备考2024届高考物理一轮复习讲义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命题点1教材基础实验

实验十三　用多用电表测量电学中的物理量核心考点五年考情命题分析预测多用电表原理2022：湖南T12①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ⅢT231.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研透高考明确方向命题点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22.[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　.测试点b、fb、eb、dd、e多用电表电阻挡示数无穷大无穷大500Ω无穷大A.Ubf＝1.0VB.Ube＝1.4VC.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.