2020高考物理新创新大一轮复习新课改省份专用讲义：第九章第56课时　用多用电表测量电学中的物理量（实验增分课）

第56课时　用多用电表测量电学中的物理量(实验增分课)

一、实验目的

1．掌握多用电表的使用方法。

2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。

3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件。

二、实验原理

1．转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。

2．表的上部为表盘，用来表示电流、电压和电阻的多种量程。

3．由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，图中的第二行就是直流电流、直流电压和高压交流电压共用的标度。

三、实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个。

谨记部分器材用途

四、实验步骤

1．测量前准备

(1)观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程。

(2)检查多用电表的指针是否停在表盘电流刻度的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零。

(3)将红、黑表笔分别插入“＋”、“－”插孔。

2．直流电压和直流电流的测量

(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。

3．用多用电表测电阻的步骤

(1)调整指针定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。

(2)将选择开关置于欧姆“×1”挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零位置。

(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)选择开关改置欧姆“×100”挡，重新进行欧姆调零。

(5)再将两表笔分别接触阻值为几千欧的定值电阻两端，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，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。

4．探索黑箱内的电学元件

五、数据处理

1．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。

2．测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数方法与电压表、电流表一致。

六、误差分析

1．电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池。

2．欧姆表的表盘刻度不均匀，读数时易带来误差，要注意其左密右疏的特点。

3．由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，尽可能使指针指向表盘的中值刻度附近。

4．测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。

5．读数时的观测易造成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。

七、注意事项

1．使用前要机械调零。注意机械调零和欧姆调零的区别。

2．两表笔在使用时，电流总是“红进黑出”。

3．选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流还是电阻，还要分清是交流还是直流。

4．电压、电流挡为量程范围挡，欧姆挡为倍率挡。

5．刻度线有三条：上为电阻专用，中间为直流电流、直流电压和高压交流电压共用，下为交流2.5 V专用。

6．测电阻时，换挡后要重新欧姆调零。

7．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。

考法一　多用电表读数

1．如图所示为用多用电表测电路中电流的实验，图中多用电表测定的是________(选填“甲电阻”“乙电阻”或“总电阻”)的电流，测得电流的大小是________。

解析：由题图中电路连接情况知，多用电表两表笔与乙电阻串联，故测定的是乙电阻的电流。由题图知选择的电流量程为100 mA，故指针指示读数为50 mA。

答案：乙电阻　50 mA

2．如图所示为一正在测量中的多用电表表盘。

(1)如果是用直流2.5 V挡测量电压，则读数为________V。

(2)如果是用直流5 mA挡测量电流，则读数为________mA。

(3)如果是用欧姆“×100”挡测量电阻，则读数为________Ω。

解析：(1)用多用电表测直流电压、电流时，需根据第二行刻度读数。用直流2.5 V挡时，最小刻度值为 V＝0.05 V，故所测电压U＝0.05×32.2 V＝1.61 V。

(2)用直流5 mA挡时，最小刻度值为 mA＝0.1 mA，故所测电流I＝0.1×32.2 mA＝3.22 mA。

(3)用多用电表测电阻时，需根据第一行刻度读数。由于选用欧姆“×100”挡，故所测电阻R＝8.0×100 Ω＝800.0 Ω。

答案：(1)1.61　(2)3.22　(3)800.0

[规律方法]

(1)用不同的挡位所测的量不同，读数方法不同，精确度的要求也不同。

(2)多用电表虽然只能粗略地测量电阻值，但可以为精确测量电阻时选择器材、设计电路等提供参考。

考法二　原理和操作步骤

3．用多用电表的电阻挡测量阻值约几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮。把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上。

a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上电阻的0刻度，断开两表笔

b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔

c．旋转S使其尖端对准欧姆×1 k挡

d．旋转S使其尖端对准欧姆×100挡

e．旋转S使其尖端对准交流500 V挡，并拔出两表笔

合理顺序为________。

根据如图所示指针位置，可知此被测电阻的阻值约为________Ω。

解析：使用欧姆表的步骤是选挡(根据被测电阻的大概阻值知，应选欧姆×1 k挡)、欧姆调零、测量读数、将选择开关旋到交流电压的最高挡或OFF挡，故正确步骤并按合理顺序排放为c、a、b、e。根据欧姆表读数的规则知读数为30×1 kΩ＝30 kΩ＝3×104 Ω。

答案：cabe　3×104

4．为确定某电子元件的电气特性，进行如下测量。

(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的欧姆挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择________(填“×10”或“×1 k”)倍率的欧姆挡，并____________，再进行测量，多用电表的示数如图甲所示，测量结果为________Ω。

(2)将待测元件(额定电压9 V)、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路如图乙所示。增加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到________(填“直流电压10 V”或“直流电压50 V”)挡。

解析：(1)用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的欧姆挡测量，多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的欧姆挡，并重新欧姆调零后，再进行测量，测量结果为7.0×10 Ω＝70.0 Ω。

(2)要测量该元件完整的伏安特性，滑动变阻器必须采用分压接法，如图所示。

本实验中使用多用电表测电压，该元件的额定电压为9 V，故多用电表的选择开关应调到直流电压10 V挡。

答案：(1)×10　重新欧姆调零　70.0　(2)见解析图　直流电压10 V

[规律方法]

(1)使用欧姆表测电阻时，欧姆表调零是关键的步骤。

(2)使用多用电表，无论是测电阻、电压还是电流，都要让电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表。

[例1]　为了测量某种材料制成的电阻丝Rx的电阻率，提供的器材有：

A．电流表G，内阻Rg＝120 Ω，满偏电流Ig＝6 mA

B．电压表V，量程为6 V

C．螺旋测微器，毫米刻度尺

D．电阻箱R0 (0～99.99 Ω)

E．滑动变阻器R(最大阻值为5 Ω)

F．电池组E(电动势为6 V，内阻约为0.05 Ω)

G．一个开关S和导线若干

(1)用多用电表粗测电阻丝的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，应该换用________(选填“×1”或“×100”)挡，进行一系列正确操作后，指针静止时位置如图甲所示。

(2)把电流表G与电阻箱并联改装成量程为0.6 A的电流表使用，则电阻箱的阻值应调为R0＝________Ω(结果保留三位有效数字)。

(3)为了用改装好的电流表测量电阻丝Rx的阻值，请根据提供的器材和实验需要，将图乙中电路图补画完整。

(4)测得电阻丝的长度为L，电阻丝的直径为d，电路闭合后，调节滑动变阻器的滑片到合适位置，电压表V的示数为U，电流表G的示数为I。请用已知量和测量量的字母符号写出计算电阻率的表达式ρ＝____________。

[三步化“新”为“熟”]

1．本题的实验目的是测定电阻丝的电阻率，涉及到多用电表欧姆挡的使用、电流表的改装和电路设计。

2．根据多用电表内部电路原理，指针偏角越大，被测电阻越小，指针偏角过大，测量不精确，应换用较小的挡位。

3．应用电阻定律和电路的串并联关系，根据测量的物理量，可以得出电阻率的表达式。

[解析]　(1)多用电表电阻刻度不均匀，指针指在电阻刻度中值电阻附近时读数较准，当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大，说明倍率过大，应选择“×1”挡。

(2)将电流表G与电阻箱并联改装成量程为0.6 A的电流表，电流表G的内阻Rg＝120 Ω，满偏电流Ig＝6 mA，因此电阻箱的阻值应调为R0＝＝ Ω≈1.21 Ω。

(3)由题图甲可知，待测电阻阻值为15.0 Ω，因电流表内阻已知，故电流表应采用内接法，滑动变阻器最大阻值为5 Ω，远小于待测电阻阻值，为测多组实验数据，滑动变阻器应采用分压接法，电路图如图所示。

(4)由电阻定律可知，电阻Rx＝ρ＝ρ，则电阻率ρ＝，由U＝Rx＋IRg得Rx＝，电阻率ρ＝。

[答案]　(1)×1　(2)1.21　(3)见解析图　 (4)

[例2]　在练习使用多用电表的实验中：

(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值Rx约为数十千欧的电阻。以下是测量过程中的一些主要实验步骤：

A．将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准刻度盘上电阻的零刻度，然后断开两表笔

B．旋转选择开关至交流电压最大量程处或“OFF”挡，并拔出两表笔

C．旋转选择开关至欧姆“×1 k”挡

D．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值Rx，断开两表笔

以上实验步骤的正确顺序是________(填写步骤前的字母)。

实验中，多用电表的指针位置如图甲所示，则此被测电阻的阻值约为________kΩ。

(2)为了较精确地测量另一定值电阻的阻值Ry，采用图乙所示的电路，电源电压U恒定，电阻箱接入电路的阻值可调且能直接读出。

①用多用电表测电路中的电流，则与a点相连的是多用电表的________(选填“红”或“黑”)表笔。

②闭合开关，多次改变电阻箱阻值R，记录相应的R和多用电表读数I，得到R的关系如图丙所示，则Ry＝________Ω，电源电压U＝________V。

[三步化“新”为“熟”]

1．本题实验目的是用多用电表测电阻，并根据所得数据求出电源电压。

2．根据欧姆定律I＝，可以推出R＝U·－Ry，因此可以画出R图像。

3．研究函数式和图像的关系，由图像纵轴截距的绝对值可得到Ry的值，由图像的斜率可得到电源电压的值。

[解析]　(1)测阻值约为几十千欧的电阻Rx，应选择欧姆“×1 k”挡，然后进行欧姆调零，用欧姆表测待测电阻阻值，读出其示数，最后要把选择开关置于交流电压最大量程处或“OFF”挡，因此合理的实验步骤是C、A、D、B；由题图甲可知，被测电阻阻值为17.0×1 kΩ＝17.0 kΩ。

(2)①电流从红表笔流入多用电表，a点接电源正极，故a点应接多用电表的红表笔。②由题图乙可知，电阻为串联关系，则有：I＝，变形可得：R＝U·－Ry，由题图丙可知，图像中纵轴截距的绝对值为Ry，故Ry＝200 Ω；图像的斜率表示U，故U＝ V＝8 V。

[答案]　(1)CADB　17.0　(2)①红　②200　8

[创新角度归纳]