2025年高考物理二轮复习第九章　电路及其应用 实验十四　用多用电表测量电学中的物理量课件+讲义（教师+学生）+跟踪练习

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一、实验目的1.了解多用电表的构造和工作原理。2.会用多用电表测量电压、电流。3.测量定值电阻和判断二极管的正负极。4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。
二、多用电表的原理与使用1.认识多用电表(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。(2)外形如图1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。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)。
2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流按如图2甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。红表笔接电势高(选填“高”或“低”)的点。
按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。
3.用多用电表测定值电阻的阻值(1)原理
(4)注意事项①表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入”“黑出”。②区分“机械零点”与“欧姆零点”。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指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮。③欧姆表读数时注意乘以相应挡位的倍率。④使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆。⑤测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。⑥测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。
4.用多用电表测二极管的正、反向电阻(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图3所示，左端为正极，右端为负极。
图3特点：当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，当给二极管加反向电压时，它的电阻很大。
(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4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)。
5.探索黑箱内的电学元件
例1 (2024·四川师范大学附属中学模拟)某同学利用一个多用电表(表盘如图5乙所示)测量一个内阻Rg约100 Ω、满偏电流Ig＝100 mA的电流表的内阻，主要步骤如下：
角度　　多用电表的原理与读数
(1)欧姆挡的选择开关拨至倍率________(填“×1”“×10”或“×100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，将多用电表中“黑表笔”接到电流表________(填“A”或“B”)接线柱上，“红表笔”接另一个接线柱。解析　当欧姆表的指针指在中间位置附近时，测量值较为准确，故选择“×10”挡较好；多用电表的黑表笔与内部电源正极连接，与外电路形成闭合回路后，电流从黑表笔流出，红表笔流进，而电流表接入电路要注意“＋”进“－”出，故黑表笔应接电流表的B接线柱上。答案　×10　B　
(2)多用电表表盘中的指针和电流表表盘指针所指位置如图乙、丙所示，该同学读出欧姆表的读数为________Ω，这时电流表的读数为________mA。解析　欧姆表读数等于表盘刻度值×倍率，即欧姆表的读数为120 Ω；电流表的量程是0～100 mA，分度值为2 mA，则示数为40 mA。答案　120　40　
(3)测量结束后，将选择开关拨到OFF挡。(4)通过进一步分析还可得到多用电表内部电池的电动势为________V。解析　由题图乙可知表盘中间刻度为15，又选择倍率为“×10”挡，所以此时多用电表的中值电阻为150 Ω，根据E＝I(R＋R中)得E＝40×10－3×(120＋150) V＝10.8 V。答案　10.8
例2 某物理爱好者设计了一个三挡位(“×1”“×10”“×100”)的欧姆表，其内部结构如图6所示，K为单刀三掷开关，R为调零电阻，R1、R2、R3为定值电阻，表头G的满偏电流为Ig，内阻为Rg，干电池的电动势为E，内阻为r。用此欧姆表测量某待测电阻的阻值，回答下列问题：
角度　　多用电表的原理
(1)欧姆表的两只表笔中，________(选填“a”或“b”)是红表笔。解析　电流从红表笔流进欧姆表，从黑表笔流出欧姆表，欧姆表红表笔与内部电源负极相连，所以图中a是红表笔。答案　a　
(2)当欧姆表的挡位为“×100”时，应将单刀三掷开关K与________(选填“1”“2”或“3”)接通。解析　当开关K拨向1时，回路中满偏电流小，欧姆表内阻大，中值电阻大，能够接入待测电阻的阻值大，倍率较大，即为“×100”挡位。答案　1　
(3)若从“×10”挡位换成“×1”挡位，再进行欧姆调零时，调零电阻R的滑片应该________(选填“向上”或“向下”)调节。解析　从“×10”挡位换成“×1”挡位。即开关K从2拨向3，根据闭合电路欧姆定律有E＝Ig2(R调零2＋r)＋Ig(Rg＋R3)E＝Ig3(R调零3＋r)＋Ig(Rg＋R2＋R3)又Ig2R调零3即调零电阻接入电路的阻值减小，因此滑片向下滑动。答案　向下　
则有Rx＝4 000 Ω。答案　4 000
例3 某同学通过用多用电表测量找到发光二极管的负极。(1)该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。答案　欧姆调零　短管脚　
角度　　使用多用电表判断二极管的正、负极
(2)该同学依次用多用电表电阻挡的“×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(多用电表内部电源电动势不变)，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：____________________________________________。
1.断路故障的检测方法(1)用直流电压挡将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。(2)用直流电流挡将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。(3)用欧姆挡检测将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。
角度　　用多用电表探测电路故障
2.短路故障的检测方法(1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。(2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。
例4 在如图7所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，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 V　　　B.10 VC.50 V　　　D.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
解析　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，则选择开关应置于10 V挡，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。答案　(1)①B　②A　
(2)接着用欧姆表的“×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，某次测量结果如图8所示，读数为________Ω，此时测量的是________间的电阻，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断开　②6　e、f　12.7　温度高时灯丝电阻率大，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灯丝的电阻)解析　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。
例5 如图9所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件(一只定值电阻和一只半导体二极管)，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，小华同学用多用电表进行了如下探测：用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表：
(Ⅰ)在图10虚线框中画出黑箱内的电路结构图。解析　AC与CA间电阻相同，说明AC间是定值电阻，在测量BC之间电阻时，黑表笔接C时电阻很小，接B时电阻很大，说明BC之间有二极管，而且C接二极管的正极，则电路如图所示。
(Ⅱ)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验：(1)如图11所示，将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接，将e与________(选填“A”或“B”)相连，f与________(选填“A”或“B”)相连，A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的阻值大小，读出多组对应的电压表示数，记录为U1。
解析　因为电流从A到B才能正向流过该二极管，且f与电源正极相连，故f接A，e接B。答案　B　A　
1.(2024·广东湛江模拟)某同学将一内阻为425 Ω、量程为0～150 μA的微安表改装为量程为0～1 mA的电流表，再把该电流表改装为一多挡位欧姆表。
图1(1)把该微安表改装为量程为0～1 mA的电流表需要________(填“串联”或“并联”)________Ω的电阻。(2)取一电动势为1.5 V、内阻较小的电源和调节范围足够大的滑动变阻器，与改装所得1 mA的电流表连接成如图1甲所示欧姆表，其中M为________(填“红”或“黑”)表笔，改装表盘后，正确使用该欧姆表测量某电阻的阻值，示数如图乙所示，图乙所测电阻为________Ω。
答案　(1)并联　75　(2)红　1 000解析　(1)增大电流表的量程时，连接的电阻起分流作用，所以需要并联一个电阻；根据并联电路的特点可得IgRg＝(I－Ig)R0，解得R0＝75 Ω。
2.如图2甲所示的黑箱中有两只电学元件，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)探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，应选用多用电表的________挡(选填“直流电压”“直流电流”或“电阻”)。(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。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图丙所示，正反向阻值均相等，则他判断a、b两点间连接了电阻，阻值为____________Ω。
(4)他继续将红表笔接b，黑表笔接c，发现电阻无穷大，于是又将黑表笔接b，红表笔接c，发现电阻比a、b间的电阻更小，于是他判断出b、c间连接了二极管，并且二极管的正极与________点相连。答案　(1)A　(2)直流电压　(3)15　(4)b解析　(1)多用表使用前应机械调零，应调整A。(2)可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，将一表笔接a，另一表笔短暂接b，同时观察指针偏转的情况，判断接点间是否存在电源。
(3)挡位为“×1”挡，根据图丙示数可知r＝15×1 Ω＝15 Ω。(4)二极管正向导通电阻很小，反向电阻无穷大，再根据多用电表欧姆挡内部结构可知，电流从红表笔流入，黑表笔流出，可知二极管的正极与b点相连，负极与c点相连。
3.(1)如图3甲所示，是欧姆表测未知电阻Rx阻值的原理图，电路中电池的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，则电流I与待测电阻的阻值Rx关系式为I＝________(调零电阻接入电路的部分阻值用R0表示)。
(2)I－Rx的关系图像如图乙所示，由图像判断下列说法正确的是________。A.指针偏角越小，测量的误差越小B.欧姆调零是当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流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
(3)用欧姆挡粗测电阻，选用“×10”倍率挡测量，发现指针偏转角度过小，因此需选择________(选填“×1”或“×100”)倍率的挡位，换挡后应重新进行________________(选填“欧姆”或“机械”)调零，测量时多用电表的示数如图丙所示，测量结果为Rx＝________Ω。
解析　(1)根据闭合电路欧姆定律
(3)指针偏转角度过小，说明选择的挡位较小，应该换×100倍率的挡位，换挡后应重新进行欧姆调零。如题图丙所示，测量结果为Rx＝19×100 Ω＝1 900 Ω。
4.(2024·云南昆明一中高三校考)佳佳同学在做“练习使用多用电表”的实验时，进行了如下测量：
(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图4中a所示，该电路两端电压为________V。(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，被测电流的值为________mA。
(3)某欧姆表由于长时间未使用，电源电动势和内阻发生了明显变化，导致无法进行欧姆调零。小佳同学用如图5甲所示的电路来研究其内部的电源情况。实验时选择欧姆表“×1”挡位，已知毫安表的量程为400 mA，内阻约为1 Ω。
图5①在电路连接时，要注意毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的________(填“红”或“黑”)表笔相连；
答案　(1)20.5　(2)6.0　(3)①红　②500　③5　等于解析　(1)测量电路的电压时，选用直流50 V量程，指针位置如图中a所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为1 V，则该电路两端电压为20.5 V。(2)测量电路的电流时，选择开关处在电流“10 mA”挡，指针位置如图中b所示，读数时要读中间的刻度盘，最小刻度为0.2 mA，被测电流的值为6.0 mA。(3)①电流从欧姆表的红表笔流入，从毫安表的“－”接线柱流出，所以毫安表的“－”接线柱要与欧姆表的红表笔相连；
根据实验原理可知并未引入由于电表内阻而产生的系统误差，可知在不考虑实验偶然误差的情况下，电源电动势的测量值等于真实值。
5.(1)用如图6所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。①请将以下测量步骤补充完整：a.旋动部件______，使指针对准电流的“0”刻线。b.将K旋转到电阻挡“×100”的位置。c.将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件________，使指针对准电阻的________(填“0刻线”或“∞刻线”)。
②将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。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。A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置C. 将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准
(2)图7为表头改装欧姆表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。①由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测电阻阻值应为________Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则按上述方式直接改装得到的应是该欧姆表的________挡(填写“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至________V。
③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻，将会导致测量值________(填写“偏大”“偏小”或“无影响”)。
④如图8所示，发光二极管是电子线路中常用的元件，一般作为指示灯使用。其“长脚”为正极，“短脚”为负极。当电流正向流经发光二极管时(从正极流入)，其电阻较小，可以发光。现利用欧姆表测量发光二极管电阻，发现二极管可以发光，则可知红表笔连接二极管的________(填写“长脚”或“短脚”)。
答案　(1)①a.SC.T　0刻线　②ADC　(2)①10 000　×1 k　②0.03　③无影响　④短脚解析　(1)①a.旋动部件S，进行机械调零，使指针对准电流的“0”刻线。c.将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件T，进行欧姆调零，使指针对准电阻的0刻线。②将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，可知待测电阻阻值较大，应将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置，将两表笔短接，重新进行欧姆调零，将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接进行测量；则进行操作的步骤顺序为ADC。
解得待测电阻阻值为Rx＝10 000 Ω若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则有Rx＝10 000 Ω＝1 000×10 Ω可知改装得到的应是该欧姆表的×1 k挡。