下列说法正确的是　　　。(选填选项前面的字母) A.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
(2)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,请选择以下必需的步骤,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.把选择开关旋转到“×100”位置C.把选择开关旋转到“×1 k”位置D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示。①关于该欧姆表,下列说法正确的是　　　　　　　　　。 A.电阻刻度的零位在表盘的左端B.表盘上的电阻刻度是均匀的C.测量前,需要红、黑表笔短接调零D.测量后,应将开关S断开②某同学进行如下操作:当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏。当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为　　　　　　　　(已知电流表的内阻为Rg,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为R)。 
解析 (1)当S接触点1时,电阻与表头并联,则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A正确;当S接触点2时,内部接电源,则多用电表处于测量电阻的挡位,因黑表笔内部接电源的正极,则其中接线柱B接的是黑表笔,故B错误,C正确;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接的是黑表笔,故D错误。(2)用表盘为题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,则必须将选择开关旋转到“×100”位置,然后两表笔短接进行欧姆调零,因此正确步骤顺序是BAD。
(3)①由图丙可知,该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值,电阻刻度的零位置在表盘的左端,由闭合电路欧姆定律可知,表盘上的电阻刻度是不均匀的,测量前,不需要红、黑表笔短接调零,测量后,应将开关S断开,故B、C错误,A、D正确。②当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开,调节可变电阻使电流表满偏,由闭合电路欧姆定律得
5.(2023安徽芜湖高三期末)多用电表是实验室中常用的测量仪器,如图甲所示为多用电表的电路原理图,其中电流表有0.6 A、3 A两个挡位,电压表有3 V、15 V两个挡位,欧姆表有两个挡位。(1)S为选择开关,通过旋动开关S,表笔B可以分别与触点1、2、3、4、5、6接通,从而实现用多用电表测量不同物理量的功能。①图甲中A是　　　　(选填“红”或“黑”)表笔。 ②当S接通触点　　　　(选填“1、2、3、4、5、6”)时,对应多用电表0.6 A挡。 ③若电表内电源电动势E1