2024届高考物理一轮复习（新教材鲁科版）第十章电路及应用实验十二用多用电表测量电学中的物理量课件

实验十二目标要求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.用多用电表测量电学中的物理量 实验技能储备考点一　教材原型实验考点二　用多用电表判断电路故障内容索引课时精练考点三　探索创新实验 一实验技能储备 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(表笔插入“＋”插孔，表笔插入“－”插孔).红黑 2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于挡，测小灯泡两端的电压.红表笔接电势(填“高”或“低”)的点.按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于挡，测量通过小灯泡的电流.此时电流从色表笔流入电表.直流电压高直流电流红 电路图I与Rx的对应关系相当于待测电阻Rx＝0，调节R使I＝Ig＝，此时指针指在Ig处(RΩ＝Rg＋r＋R)相当于待测电阻Rx＝∞，此时I＝0，指针不偏转待测电阻为Rx，I＝，指针指到某确定位置，此时Rx＝－RΩ3.用多用电表测定值电阻的阻值(1)原理 刻度特点表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧)表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧)表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀(2)注意：①黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”. (3)测量步骤①估测待测电阻阻值，选择合适的量程.②欧姆调零.③将被测电阻接在红黑表笔之间.④读数：指针示数乘以倍率.⑤使用完毕：选择开关置于，长期不用应取出电池.“OFF”挡 (4)注意事项①区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度侧的“0”位置，机械调零对应的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘侧的“0”位置，欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮.②使指针指在中值附近，否则换挡.③测电阻时每换一次挡必须重新.④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断开.欧姆调零电源右左 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，当给二极管加反向电压时电阻.很小很大 (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极，红表笔接触二极管的极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的极，红表笔接触二极管的___极(如图乙).正负负正 5.探索黑箱内的电学元件判断目的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正接时示数很小，反接时示数很大 考点一教材原型实验 考向1多用电表原理及读数例1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；表头的满偏电流为250μA，内阻为480Ω.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个挡位为：直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡. (1)图(a)中的A端与______(填“红”或“黑”)色表笔相连接.黑当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接. (2)关于R6的使用，下列说法正确的是_____(填正确答案标号).A.在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”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“0”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位置B 在使用多用电表之前，调整表头指针定位螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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“0”位置，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误. (3)根据题给条件可得R1＋R2＝_______Ω，R4＝______Ω.160880 当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120Ω，两端电压为0.12V，则R4两端电压为0.88V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4电阻为880Ω. (4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为_________.(结果均保留3位有效数字)1.47mA1.10kΩ2.94V 若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程为2.5mA，读数为1.47mA.若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100Ω＝1.10kΩ.若此时B端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5V，读数为2.94V. 例2(2023·福建厦门市模拟)某物理兴趣小组成员根据现有的实验器材设计了如图所示的欧姆表电路，通过调节开关S，可使欧姆表具有“×1”和“×10”的两种倍率.可用器材如下：A.干电池(电动势E＝1.5V，内阻不计)B.电流表G(满偏电流Ig＝1mA，内阻Rg＝90Ω)C.定值电阻R0(阻值为5.0Ω)D.滑动变阻器R1(最大阻值为150Ω)E.定值电阻Ra、RbG.单刀双掷开关一个，红、黑表笔各一支，导线若干考向2欧姆表的使用 (1)该兴趣小组成员按照如图所示电路图连接好实验电路.当开关S合向___(填“a”或“b”)时，欧姆表的倍率是“×10”倍率.b把虚线框内的电路等效成一个电流表，设当开关S合向a端时，满偏电流为Ia，当开关S合向b端时，满偏电流为Ib，根据串并联电路的特点可知(Ia－Ig)Ra＝Ig(Rg＋Rb)，(Ib－Ig)(Ra＋Rb)＝IgRg可以看出Ia＞Ib，当开关S合向b时，欧姆表的倍率是“×10”倍率. (2)已知欧姆表为“×1”倍率时的中值电阻为15Ω，则定值电阻Ra＝____Ω，Rb＝___Ω.19 (3)将开关S合向b，第一步：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器R1，使电流表电流达到满偏电流.第二步：在红、黑表笔间接入待测电阻Rx，发现电流表指针指向的位置，则待测电阻Rx＝_____Ω.300 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.考向3使用多用电表测量二极管欧姆调零短管脚 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，然后又依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1k”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：___________________.小答案原因见解析 从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I＝可知，通过二极管的电流越来越小，根据P＝I2R可知二极管的亮度越来越小. 考点二用多用电表判断电路故障 例4在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8V0.3A”.合上开关S后，无论怎样移动滑片，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.2.5VB.10VC.50VD.250VB因为电源的电动势大约为6V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应选择10V的量程，故B正确； ②测得c、d间电压约为5.8V，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A测得c、d间电压约为5.8V，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. (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________；断开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. ②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为____Ω，此时测量的是________间电阻，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________________________________________________________________________________________________.6e、f12.7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) 欧姆表的读数为6×1Ω＝6Ω，因为c、d间断路，知测量的是e、f间的电阻.它不等于测量值，原因是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). 考点三探索创新实验 例5(2019·全国卷Ⅲ·23)某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA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15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度.可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500Ω)，电阻箱(0～99999.9Ω)，干电池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，红、黑表笔和导线若干. (1)欧姆表设计将图(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”).答案如图所示900R1 (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______、_____.455 (3)校准红、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.035000.0 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0kΩ处.题图中电阻箱读数为35000.0Ω. 五课时精练 1.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＝15Ω，电流表量程为0～50mA.操作步骤如下：12345 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＝20Ω时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示.12345 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.123452438.0欧姆表的示数为24×1Ω＝24Ω，电流表的最小分度是1mA，需估读到0.1mA，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.12345e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_____.A.灯泡短路B.灯泡断路C.保护电阻R短路D.保护电阻R断路12345B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，还可以计算出多用电表内部电源的电动势E′＝_____V(结果保留三位有效数字).123451.48操作步骤③中多用电表指针正好指在中间刻度，根据欧姆表的中值电阻等于其内阻，知欧姆表的内阻为R欧＝15Ω.根据闭合电路欧姆定律得I＝，又R0＋RmA＝24Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R欧)＝38.0×10－3×(24＋15)V≈1.48V. 2.(2023·福建泉州市质检)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9V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在“×1k”挡.(1)该同学用欧姆挡测量某一量程为15V的电压表内阻.①指针指在图甲所示位置，此测量值为_____kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15kΩ，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”).1234525左 12345指针指在题图甲所示位置，此测量值为25kΩ；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15kΩ，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，此时电压表示数为_____V(结果保留2位有效数字).123454.5 12345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4.5V. (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____.A.电阻B.电感线圈C.电容器D.二极管12345C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. 123453.(2023·福建福州市调研)某兴趣小组利用实验室中器材自制一个具有“×1”和“×10”的两种倍率的欧姆表，电路设计如图甲所示.实验室可用器材有：A.干电池(电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω)B.毫安表(满偏电流Ig＝1mA，内阻rg＝180Ω)C.滑动变阻器R0(最大阻值为200Ω)D.定值电阻R1(阻值为2Ω)E.定值电阻R2(阻值为18Ω)F.单刀双掷开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干 12345(1)根据上述器材和要求，电路中电阻Rx应选定值电阻______(填“R1”或“R2”)；R1 12345将两定值电阻和毫安表看作一个等效电流表，设当开关S合向a端时﹐等效电流表满偏电流为Ia.当开关S合向b端时，等效电流表满偏电流为Ib，根据串联规律可得(Ia－Ig)Rx＝Ig(rg＋Ry)，(Ib－Ig)(Rx＋Ry)＝Igrg由于毫安表内阻为180Ω，若Rx＝R1，Ry＝R2，则有Ia＝100Ig，Ib＝10Ig 12345根据要求自制具有“×1”和“×10”的两种倍率的欧姆表，电路中电阻Rx应选定值电阻R1； 12345(2)用“×10”倍率测量电阻时，开关S应合向___(填“a”或“b”).测量电阻时，毫安表的指针指在图乙所示位置处时被测电阻阻值为______Ω；b150 12345根据串并联电路电流与电阻关系，可以看出Ia>Ib，使用欧姆表，外接电阻越大，通过等效电流表的电流值越小，故用“×10”倍率测量电阻时，选挡开关S应合向b；当开关S合向b时，等效电流表Ib＝10Ig，设欧姆表总的内电阻为R内，由闭合电路欧姆定律得，当毫安表满偏时有E＝IbR内＝10IgR内，解得R内＝150Ω， 12345(3)该欧姆表用久后，电池老化造成电动势减小、内阻增大，但仍能进行欧姆调零，则用其测得的电阻阻值______真实值(选填“大于”“等于”或“小于”).大于 12345设等效电流表的满偏电流为Ig′，电动势减小时，可知，回路中电流减小，指针偏左，对应欧姆表的刻度应该偏大.其测得的电阻阻值大于真实值.可知，欧姆表内阻减小， 4.(2023·福建省模拟)图甲为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图.电流表满偏电流1mA、内阻10Ω；电池电动势1.5V、内阻1Ω；12345 (1)图甲中表笔a为_____色(选填“红”或“黑”).调零电阻R0可能是下面两个滑动变阻器中的____(填选项序号).A.电阻范围0～200ΩB.电阻范围0～2000Ω12345红B根据黑表笔接内部电源的正极，可以判断a为红表笔；当电表满偏时，电表总内阻为R内＝＝1500Ω，所以滑动变阻器应选择B； (2)在进行欧姆调零后，正确使用该多用电表测量某电阻的阻值，电表读数如图乙所示，被测电阻的阻值为______Ω.123451600 12345可以先求欧姆表的中值电阻，当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半，对应的电阻为中值电阻，E＝Ig(R中＋R内)，R中＝R内＝1500Ω，即表盘刻度为15时代表1500Ω，倍率为×100，所以被测电阻的阻值为1600Ω. (3)如图丙所示，某同学利用定值电阻R1给欧姆表增加一挡位“×10”，则定值电阻R1＝____Ω.(结果保留1位小数)123451.1倍率为×10时，中值电阻为150Ω，即内阻为150Ω，由此可知，满偏电流变为原来的10倍，即0.01A,1×10－3×10V＝(0.01－1×10－3)R1，R1＝1.1Ω. (4)若该欧姆表换了一个电动势为1.5V、内阻为10Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果______.(选填“偏大”“偏小”或“准确”)12345准确设电源电动势为E，干路电流为Ig，调零后电表内阻为R内，电表指针指到表盘某处时，电表的电流为I，对应的待测电阻为Rx，根据闭合电路欧姆定律E＝IgR内，E＝I(Rx＋R内)，整理得Rx＝，由于满偏电流相同，电动势相同，指针指相同的位置时电流相同，所以Rx相同，即读数准确. 5.(2023·浙江省模拟)多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为多量程多用电表示意图.12345通过一个单刀多掷开关S，接线柱B可以分别与触点1、2、3、4、5接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能.图中的E是电池的电动势，R3是电池内阻，R6是欧姆调零电阻，A、B分别与黑、红表笔相接.R1、R2、R4、R5都是定值电阻，表头G的满偏电流为20mA，内阻为Rg.已知R1＋R2＝4Rg，R4＝360Ω，R5＝1600Ω. (1)关于此多用电表，下列说法正确的是______；A.图中B是红表笔B.当S接触点1或2时，多用电表处于测量电流的挡位，且接1时的量程比接2时大C.当S接触点3时，多用电表处于测量电阻的挡位，倍率越大，滑动变阻器接入电路的阻值越大D.当S接触点4、5时，多用电表处于测量电压的挡位，且接4比接5时量程大12345ABC (2)该学习小组将“B”端与“3”相接，将A、B表笔短接，调节R6.进行欧姆调零后测量未知电阻.得到通过表头G的电流与被测未知电阻的关系如图乙所示，由此可知多用电表中电池的电动势E＝_____V(计算结果保留三位有效数字).通过分析可知该小组使用多用电表的______(填“×1”“×10”或“×1k”)倍率的欧姆挡进行测量未知电阻.123453.75×10 12345“B”端与“3”相接时，由IgRg＝(I－Ig)(R1＋R2)，R1＋R2＝4Rg，结合题图乙解得R内＝150Ω，E＝3.75V通过分析可知欧姆表中值电阻为150Ω，则该小组使用多用电表的“×10”倍率的欧姆挡进行测量未知电阻. 12345(3)实验小组用多用电表测量电源的电动势和内阻.器材有：待测电源(电动势约为8V),定值电阻R0＝8.0Ω，多用电表一只，电阻箱一只，连接实物如图丙所示，测得并记录多组数据后，得到对应的图，如图丁所示，则内阻r＝______Ω(结果保留三位有效数字).1.00 12345根据题图丁和闭合电路欧姆定律可知结合图像的截距和斜率可知解得r＝1.00Ω.