第十章恒定电流第54课时练习使用多用电表2025高考物理二轮专题

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【典例1】　（2022·湖南高考12题）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○G 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○G 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○G 示数变为In，则Im In（选填“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 （选填 “×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○G 满偏刻度处）时，调零电阻R0的滑片应该 ⁠ 调节（选填“向上”或“向下”）。
第（2）问判断欧姆表的挡位时，应根据欧姆表的中值电阻的大 小判断：欧姆表内部电路的总电阻越大，中值电阻越大，对应 的挡位（倍率）越大。
第（4）问求解Rx：应用闭合电路的欧姆定律建立方程时，根据 上面的电路原理图，要特别注意分别进行欧姆调零、接入R1、 接入Rx时电流计G的示数不等于干路中的电流。
考法二　利用多用电表测电阻【典例2】　小明同学练习使用多用电表测电阻：
（1）如图甲所示，请根据下列步骤完成电阻测量：
①旋动 （填“S”或“T”），使指针对准电流的“0” 刻线。
②将K旋转到电阻挡“×10”的位置。
③将红、黑表笔短接，旋动 （填“S”或“T”），使指针 对准电阻的 （填“0”或“∞”）刻线。
④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过大。为 了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步 骤，并按 的顺序进行操作，再完成读数测量。
解析：①S为机械调零旋钮，测量前应旋动部件S，使指针指在“0”刻度线；③欧姆调零时，应旋动部件T，使指针对准电阻的“0刻线”；④欧姆表指针偏转角度较大，说明所选挡位太大，应该换小挡位进行测量，应将旋转开关K置于电阻挡“×1”的位置，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理的实 验步骤是BDC；
（2）正确操作后，读数如图乙所示，则阻值为 Ω。
解析：由题图乙可知，被测电阻为19.0 Ω；
（3）若欧姆表内用一个新电池（电动势为1.5 V，内阻较小），测得 该电阻读数为R；然后更换另外品牌的新电池（电动势为1.5 V，内阻较大），欧姆表调零后测得该电阻读数为R'，两次测量 值R与R'相比，正确的是 ⁠。
解析：由欧姆表的结构可知，电源的内阻的变化，可以通过调零 电阻的阻值的变化来抵消，两次的测量值是相等的，B、C、D 错误，A正确。
考法三　利用多用电表检测二极管【典例3】　钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用 多用电表进行一些测量。钱华在高中物理课堂上学习了多用电表 的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二 极管的负极。
（1）钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开 关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过 之后，他把红 表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚 上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互 换以后，发现二极管不发光，这说明二极管的负极是 ⁠ （选填“长管脚”或“短管脚”）所连接的一极。
解析：在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极。
（2）钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然 后又依次用电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、 “×1 k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量，他发现 二极管发光的亮度越来越 （选填“大”或“小”），请 帮助他分析一下具体的原因： ⁠。
【规律总结】　用多用电表检测二极管的正、反向电阻（1）二极管①结构：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示， 左端为正极，右端为负极。
②特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反 向电压时电阻很大。
（2）用欧姆挡判断二极管的正负极将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑 表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极（如图 甲）；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负 极，红表笔接触二极管的正极（如图乙）。
考法一　利用多用电表判断电路故障
【典例4】　某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电 路如下图甲所示。闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R0，灯泡都 不亮，电流表无示数，他们判断电路可能出现故障。经小组讨论后， 他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路。已知保护电阻R＝15 Ω， 电流表量程为0～50 mA。操作步骤如下：
①将多用电表挡位调到欧姆×1挡，再将红、黑表笔短接，进行欧 姆调零；
②断开图甲电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电 表的指针不偏转；
③将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；
④将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R0＝20 Ω时，多用电表示 数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示。
回答下列问题：（1）图丙中的多用电表示数为 Ω；图丁中的电流表示数 为 mA。
解析：欧姆表的示数为24×1 Ω＝24 Ω，电流表的最小分度是1 mA，需估读到0.1 mA，所以题图丁中的电流表示数为38.0mA。
（2）操作步骤④中，多用电表红表笔应接 （选填“c”或 “e”）点。
解析：根据电流必须从电流表的正接线柱流入，电流从欧 姆表的红表笔流入，黑表笔流出，电路中电流表在e端为负极， 即电流经过电流表的方向为d→e，则操作步骤④中，多用电表 黑表笔应接c点，红表笔应接e点。
（3）电路的故障可能是 ⁠。
解析：将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指 针不偏转，说明a、c间有断路。将多用电表两表笔分别接在b、 c上，多用电表的示数不为零，所以电路的故障是灯泡断路。
（4）根据以上实验得出的数据，同学们还计算出多用电表内部电源 的电动势E'＝ V（结果保留3位有效数字）。
用多用电表的欧姆挡来检测电路故障。
闭合电路的欧姆定律、欧姆表的特性。
根据多用电表欧姆挡位示数特点判断故障的种类。
考法二　利用多用电表探测“电学黑箱”【典例5】　“黑箱”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电 学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。为了探明盒内元件 的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：第一步：用电压挡，对任意两接线柱正、反向测量，指针不发生 偏转；第二步：用电阻“×100 Ω”挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指 针偏转情况如下图1所示。
（1）第一步测量结果表明盒内 ⁠。
解析：使用电压挡进行测量，目的是看盒内是否有电源， 由于指针不发生偏转，因此盒内不存在电源。
（2）图2标出了图1甲和乙中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值 是 Ω；图3标出了图1丙中欧姆表指针所指的位置，其 对应的阻值是 Ω。
解析：使用欧姆表读数时注意其零刻度在右侧，读出数据 然后乘以挡位倍率即为所测电阻阻值。所以题图2示数为12×100 Ω＝1 200 Ω，题图3读数为5×100 Ω＝500 Ω。
（3）请在图4的接线柱间，用电路图符号画出盒内的元件及连接 情况。
①实验目的是什么？用多用电表探测“电学黑箱”内部的电路结构。②实验原理是什么？闭合电路的欧姆定律、二极管的单向导电性。③怎样处理数据？根据多用电表的挡位和示数特点判断连接的元件种类及连接 情况。
解析：使用欧姆挡进行测量时，注意黑表 笔是和内部电源的正极相连的，观察题图1中的 甲、乙可知，在测量b、c之间的电阻时，对两个 接线柱进行正反测量，其阻值相同，说明b、c之 间接有一个定值电阻；观察题图1中的丙、丁可知，在测量a、c之间电阻时，黑表笔接c时电阻很小，接a时电阻很大，说明a、c之间有二极管，而且c应该接二极管的正极；观察题图1中的戊可知，黑表笔接b时电阻比丙中黑表笔接c时电阻大，说明了a、c、b之间串联了二极管和电阻两个元件，由题图1己可知，a、b之间电阻无穷大，故盒内元件的连接如图所示。
【规律总结】利用多用电表探测黑箱内的电学元件的方法
巧学 妙解 应用
1. 图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中电动势E ＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω；R1＝1 200 Ω，R2、R3、R4是电阻箱；电阻 箱R2和R3的最大阻值都为999.99 Ω；电阻箱R4的最大阻值9 999 Ω； 电流表G的满偏电流为1 mA，内阻为Rg＝150 Ω。S为换挡开关，该 多用电表有2个挡位，“×1”和“×10”两种倍率。开关一个， 红、黑表笔各1支，导线若干
（1）该实验小组按图（a）正确连接好电路。当开关S断开时，将 红、黑表笔短接，调节电阻箱R2＝ Ω，使电流表达 到满偏，此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻R内，则R内 ＝ Ω，欧姆表的倍率是 （填“×1”或 “×10”）。
（2）闭合开关S：第一步：调节电阻箱R2和R3，当R2＝ ⁠Ω 且R3＝ Ω时，将红、黑表笔短接，电流表再次满偏；
第二步：在红、黑表笔间接入电阻箱R4，调节R4，当电流表 指针指向图（b）所示的位置时，对应的欧姆表的刻度值 为 Ω。
2. 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。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个挡位分别为直流电压1 V挡和5 V挡、直流电流1 mA挡和2.5 mA挡、欧姆×100 Ω挡。改装多用表表盘如图（b）所示。
（1）测量时，接线柱A接的是 （填“红”或“黑”）表笔； 若开关B端与触点“1”相连，则此时多用电表的挡位为 ⁠ 挡，若开关B端与触点“5”相连，则此时多用电表的挡 位为 挡。（挡位填写要求具体到量程）
解析：根据欧姆表内部结构可知，黑笔接电源正极，红 笔接电源负极，所以与A接线柱相连的是黑表笔；若开关B端是与“1”相连的，则此时应为量程较大的电流 表，所以多用电表的挡位为2.5 mA；若开关B端与触点“5”相连，则此时应为量程较大的电压 表，所以多用电表的挡位为5 V。
（2）若开关B端与触点“1”相连，进行相关测量时，多用电表指 针指示位置如图（b）所示，则此时多用电表的读数为 ⁠ ⁠。
解析：此时多用电表的读数为1.50 mA。
（4）若电池E由于长时间使用后，电动势由1.5 V下降到1.2 V，但 仍可调零。用重新调零后的欧姆表测得某待测电阻阻值为500 Ω，则这个待测电阻阻值的真实值为 Ω。
3. 在“练习使用多用电表”的实验中：（1）在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔接触 点的电势 （填“高”或“低”）。
解析：欧姆表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑 表笔与欧姆表内置电源正极相连接，在测量小灯泡的电阻 时，红表笔接触点的电势比黑表笔接触点的电势低。
（2）某同学把选择开关调到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，发现 无法调零，则他应 ⁠。
解析：把选择开关调到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，无法调零，可能是多用电表没有进行机械调零造成的，可以先用螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零，然后再进行欧姆调零，故选B。
（3）在用多用电表进行测量时，指针的位置如图所示，若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位，请写出对应指针读数。
解析：多用电表选择直流电压10 V挡，由图示可知，其 分度值为0.2 V，示数为3.6 V；选择开关置于电阻“×10” 挡，由图示表盘可知，其示数为26×10 Ω＝260 Ω。
（4）小徐同学要进行二极管正反向电阻测量实验，他可选用以下 器件中的 。（填字母）
解析：由图示可知，A是电容器，B是二极管，C是电 阻，因此可以选择B进行实验。
4. 某同学利用多用电表的欧姆挡进行实验研究。欧姆挡所用电池 的电动势为9 V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在 “×1 k”挡。
（1）该同学用欧姆挡测量某一量程为15 V的电压表内阻。
①指针指在下图甲所示位置，此测量值为 kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 kΩ，测量值与真实值偏差较 大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时 把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的 ⁠侧 （选填“左”或“右”）。
②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻 度线，此时电压表示数为 V（结果保留2位有效数字）。
解析：①指针指在题图甲所示位置，此测量值为25 kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 kΩ，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧。
②进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻 度线，即电压表的内阻等于欧姆表的中值电阻，即电压表的 内阻等于欧姆表的内阻，则此时电压表示数为欧姆表内电源 电动势的一半，即4.5 V。
（2）该同学接着用欧姆挡探测只有一个元件的黑箱，如图乙所 示，当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆 向右边后再摆回最左边刻度线，则该元件可能是 ⁠。
解析：当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆 向右边后再摆回最左边刻度线，即电路接通后电流又逐渐变 为零，则该元件可能是电容器，电路接通后先充电，充电结 束后电路中电流为零，故C正确。
5. 某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0（阻值14 kΩ），滑动变阻器R1（最大阻值1 500 Ω），滑动变阻器R2（最大 阻值500 Ω），电阻箱（0～99 999.9 Ω），干电池（E＝1.5 V，r＝1.5 Ω），红、黑表笔和导线若干。
将图（a）中的实物连线组成欧姆表。欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为 Ω；滑动变阻器选 ⁠（填“R1”或“R2”）。
解析：欧姆表的中值刻度为欧姆表的内阻，即r＋R0＋ RA＋R＝15 kΩ，解得R＝900 Ω。由于滑动变阻器R2的最大阻 值为500 Ω，所以滑动变阻器选R1。
（2）刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图（b）所示。表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为 、 ⁠。
红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向 kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据 测量。若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图（c）所示，则电阻箱接入的阻值为 Ω。
解析：使用欧姆表测量电阻时，首先要进行电阻调零，此时应将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器，使欧姆表指针指在0 kΩ上。电阻箱的阻值为（0.1×0＋1×0＋10×0＋100×0＋1 000×5＋10 000×3）Ω＝35 000.0 Ω。