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    2025年高考物理精品教案第十章 恒定电流 实验十三 用多用电表测量电学中的物理量

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    2025年高考物理精品教案第十章 恒定电流 实验十三 用多用电表测量电学中的物理量

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    这是一份2025年高考物理精品教案第十章 恒定电流 实验十三 用多用电表测量电学中的物理量,共16页。

    1.认识多用电表
    (1)外部构造
    (2)内部构造
    如图所示是简化的多用电表电路图,它由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成,其中1、2为电流测量端,3、4为电阻测量端,5、6为电压测量端.测量时,黑表笔B插入“-”插孔,红表笔A插入“+”插孔,并通过转换开关接入需要的测量端.使用时,电路只有一部分起作用.
    2.多用电表的使用
    在使用多用电表之前,要先进行[1] 机械调零 ,并将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔(保证电流从红表笔进入多用电表,从黑表笔流出多用电表).
    (1)测小灯泡的电压和电流
    ①按如图甲所示连好电路,将多用电表的选择开关置于直流电压挡,测小灯泡两端的电压.
    ②按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.
    (2)测定值电阻的阻值
    ①机械调零:使用前若指针没有停在左端电流的零刻度处,要用螺丝刀转动指针定位螺丝,使指针指零.
    ②选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其对准欧姆挡的合适倍率.
    ③欧姆调零:将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右端电阻的零刻度处.
    ④测量读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,指针示数乘以倍率即待测电阻的阻值.
    ⑤测另一电阻的阻值时重复②③④.
    ⑥实验完毕后应将选择开关置于[2] OFF 位置或[3] 交流电压最高挡 .
    注意:①选挡后要进行欧姆调零.
    ②换挡后要重新进行欧姆调零.
    ③被测电阻要与电源等其他元件分离,不能用手接触表笔的金属杆.
    ④指针稳定后才能读数,被测电阻的阻值等于指针示数乘以倍率.
    ⑤使用后,要将两表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”位置或交流电压最高挡,若长期不用,应将电池取出.
    ⑥选择倍率时,应使指针尽可能指在中央刻度线附近.
    (3)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,它的符号如图所示,左端为正极,右端为负极.
    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
    将多用电表的欧姆挡进行欧姆调零之后,若多用电表的指针偏角很大,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);若多用电表的指针偏角很小,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).
    (4)探索黑箱内的电学元件
    3.欧姆表原理
    (1)构造:欧姆表由电流表、电池、可调电阻R1和红、黑表笔组成.
    (2)工作原理:由闭合电路欧姆定律得Ix=[4]ERg+r+R1+Rx,可知Rx与电流Ix一一对应.
    (3)电阻刻度的标定:红、黑表笔直接接触时(相当于被测电阻Rx=0),调节可调电阻R1,使Ix=Ig,电流表的指针达到满偏.
    ①当Ix=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”.
    ②当Ix=0时,Rx→∞,在Ix=0处标为“∞”.
    ③当Ix=Ig2时,Rx=[5] RΩ ,此时电阻Rx等于欧姆表的内阻RΩ,也叫中值电阻.
    (4)电源极性:红表笔接内部电源的[6] 负极 ,黑表笔接内部电源的[7] 正极 .
    (5)欧姆表测量电阻的实验误差

    命题点1 教材基础实验
    1.[多用电表的原理及读数]图甲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;表头G的满偏电流为250μA,内阻为480Ω.虚线框内为换挡开关,A端和B端分别与两表笔相连.该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压1V挡和5V挡,直流电流1mA挡和2.5mA挡,欧姆“×100”挡.
    图甲 图乙
    (1)图甲中的A端与 黑 (选填“红”或“黑”)表笔相连接.
    (2)关于R6的使用,下列说法正确的是 B (填正确答案标号).
    A.在使用多用电表之前,调整R6使电表的指针指在表盘左端电流为“0”的位置
    B.使用欧姆挡时,先将两表笔短接,调整R6使电表指针指在表盘右端电阻为“0”的位置
    C.使用电流挡时,调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大的位置
    (3)根据题给条件可得R1+R2= 160 Ω,R4= 880 Ω.
    (4)某次测量时该多用电表的指针位置如图乙所示.若此时B端是与“1”相连的,则多用电表的读数为 1.47mA(1.46~1.49mA均可) ;若此时B端是与“3”相连的,则读数为 1.10×103Ω ;若此时B端是与“5”相连的,则读数为 2.94V(2.92~2.98V均可) .(结果均保留3位有效数字)
    解析 (1)A端与电池正极相连,电流从A端流出,故A端与黑表笔相连.
    (2)使用多用电表前,应进行机械调零,即应调整指针定位螺丝,使指针指在表盘左端电流为“0”的位置,与R6无关,选项A错误;使用欧姆挡时,需要将红、黑表笔短接,使电表指针指在表盘右端电阻为“0”的位置,B正确;使用电流挡时,B端与“1”或“2”相连,与R6无关,C错误.
    (3)B端与“1”“2”相连时,该多用电表的挡位分别为直流2.5mA挡、直流1mA挡,如图1所示,由电表的改装原理可知,B端与“2”相连时,有I2=IG+IGrGR1+R2,解得R1+R2=160Ω;B端与“4”相连时,如图2所示,多用电表为直流电压1V挡,表头与R1+R2并联后此部分的总电阻为R0=IGrGI2=120Ω,R4=U4I2-R0=880Ω.
    (4)B端与“1”相连时,电表读数为1.47mA;B端与“3”相连时,多用电表为欧姆“×100”挡,读数为11.0×100Ω=1.10×103Ω;B端与“5”相连时,多用电表为直流电压5V挡,读数为147250×5V=2.94V.

    图1 图2
    2.[多用电表的使用及读数/2023北京海淀区模拟]同学们用多用电表来进行如下实验:

    图甲 图乙
    图丙
    (1)图甲所示为一正在进行测量的多用电表表盘,指针如实线所示.如果用电阻“×100”挡测量,则读数为 600 Ω;如果用“直流10V”挡测量,则读数为 7.0 V.
    (2)甲同学利用多用电表测量电阻.他用电阻“×100”挡测量时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,操作顺序为 ADC (填写选项前的字母).
    A.将选择开关旋转到电阻“×1k”挡的位置
    B.将选择开关旋转到电阻“×10”挡的位置
    C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量
    D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向电阻零刻度线处
    (3)乙同学用已调好的多用电表电阻“×100”挡来探测一只完好的二极管的正、负极.当两表笔分别接二极管的正、负极时,发现表针指在如图甲中的虚线位置,此时红表笔接触的是二极管的 正 (选填“正”或“负”)极.
    (4)丙同学按图乙所示电路图连接元件,已知电源电动势约为1.5V,闭合开关S后,发现A、B灯都不亮.该同学在断开开关S的情况下,先用多用电表的电阻挡检查电路故障,检查结果如表所示;之后该同学将开关闭合,又用多用电表的电压挡去检测电路故障,对于接不同位置时电压表的示数,下列结果可能正确的是 B .
    A.Ubf=1.0VB.Ube=1.4V
    C.Ubd=1.0VD.Ude=0
    (5)丙同学注意到多用电表电阻的刻度线是不均匀的,而直流电流、直流电压的刻度线是均匀的.他在课本上查阅到多用电表电阻挡的电路示意图,如图丙所示.请根据电阻挡的电路示意图,结合所学知识分析电阻的刻度线不均匀的原因: 欧姆调零时,将两表笔短接,则有Ig=ERg+r+R1.测电阻Rx时,根据闭合电路欧姆定律可得I=ERg+r+R1+Rx.故有Rx=EI-(Rg+r+R1)=EI-EIg.由此可知待测电阻Rx与I不是线性关系,故电阻的刻度线不均匀. .
    解析 (1)由题图甲中的指针位置可知,如果用电阻“×100”挡测量,则读数为6×100Ω=600Ω;如果用“直流10V”挡测量,分度值为0.2V,因此电压表读数为7.0V
    【小妙招】读数时先看题目中量程,再根据图中标度读数,此题中“直流10V”挡应依据中间一排刻度的第三排标度读数..
    (2)用电阻“×100”挡测量时发现指针偏转角度过小,说明指针所指示数很大,根据电
    【敲黑板】用电阻挡测量时,指针未偏转时指在“∞”处,故“指针偏转角度过小”即“指针指示值过大,所选倍率过小”.
    阻的测量值=指针所指示数×倍率可知,要减小指针所指示数,必须增大倍率,为了得到比较准确的测量结果,将选择开关旋转到电阻“×1k”挡的位置,将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向电阻零刻度线处,将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量,故操作顺序为:ADC.
    (3)由题图甲中的虚线位置可知,此时二极管的电阻很大,说明测量的是二极管的反向电阻,即红表笔接触的是二极管的正极.
    (4)由表格数据可知d、e间断路,则闭合开关后,用多用电表的电压挡去检测电路故障,对于接不同位置时电压表示数,应有Ubf≈1.5V,Ube≈1.5V,Ubd=0,Ude≈1.5V.故选B.
    命题点2 创新设计实验
    3.[自制欧姆表/2024河北邯郸模拟]小西同学自制了一个三挡位(“×1”“×10”“×100”)的欧姆表,其原理图如图所示,R为欧姆调零电阻,R1、R2、R3为定值电阻,且R1+R2+R3=100Ω,电流计G的内阻为Rg=100Ω,满偏电流Ig=500μA,电源电动势E=1.5V,内阻r=5Ω,用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
    (1)将选择开关S与1接通,此时欧姆表的挡位为 ×1 (选填“×1”“×10”或“×100”).
    (2)将选择开关S与3接通时,两表笔、p短接,进行欧姆调零后,R接入电路的有效电阻为 1445 Ω.
    (3)选择“×10”挡位并欧姆调零后,在红、黑表笔间接入待测电阻Rx,稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的13,则Rx= 300 Ω.
    (4)R1= 1 Ω,R2= 9 Ω,R3= 90 Ω.
    解析 (1)电流计G并联的电阻越大,电路中的电流越小,改装后的欧姆表量程越大,将选择开关S与1接通,电流计G并联的电阻最小,改装后的欧姆表量程最小,此时欧姆表的挡位为“×1”.
    (2)根据闭合电路的欧姆定律有E=RgIg+2Ig(R+r),可得接入电路的有效电阻为R=1445Ω.
    (3)选择“×10”挡位并欧姆调零后,有R内=EI'g=1.510×2×500×10-6Ω=150Ω,在红、黑表笔间接入待测电阻Rx,有13I'g=ERx+R内,解得Rx=300Ω.
    (4)接挡位1时,改装的电流表量程为Ig1=100×2×500×10-6A=0.1A,根据电表改装原理有Ig1=Ig+Ig(Rg+R2+R3)R1,接挡位2时,改装的电流表量程为Ig2=10×2×500×10-6A=0.01A,根据电表改装原理有Ig2=Ig+Ig(Rg+R3)R1+R2,解得R1=1Ω,R2=9Ω,R3=90Ω.
    1.[探究电压表内阻对测量结果的影响/2023江苏]小明通过实验探究电压表内阻对测量结果的影响.所用器材有:干电池(电动势约1.5V,内阻不计)2节;两量程电压表(量程0~3V,内阻约3kΩ;量程0~15V,内阻约15kΩ)1个;滑动变阻器(最大阻值50Ω)1个;定值电阻(阻值50Ω)21个;开关1个及导线若干.实验电路如图1所示.
    (1)电压表量程应选用 3V (选填“3V”或“15V”).
    (2)图2为该实验的实物电路(右侧未拍全).先将滑动变阻器的滑片置于如图所示的位置,然后用导线将电池盒上接线柱A与滑动变阻器的接线柱 D (选填“B”“C”“D”)连接,再闭合开关,开始实验.
    图2
    (3)将滑动变阻器滑片移动到合适位置后保持不变,依次测量电路中O与1,2,…,21之间的电压.某次测量时,电压表指针位置如图3所示,其示数为 1.50 V.根据测量数据作出电压U与被测电阻值R的关系图线,如图4中实线所示.
    图4
    (4)在图1所示的电路中,若电源电动势为E,电压表视为理想电压表,滑动变阻器接入的阻值为R1,定值电阻的总阻值为R2,当被测电阻为R时,其两端的电压U= ER1+R2R (用E、R1、R2、R表示),据此作出U-R理论图线如图4中虚线所示.小明发现被测电阻较小或较大时,电压的实测值与理论值相差较小.
    (5)分析可知,当R较小时,U的实测值与理论值相差较小,是因为电压表的分流小,电压表内阻对测量结果影响较小.小明认为,当R较大时,U的实测值与理论值相差较小,也是因为相同的原因.你是否同意他的观点?请简要说明理由. 不同意.当R较小时,电压表的内阻大,分流小;当R较大时,和电压表并联以外的电阻分压很小,电压表是否理想对电压表读数的影响不大.
    解析 (1)由题图2可知两节干电池全部接入电路,则电源电动势约为3V,因此电压表量程选择3V.
    (2)电源正极与D连接,开始时接入电路的电阻最大,且滑动变阻器滑片向右滑动时,电阻减小,因此接线柱A与滑动变阻器的接线柱D连接.
    (3)结合电压表选用的量程可知电压表的读数为1.50V.
    (4)根据闭合电路欧姆定律可得被测电阻R两端的电压U=ER1+R2R.
    2.[自制简易电饭煲+电路故障分析/2022河北]某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图1所示,选用的器材有:限温开关S1(手动将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温度高于103℃时自动断开,之后不能自动闭合);保温开关S2(当锅内温度高于80℃时自动断开,温度低于70℃时自动闭合);电饭煲的框架(结构如图2所示).自备元件有:加热电阻丝R(阻值为60Ω,用于加热煮饭);限流电阻R1和R2(阻值均为1kΩ);指示灯L1和L2(2.5V,0.6W,当电流低于30mA时可视为熄灭);保险丝T.
    图1 图2
    (1)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 CD (多选).
    A.按下S1,L1和L2均发光
    B.当锅内温度高于103℃时,S1自动断开,L1和L2均发光
    C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
    D.当锅内温度低于70℃时,S2自动闭合,L1发光,L2熄灭
    (2)简易电饭煲制作完成后,试用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常.在不增加元件的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件.下列操作步骤的正确顺序是 CABDE (填写各步骤前的字母).
    A.将选择开关旋转到“×100”位置
    B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点
    C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
    D.测量指示灯L1两端的阻值
    E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
    图3 图4
    (3)操作时,将多用电表两表笔与L1两端接触,若指针
    如图3所示,可判断是 L1 断路损坏;若指针如图4所示,可判断是 R1 断路损坏.(用电路中的元件符号表示)
    解析 (1)按下S1,L2被短路,L2不发光,选项A错误;当锅内温度高于103℃时,S1自动断开,S2也断开,
    干路中的电流约为220V1000Ω=0.22A=220mA,L2能发光,但L1支路电流大约为220×601000mA=13.2mA<30mA,故L1不能发光,选项B错误;保温过程中,当锅内温度低于70℃时,S2自动闭合,电阻丝加热,当锅内温度高于80℃时,S2自动断开,电阻丝停止加热,之后重复上述过程,选项C正确;当锅内温度低于70℃时,S2自动闭合,L2被短路,L2不发光,L1中的电流大约为220V1000Ω=0.22A=220mA,发光,选项D正确.
    (2)测量电阻时,先进行机械调零,然后选择测量电阻的挡位,再进行欧姆调零,接着进行测量,测量完毕后,选择开关置于交流电压挡的最高挡或者“OFF”挡,故测量电阻的步骤为CABDE.
    (3)测量L1的电阻,若指针指在如题图3所示的位置,读数约为1070Ω,近似等于R1与R的阻值之和,说明故障为L1断路;若指针指在如题图4所示的位置,说明L1电阻较小,L1正常,结合题述知故障为R1断路.
    3.[测量充电宝的电动势和内阻/2021天津]随着智能手机的广泛应用,充电宝成为手机及时充电的一种重要选择.充电宝可以视为与电池一样的直流电源.一充电宝的电动势约为5V,内阻很小,最大放电电流为2A,某实验小组测定它的电动势和内阻.他们剥开充电宝连接线的外绝缘层,里面有四根导线,红导线为充电宝的正极,黑导线为充电宝的负极,其余两根导线空置不用,另有滑动变阻器R用于改变电路中的电流,定值电阻R0=3Ω,两只数字多用电表M、N,两表均为理想电表,并与开关S连成如图所示电路.
    ①图中测量电流的电表是 N ,测量电压的电表是 M .(均填写字母M或N)
    ②调节滑动变阻器,测得多组I、U数据,记录如下表,其中只有一个数据记录有误,审视记录的数据,可以发现表中第 4 次的记录数据有误.(填测量次数的序号)
    ③电路中接入R0可以达到下列哪个效果. C (填选项前的字母)
    A.使测电流的电表读数变化明显
    B.为了更准确地测量充电宝内阻
    C.避免使充电宝的放电电流过大
    D.减小测量电压的电表分流作用
    解析 ①电表N串联在电路中,测量电路中的电流;电表M一端接在开关上,另一端接在充电宝的负极,闭合开关后相当于并联在电源两端,所以M的作用是测量路端电压.②表格中的电流I不断增大,根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir可知路端电压U不断减小,电压表的示数应该不断减小,所以第4次的记录数据有误.③因为充电宝的内阻很小,所以电阻R0串联在电路中,起保护电路的作用,避免充电宝的放电电流过大损坏电路中的器件,选项C正确.
    4.[探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系/2021重庆]某兴趣小组使用如图1所示电路,探究太阳能电池的输出功率与光照强度及外电路电阻的关系,其中P是电阻箱,R0是阻值为37.9kΩ的定值电阻,E是太阳能电池,是电流表(量程0~100μA,内阻2.10kΩ).
    (1)实验中若电流表的指针位置如图2所示,则电阻箱P两端的电压是 2.48 V.(保留3位有效数字)
    (2)在某光照强度下,测得太阳能电池的输出电压U与电阻箱P的电阻R之间的关系如图3中的曲线①所示.不考虑电流表和电阻R0消耗的功率,由该曲线可知,M点对应的太阳能电池的输出功率是 40.5 mW.(保留3位有效数字)
    图3
    (3)在另一更大光照强度下,测得的U-R关系如图3中的曲线②所示.同样不考虑电流表和电阻R0消耗的功率,与曲线①相比,在电阻R相同的情况下,曲线②中太阳能电池的输出功率 较大 (选填“较小”“较大”),由图像估算曲线②中太阳能电池的最大输出功率约为 108(105~108均正确) mW.(保留3位有效数字)
    解析 (1)根据电流表的读数规则,可知电流表读数是I1=62.0μA=6.20×10-5A.则电阻箱P两端的电压是U1=I1(rg+R0)=6.20×10-5×(2.10+37.9)×103V=2.48V.
    (2)M点对应的电压U2=1.80V,电阻R2=80.0Ω,太阳能电池的输出功率P2=U22R2=4.05×10-2W=40.5mW.
    (3)与曲线①相比,在电阻R相同的情况下,曲线②中太阳能电池的电压较大,由P=U2R可知,曲线②中太阳能电池的输出功率较大.结合曲线②可知,当R=45Ω时对应的电压约为2.2V,此时太阳能电池的输出功率最大为Pm=108mW.

    1.[2021福建]某实验小组使用多用电表和螺旋测微器测量一长度为80.00cm的电阻丝的电阻率,该电阻丝的电阻值为100~200Ω,材料未知.实验过程如下:
    (1)用螺旋测微器测量该电阻丝的直径,示数如图甲所示.该电阻丝的直径为 1.412(1.410~1.414均可) mm.
    图甲 图乙
    (2)对多用电表进行机械调零.
    (3)将多用电表的选择开关旋至 ×10 (选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)倍率的电阻挡.
    (4)将黑、红表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针指在电阻挡的零刻度线.
    (5)将黑、红表笔接在待测电阻丝两端,多用电表的示数如图乙所示.该电阻丝的电阻值为 160 Ω.
    (6)测量完成之后,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关旋到“OFF”位置.
    (7)实验测得的该电阻丝的电阻率为 3.13×10-4(3.12×10-4~3.14×10-4均可) Ω·m(结果保留3位有效数字).
    解析 (1)螺旋测微器的读数是固定刻度读数加上可动刻度读数,所以电阻丝的直径为d=1mm+41.2×0.01mm=1.412mm.
    (3)使用多用电表的电阻挡测电阻时,为了减小误差,应尽可能使指针偏转至刻度盘中央附近,由于该电阻丝的阻值为100~200Ω,而表盘的中央刻度为15,所以应选择“×10”倍率的电阻挡.
    (5)该电阻丝的电阻值为R=16×10Ω=160Ω.
    (7)由电阻定律有R=ρLS=ρ4Lπd2,故该电阻丝的电阻率ρ=πd2R4L=3.14×(1.412×10-3)2×1604×80.00×10-2Ω·m=3.13×10-4Ω·m.
    2.利用实验室的指针式多用电表研究如下问题.
    (1)将多用电表的选择开关调到直流电压挡.如图甲所示,闭合开关,将电压表并联在A、B两点间,电压表示数为U1;并联在A、C两点间,电压表示数也为U1;并联在B、C两点间,电压表示数为零.已知R1、R2阻值相差不大,出现上述情况的原因可能是 AD (填选项前的字母).
    A.AB段断路B.BC段断路
    C.AB段短路D.BC段短路
    (2)将选择开关调到电阻挡“×1k”的位置,将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使表的指针指在表盘 右侧 (选填“左侧”或“右侧”)零刻度线处.将光敏电阻与欧姆表直接相连,通过用手遮挡的方式来改变照射到光敏电阻的光照强弱,在不改变选择开关位置的情况下,欧姆表指针位置发生变化,如图乙所示,由此可判断光照变弱时,该光敏电阻的阻值 变大 (选填“变大”或“变小”).
    (3)如图丙所示是一个简单的欧姆表电路示意图,其中电流表的满偏电流为500μA,内阻为100Ω;电池电动势为1.5V,内阻为1Ω;滑动变阻器R0最大阻值为5000Ω.
    ①调零后测量某定值电阻时,指针指在刻度盘的正中央,则该定值电阻的阻值为 3000 Ω.
    ②使用一段时间后电池老化,电动势下降到1.4V,内阻增大到4Ω,但仍可调零.正确操作后,测量另一个定值电阻,欧姆表读数为300Ω,则这个电阻的阻值应为 280 Ω.
    解析 (1)电压表有示数说明并联部分无短路,串联部分无断路,电压表无示数说明并联部分短路或者串联部分断路.根据题意电压表并联在A、B两点间,电压表示数为U1;并联在A、C两点间,电压表示数也为U1;并联在B、C两点间,电压表的示数为零,则可以判断电路的故障可能是AB段断路,也可能是BC段短路,故选AD.
    (2)将选择开关调到电阻挡“×1k”的位置,将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使表的指针指在表盘电阻挡零刻度线即右侧零刻度线处.由图乙可知,遮挡后电阻变大,由此可判断光照变弱时,该光敏电阻的阻值变大.
    (3)①调零后,欧姆表内阻R内=1.5500×10-6Ω=3000Ω,指针指在刻度盘的正中央,表盘中值电阻等于欧姆表内阻,即R=R内=3000Ω.②电动势变为1.4V,调零后欧姆表内阻R'内=1.4500×10-6Ω=2800Ω,由300Ω对应的电流列出关系式I=1.5V3000Ω+300Ω=1.4V2800Ω+R真,解得R真=280Ω.
    3.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.虚线框中的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 AC (填选项前的字母).
    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.
    图乙
    ①若所选挡位为直流50mA挡,则示数为 22.0(21.8~22.2均可) mA.
    ②若所选挡位为电阻“×10”挡,则示数为 190 Ω.
    ③若所选挡位为电阻“×10”挡,则欧姆表表头的内阻为 150 Ω.
    (3)用表盘为图乙的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2kΩ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: BAD .
    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“×1k”位置
    D.调节欧姆调零旋钮使表针指向欧姆零点
    (4)某小组的同学们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的关系,他们分别画出了如下所示的几种图像,其中可能正确的是 AC .
    A B C D
    (5)图丙为(2)中多用电表电阻挡中某一挡位的原理图,其中电流表的满偏电流Ig=100μA,内阻Rg=100Ω,电池的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,则此时欧姆表为电阻 ×1k 挡(选填“×10”“×100”或“×1k”).
    图丙
    解析 (1)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,因黑表笔接内部电源的正极,则接线柱B接的是黑表笔,B错误,C正确;当S接触点1时,表头与电阻并联,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,A正确;当S接触点3时,表头与电阻串联,则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,D错误.
    (2)①若所选挡位为直流50mA挡,则示数为22.0mA.
    ②若所选挡位为电阻“×10”挡,则示数为19×10Ω=190Ω.
    ③若所选挡位为电阻“×10”挡,则欧姆表表头的内阻等于中值电阻,即为15×10Ω=150Ω.
    (3)用表盘为图乙的多用电表正确测量了一个约15Ω的电阻后,需要继续测量一个阻值约2kΩ的电阻,则选择开关必须换成“×100”挡,然后将两表笔短接,再进行欧姆调零,其正确步骤是BAD.
    (4)根据闭合电路的欧姆定律可知I=ERx+R内,则1I=1ERx+R内E,故选A、C.
    (5)由闭合电路的欧姆定律得,Ig=ER内,即100×10-6A=1.5VR内,解得R内=15kΩ,则此时欧姆表为电阻“×1k”挡.
    4.[电表的改装]学习了欧姆表的原理和使用方法后,小明同学对欧姆表如何实现更换不同测量倍率产生了浓厚的探索兴趣.经过一番探究,他尝试完成了将一表头改装成有三种倍率挡“×1”“×10”“×100”的欧姆表,原理如图甲所示.已知电源电动势为1.5V,内阻约1Ω;灵敏电流计满偏电流为1mA,内阻为99Ω;改装所用定值电阻为R1和R2(R1<R2);滑动变阻器有RA(0~1000Ω)和RB(0~2000Ω)供选择;待测电阻Rx的阻值约200Ω;欧姆表表盘刻度如图乙所示(指针半偏所指刻度为“15”).
    图乙
    (1)要尽可能准确测量待测电阻Rx的阻值,欧姆表挡位开关K应旋转到 2 (选填“1”“2”或“3”).
    (2)改装时用到的定值电阻的阻值R1= 1 Ω,R2= 11 Ω.
    (3)为使欧姆表的三个挡位使用时都能正常欧姆调零,滑动变阻器应选 RB (选填“RA”或“RB”).
    (4)用改装的欧姆表测量待测电阻Rx的阻值,正确操作时欧姆表示数如图乙所示,则待测电阻Rx的阻值为 240 Ω.若表头的实际阻值大于99Ω,则用此表头改装的欧姆表测量值与真实值相比 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“不变”).
    解析 (1)由于欧姆表的工作原理为闭合电路欧姆定律,且有“中值电阻”等于欧姆表内阻,即R中=R内=EIg.当K接3时,电流表量程最小,欧姆表内阻最大,即为“×100”倍率;又因R1<R2,故K接1时,电流表量程最大,对应欧姆表“×1”倍率;K接2时,对应“×10”倍率.因为待测电阻的阻值约200Ω,故选择“×10”倍率的挡位更准确,即开关K应旋转到2.
    (2)由R中=R内=EIg得Ig=ER中,可知K接1时改装后的电流表满偏电流为100mA,其中通过灵敏电流计的电流为1mA,故通过电阻R1的电流为99mA,根据并联电路的电流与电阻成反比的关系可得R1=1Ω;同理,当K接2时改装后的电流表满偏电流为10mA,可得R2=11Ω.
    (3)因为K接3时,电路中的电流最大值为1mA,根据闭合电路欧姆定律可知,滑动变阻器的最大阻值超过1000Ω,所以滑动变阻器选RB.
    (4)指针指示的是“24”,欧姆表挡位为“×10”挡位,故读数为24×10Ω=240Ω.若表头的实际阻值大于99Ω,使用时流过表头的电流会减小,指针偏角小,指针指在欧姆表刻度值更大的刻度处,所以测量值偏大.核心考点
    五年考情
    命题分析预测
    多用电表原理
    2022:湖南T12
    ①考读数:电压挡、电流挡、欧姆表的读数.
    ②考使用:欧姆表的选挡、调零、规范操作等.
    ③考黑箱:用多用电表探测黑箱内的元件.
    多用电表的使用
    2019:全国ⅢT23
    探究项目
    应用挡位
    现象
    电源
    电压挡
    两接线柱正、反接时均无示数,说明无电源
    电阻
    欧姆挡
    两接线柱正、反接时示数相同
    二极管
    欧姆挡
    黑接正、红接负时示数很小,黑接负、红接正时示数很大
    电容器
    欧姆挡
    指针先指向某一小阻值,后逐渐增大到“∞”,且指针摆动越来越慢
    系统误差
    由测量原理Rx=EIx-EIg可知,对于新电池的电动势E,规范操作(先在欧姆挡调零,再测量)时,测量值没有系统误差;但电池用旧后,电动势会减小,虽能正常进行调零,但电阻的测量值将偏大,要及时更换电池
    偶然误差
    欧姆表只能粗略地测量电阻的值.由于电阻的刻度线不均匀,估读时误差较大,因此测量时,要选择恰当的倍率,使测量时指针指在刻度盘的中间附近,以减小测量时的偶然误差
    测试点
    b、f
    b、e
    b、d
    d、e
    多用电表电阻挡示数
    无穷大
    无穷大
    500Ω
    无穷大
    次数
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    电流I/A
    0.299
    0.477
    0.684
    0.877
    1.065
    1.281
    1.516
    电压U/V
    4.970
    4.952
    4.932
    4.942
    4.894
    4.872
    4.848

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