高考物理实验特训10练习使用多用电表

实验十：练习使用多用电表一、实验目的1．了解多用电表的构造和原理，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．多用电表外部构造(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)表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程．2．多用电表内部结构：多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用．将多用电表的选择开关旋转到电流挡，多用电表内的电流表电路就被接通；选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通．3．欧姆表原理(1)内部电路简化如图所示．(2)根据闭合电路欧姆定律①当红、黑表笔短接时，Ig＝12\n②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝.③当I中＝Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r.4．电流表与电压表的改装表头除能改装为欧姆表外，还能改装为电压表和大量程电流表．如下表名称原理改装原理图量程及电阻R改装电压表串联电阻分压U＝Ig(Rg＋R)所以R＝－Rg大量程电流表并联电阻分流IgRg＝(I－Ig)R所以R＝Rg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。四、实验步骤1．观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程．2．检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．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．4．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．5．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．6．用多用电表测电阻的步骤(1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度．(2)选择开关置于“Ω”挡的“×1”，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔．(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“×10”挡，重新进行欧姆调零．(5)再将两表笔分别接触阻值为几百欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．(6)选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零．(7)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．(8)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．7．研究二极管的单向导电性，利用多用电表的欧姆挡测二极管两个引线间的电阻，确定正负极．12\n8．探索黑箱内的电学元件.判断元件应用挡位现　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电感线圈欧姆挡示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数五、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“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．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，调整的是欧姆挡的调零旋扭．3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联．4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零．5．由于欧姆表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率．6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．7．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．8．如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出．六、误差分析1．测电阻时，刻度线不均匀造成读数误差．2．电池旧了电动势下降，会使电阻测量值偏大．3．欧姆表挡位选择不当，导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差，通常视表盘中间一段刻度范围(大致为R中～4R中)为测量的有效范围．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．12\n考点一　考查多用电表的使用及读数[典例1]　(2022·全国卷Ⅰ)某学生实验小组利用图实101所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：图实101多用电表；电压表：量程5V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值5kΩ；导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔__________，调零点。(2)将图实101中多用电表的红表笔和________(选填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图实102所示，这时电压表的示数如图实103所示。多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V。　　图实102　　　　　　　　　　　　图实103　　(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V。从测量数据可知，电压表的内阻为__________kΩ。(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图实104所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。12\n图实104[答案]　(1)短接(2)1(3)15.0　3.60(4)12.0(5)9.00　15.0[考点总结·要点谨记]1.多用电表测电阻的步骤[对应第(1)题](1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。(2)选择开关置于“Ω”挡的“×1”处，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔，再使指针指向∞。(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“×100”挡，重新进行欧姆调零。(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，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。3.多用电表的读数[对应第(3)题],(1)欧姆表的读数,①为了减小读数误差，指针应指在表盘部分，即中央刻度附近。,②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。,③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。,(2)测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是1、0.1、0.01时要估读到下一位，精确度是2、0.02、5、0.5时，不用估读到下一位考点二　用多用电表探索黑箱内的电学元件[典例2]　(2022·江苏高考)如图实109甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测。12\n图实109(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)在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时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况。(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。测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表。两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路。两表笔接的接点多用电表的示数a，b________Ωa，c10.0Ωb，c15.0Ω[答案]　(1)A(2)短暂(3)5.0　如图[考点总结·要点谨记]12\n2．多用电表的使用技巧与注意事项[对应第(2)题]在试探两点间是否存在电源时，为了防止电流逆向流入电表进而烧毁电表，应进行试触。3．黑箱内电学元件及连接方式的判断[对应第(3)题](1)判断是否存在二极管的方法：观察每对接点间正反向电阻是否相同。(2)两表笔接点为a、b和a、c时，均有示数，说明a点将a、b和a、c间元件连接在一起，且a、b与a、c之间电阻之比为1∶2；b、c间电阻是a、b和a、c间的电阻之和，说明a、b与a、c间接通，b、c间不接通。考点三　用多用电表判断电路故障[典例3]　(2022·重庆高考)某照明电路出现故障，其电路如图实1014所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好。维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。图实1014(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图实1015所示，读数为________V，说明题中________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。　　　　　　　　　　图实1015(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用表指示仍然和图实1015相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。[答案]　(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯[考点总结·要点谨记]1.常见的电路故障[对应题干部分]电路故障一般分为断路和短路两种12\n(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路。若电压表示数不为零，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。2．使用多用电表电压挡判断电路故障[对应第(1)、(2)题](1)断开开关，电压表直接测量电源两端的电压，有示数且接近电源电动势，说明电源正常；(2)红表笔接b点，闭合开关，电压表示数与(1)中相同，说明电路仍然处于断路状态，而开关是闭合的，因此可以确定是小灯发生断路故障。1.用多用电表探测如图10所示黑箱发现：用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，E、F两点间无电压；用欧姆表测量，黑表笔(与电表内部电源的正极相连)接E点，红表笔(与电表内部电源的负极相连)接F点，阻值很小，但反接阻值很大．那么，该黑箱内元件的接法可能是下图中的(　　)图10【答案】B【解析】黑表笔接E、红表笔接F时电阻很小，说明从E到F时二极管正向导通，若反接时电阻很大，则说明从F到E时二极管是反向连接，只有B符合要求．2．(2022·福州模拟)用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图11所示．若多用电表的选择开关处于表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？请填在表格中．图1112\n指针位置选择开关所处挡位读数a直流电流100mA________mA直流电压2.5V________Vb电阻×100________Ω【答案】23.0　0.57　320【解析】在读电压和电流时，要注意估读，而在读电阻时不用估读．3．多用电表表头的示意图如图12所示．在正确操作的情况下：图12(1)若选择开关的位置如a箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．(2)若选择开关的位置如b箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．(3)若选择开关的位置如c箭头所示，则测量的物理量是________，测量结果为________．(4)若选择开关的位置如c箭头所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么接下来的正确操作步骤应该依次为：________，________，________.(5)全部测量结束后，应把选择开关拨到______或者______．(6)无论用多用电表进行何种测量(限于直流)，电流都应该从______色表笔经______插孔流入电表．【答案】(1)直流电压　1.20V(2)直流电流　48mA(3)电阻　1.6kΩ　(4)改用“×1k”倍率　重新欧姆调零　测量　读数(5)OFF挡　交流电压最高挡　(6)红　正4．(2022·潮州质检)(1)用多用电表的欧姆挡测量阻值为几十千欧的电阻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为欧姆挡调零旋钮．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欧姆挡的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12\nc．旋转S使其尖端对准欧姆挡×1kd．旋转S使其尖端对准欧姆挡×100e．旋转S使其尖端对准交流500V挡或OFF挡，并拔出两表笔．将正确步骤按合理的顺序为________．根据图13所示指针位置，此时被测电阻的阻值约为____．图13(2)下述关于用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是(　　)A．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关S拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量B．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果C．测量电路中的某个电阻，应该把该电阻与电路断开D．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零【答案】(1)cabe　30kΩ　(2)AC【解析】(1)题目中要求测量几十千欧的电阻，所以应该选择×1k的欧姆挡，再进行欧姆调零，然后进行测量，最后将S旋至指向交流500V挡或OFF挡，拔出表笔，所以顺序为c、a、b、e，根据欧姆表的读数原理，可以得出欧姆表的读数为30kΩ.(2)指针偏角过大，说明电阻较小，所以应选择倍率较小的挡位，A项正确；电阻的阻值与电流的流向无关，所以红黑表笔接反，不影响测量结果，B项错误；不将被测电阻与外电路断开，流经欧姆表的电流会受影响，影响读数甚至烧毁器材，C项正确；只要不换挡位，就不用重新调零，D项错误．5．(2022·沈阳模拟)某同学利用多用电表做了以下实验：(1)使用多用电表测电阻，他的主要实验步骤如下：①把选择开关扳到“×100”的欧姆挡上；②把表笔插入测试插孔中，先把两根表笔相接触，旋转欧姆调零旋钮，使指针指在电阻刻度的零刻度线上；③把两根表笔分别与某一待测电阻的两端相接，发现这时指针偏转较小；④换用“×10”的欧姆挡，随即记下欧姆数值；⑤把表笔从测试笔插孔中拔出后，就把多用电表放回桌上原处，实验完毕．这个学生在测量时已注意到：待测电阻与其他元件和电源断开，不用手碰表笔的金属杆，那么该学生在实验中有哪些操作是错误的？(三个错误)错误一：____________________________________________________________；12\n错误二：______________________________________________________________；错误三：____________________________________________________________.(2)如图14所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为________Ω；测直流电流时，用的是100mA的量程，指针所示电流值为________mA；测直流电压时，用的是50V量程，则指针所示的电压值为________V.图14【答案】(1)错误一：换用“×10”的欧姆挡，应该换用“×1k”的欧姆挡；错误二：换挡后没有进行欧姆调零；错误三：使用完后没有将选择开关转到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)1700　47　23.5【解析】(1)错误一：在用“×100”挡位置测量时，指针偏转较小，说明所测电阻阻值较大，为了减小读数误差，应使指针向右摆动，所以应该换用“×1k”的欧姆挡位；错误二：换挡后，还要重新进行欧姆调零；错误三：使用多用电表结束后，还要将选择开关转到“OFF”挡或交流电压最高挡．(2)若用“×100”挡测电阻时，指针读数为：17．0×100Ω＝1700Ω若用量程100mA测直流电流时，读数为：4．7×10mA＝47mA若用量程50V测直流电压时，读数为23.5V6．(2022·全国新课标)某学生实验小组利用图甲所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：甲电压表(量程5V，内阻十几千欧)滑动变阻器(最大阻值5kΩ)导线若干回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔____，调零点．12\n(2)将图甲中多用电表的红表笔和________(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端．(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图7乙所示，这时电压表的示数如图7丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图7丁所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.【答案】(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60(4)12.0　(5)9.00　15.0【解析】本题考查的是测量多用电表中电池的电动势和“×1k”挡内部电路的电阻．难度中等．(2)电流从红表笔流入，黑表笔流出，因此红表笔应当接1端．(3)多用电表示数为R＝15.0×1kΩ＝15.0kΩ；电压表示数为U＝3.60V.(4)电压表内阻为此时多用电表示数．即12.0kΩ.(5)多用电表表盘示数为其内阻，即“×1k”挡时内部电路的总电阻为15.0kΩ；则由第(4)问知电动势为E＝4.00V＋×15.0V＝9.00V．12