2021-2022年人教版（2019）高中物理必修三电流重点难点易错点高频考点必刷经典题——电学实验：练习使用多用电表

练习使用多用电表学习目标核心提炼1.了解欧姆表的内部结构和刻度特点，了解多用电表的基本结构，知道多用电表的测量功能。1个电表——多用电表4个测量——测电压、测电流、测电阻、测二极管的正反电阻1个判断——判断箱内元件1个检测——检测电路故障2.通过对欧姆表的讨论，进一步提高应用闭合电路的欧姆定律分析问题的能力，知道欧姆表测量电阻的原理。3.掌握多用电表的使用方法并会正确读数。4.会用多用电表测电压、电流及定值电阻，并会测二极管的正、反电阻。一、实验目的1.掌握多用电表的使用方法。2.会用多用电表测电压、电流及电阻。3.会根据多用电表表盘刻度及指针位置读数。二、实验原理(一)欧姆表的构造及原理。1.内部构造：表头、电源和可变电阻三部分组成。2.原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成。3.测量原理：如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝。改变被测电阻Rx的阻值，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。 图14.内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路欧姆定律知Ig＝，故欧姆表内电阻R内＝＝r＋Rg＋R。(二)多用电表的原理1.用途共用一个表头，可分别测量电压、电流、电阻等物理量。2.最简单的多用电表原理图如图2所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表使用，接通2时，可作为欧姆表使用，接通3时，可作为电压表使用。图23.外形构造如图3所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及量程，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。在不使用时，应把选择开关旋转到OFF挡或交流电压最高挡。图3 思考判断1.欧姆表的内阻是电源内阻、表头内阻和滑动变阻器有效电阻之和。(√)2.欧姆表的红表笔接内部电源的正极。(×)3.多用电表所有刻度线都是均匀的。(×)4.用多用表无论是测电压或是测电流时电流总是从红表笔流入，从黑表笔流出。(√)5.使用多用电表欧姆挡测电阻时，指针摆动角度越大，测量越精准。(×)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.测量电压(1)选择直流电压挡合适的量程。(2)将多用电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高(填“高”或“低”)。2.测量电流(1)选择直流电流挡合适的量程。(2)将被测电路导线卸开一端，把多用表串联在电路中，注意电流应该从红表笔流入电表。3.测电阻(1)将选择开关打在欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。电流从欧姆表的红表笔流入，从黑表笔流出，经过被测量电阻。(2)测量步骤：①选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。②欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”使指针指向“0Ω”。③测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。④实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。4.用多用电表判断二极管的正负极 (1)认识二极管：如图4所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极。特点：电流从正极流入时电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从负极流入时电阻很大(填“很大”或“很小”)。图4(2)多用电表测二极管的正反向电阻①测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。②测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关旋至高(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。五、数据处理1.测电阻时，电阻值等于表针的示数与倍率的乘积。2.如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001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。六、误差分析1.电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。2.欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差。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，使指针指在刻度盘中央附近。七、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”指表盘刻度右侧的“0”位置，调整的是电阻挡的调零旋钮。3.测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。4. 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。5.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，甚至可能会损坏电表。6.多用电表使用完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，如果长期不用时，把表内电池取出。[精典示例]一、欧姆表测电阻原理[例1]如图5所示为欧姆表的原理示意图。其中，电流表的满偏电流为300μA，内阻Rg＝100Ω，调零电阻最大值R＝50kΩ，串联的定值电阻R0＝50Ω，电源电动势E＝1.5V。当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？图5解析　用欧姆表测量电阻时，对电路应用闭合电路欧姆定律，当电流表满偏时有：Ig＝，其中R内为欧姆表的内阻。所以有：R内＝＝Ω＝5.0×103Ω。用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有＝得：Rx＝－R内，故测得的电阻Rx是5.0×103Ω。答案　5.0×103Ω欧姆表的改装实质用均匀的电流反映不均匀的电阻，抓住欧姆调零的表达式和测任意电阻时电流的表达式，进行联立求解，可以求出Rx(即表盘刻度数值)。　　　　　　二、多用电表测电流、电压和电阻的实验操作[例2]在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学连接的电路如图6所示 图6①若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________的电流；②若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是__________的阻值；③若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是__________两端的电压。(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若(　　)A.双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B.测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量C.选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间，则测量值小于25ΩD.欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大解析　(1)①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，电流表与R1串联，此时电流表测得的是通过R1的电流。②切断电路，选择开关尖端对准欧姆挡时，测得的是R1和R2的串联总电阻。③选择开关尖端对准直流电压挡，闭合开关，电阻R1被断路，此时多用电表示数等于电阻R2两端的电压，也等于电源的路端电压。(2)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，应偏小，A错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B错误；选择开关对应“×10”倍率时，指针位于20与30正中间时，测量值应小于250 Ω，C错误；电池使用时间太久，电动势减小，虽然完成调零，但中值电阻偏小，测量时读数将比真实值偏大，D正确。答案　(1)①R1　②R1和R2串联　③R2(或电源)　(2)D三、多用电表的读数[例3]如图7所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“×100”的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则：图7(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1k”)。(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA。(3)当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V。解析　(1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡。(2)选50mA电流挡，则每一大格表示10mA，每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为估读)，指针对应的读数为30.8mA；选择量程为250mA的电流挡，则每一大格表示50mA，每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为估读)，指针对应的读数为154mA。(3)选择10V电压挡，则每一大格表示2V，每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时应为估读)，指针对应的读数为6.2V。答案　(1)1.5×103　×1k　(2)30.8(30.7～30.9都正确)　154　(3)6.2 电表的读数方法在实验中，测量时要按照有效数字的规律来读数，测量仪器的读数规则为测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，具体来讲：(1)最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。(2)最小分度为“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。(3)欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍数。为减小读数误差，指针应指在表盘上靠近中间的部分，否则需要换挡，换挡后，需要重新进行欧姆调零。　　　　　　四、用多用电表检查电路故障[例4]如图8所示是某同学连接的实验实物图，合上开关后，发现A、B灯都不亮。他采用下列两种方法检查故障。图8(1)用多用电表的直流电压挡进行检查；①选择开关应置于下列量程的________挡。(用字母序号表示)。A.2.5VB.10VC.50VD.250V②在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________。(填“a”或“b”)③该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是________。(假设只有下列选项中的某一项故障)测试点a、bc、bc、dd、f电压表示数有示数有示数无示数有示数 A.灯A断路B.灯B短路C.c、d段断路D.d、f段断路(2)用欧姆挡检查：①测试前，应将开关S________(填“断开”或“闭合”)。②测量结果如下表所示，由此可以断定故障是________。测量点c、dd、ee、f指针偏转情况A.灯A断路B.灯B断路C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路解析　(1)①图中电源有四节干电池，电源电动势约为6V，故选择10V的量程较合适，B正确。②当使用电压表分析电路故障时，红表笔应接在高电势处，故接a端。③如果电压表有示数说明电压表两侧与电源相连的电路是完好的，结合测试结果知d、f段断路。(2)①测试前，应将开关断开，避免烧坏电表。②欧姆表右偏说明两接触点之间没有断路，不偏转说明两接触点之间断路，D正确。答案　(1)①B　②a　③D　(2)①断开　②D电路故障检测方法(1)判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断：①如果电压表读数为零，说明可能在和电压表并联的路段之外有断路，或该并联路段内有短路。　　　　　　②如果电压表有示数，说明在和电压表并联的电路之外无断路或该并联路段内无短路。 ③如果电压表示数等于电源电动势——可能和电压表并联的电路间有断路，而该并联路段之外的电路无断路。(2)若用电流表判断，则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程，否则会损害电流表。(3)利用欧姆挡检测时要谨慎，必须确认无电压的情况下使用，而且要将待测元件与电路断开。五、判断箱内元件[例5]如图9所示A、B、C为黑箱上的三个接点，已知任意两个接点间最多接两个元件，可能的元件有电池、电阻和二极管。用多用电表判断黑箱内有无电池，操作方法是：用多用电表的______挡检测，确定黑箱内没有电池。用多用电表的欧姆挡测量各接点的电阻，其结果：黑表笔接B点、红表笔接C点时阻值很小，反接时阻值很大；A、B间正、反接时阻值均为R；黑表笔接A点、红表笔接C点时阻值比AB间阻值R略大。反接时阻值很大。请在图中画出黑箱内一种可能的电路。图9解析　用多用电表判断黑箱内有无电池，操作方法是：用直流电压挡测各对接点间的电压，若任意一组接点间均无电压，则说明黑箱内没有电池；对电阻来说，无论红黑表笔怎样接，电阻值都不变，所以A、B间接有电阻；对二极管来说，正向电阻很小，而反向电阻很大，所以B、C间接有二极管。答案　直流电压　黑箱内元件如图所示　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.(欧姆表的工作原理)(2017·广东梅州月考) 如图10是一个将电流表改装成欧姆表的电路示意图，欧姆表进行调零后表内滑动变阻器的阻值为R，定值电阻为R0，其余电阻忽略不计，对未知电阻Rx进行测量，指针偏转至满刻度一半处，则未知电阻Rx的阻值为(　　)图10A.R＋R0B.2R－R0C.RR0D.4R解析　设电动势为E，满偏电流为Ig，欧姆表调零即待测电阻为零，此时由闭合电路欧姆定律有Ig＝，对未知电阻Rx进行测量，指针偏转至满刻度一半处，由闭合电路欧姆定律得Ig＝，解得Rx＝R＋R0，A正确。答案　A2.(多用表测电阻)(1)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为电阻挡调零旋钮。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电阻挡的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c.旋转S使其尖端对准电阻挡×1kd.旋转S使其尖端对准电阻挡×100e.旋转S使其尖端对准交流500V挡，并拔出两表笔合理顺序为______________。根据如图11所示指针位置，此被测电阻的阻值约为________Ω。图11 (2)(多选)下述关于用多用电表电阻挡测电阻的说法正确的是________。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，都必须重新调零解析　(1)使用欧姆表的步骤是选挡、电阻挡调零、测量读数、将选择开关拨至交流电压的最高挡或OFF挡。根据被测电阻的阻值知，应选×1k挡，根据欧姆表的读数的规则知读数为30×1kΩ＝30kΩ。(2)测量电阻时，若指针偏转过大，说明被测电阻较小，应选用倍率较小的挡位，A项正确；测量时按规定红、黑表笔分别插正、负插孔，但表笔只是两个测量的引线，本身并没有正负，故调换不会影响测量结果，B项错误；根据欧姆表的使用规则，C项正确；使用电阻挡时，换挡后应重新调零，若测量不同电阻，不用换挡则不需要重新调零，D项错误。答案　(1)cabe　30k(或30000)　(2)AC3.(用多用电表检测电路故障)在如图12所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后，发现小灯泡不亮。现用多用电表检查电路故障，需要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点。图12(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡。在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡。(2)在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明________________________________________________________可能有故障。(3)将小灯泡拆离电路，写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。 解析　用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开，在点1和点2已接好的情况下，应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压；点1和点2同时断开时，可以用欧姆挡进行测量。在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源电动势，可知开关或连接点5、6出现故障。把小灯泡拆离电路后，检验小灯泡是否断路可用多用电表的欧姆挡调零后进行测量，如果电阻无穷大，说明灯泡是断路的。答案　(1)电压　欧姆　(2)开关或连接点5、6　(3)①将多用电表挡位调至欧姆挡；②将红、黑表笔相接，检查欧姆挡能否正常工作；③测量小灯泡的电阻，如电阻为无穷大，表明小灯泡有故障。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　基础过关1.(2017·辽宁阜新月考)关于欧姆表及其使用中的问题，下列说法正确的是(　　)A.接欧姆表内电源负极的应是黑表笔B.换挡后，都要重新调节调零电阻，使指针指到欧姆零刻度C.表盘刻度最左边所表示的电阻阻值为零D.表盘上所标明的电阻阻值刻度是均匀的解析　欧姆表内部有电源，与被测电阻组成了闭合回路，为保证电流方向正确，则应是红表笔接内置电源负极，A错误；每次换挡后都必须重新进行短接调零，B正确；表盘刻度最左边表示电流为零，而电阻阻值则为无穷大，C错误；电流I＝，I与Rx不成反比，所以刻度盘上的刻度是不均匀的，左边密右边疏，D错误。答案　B2.(多选)欧姆表的内部电路如图1所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r。下列说法正确的是(　　) 图1A.欧姆表的工作原理是闭合电路欧姆定律B.电路图中左侧的表笔为黑表笔C.欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度D.欧姆表表盘的中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0解析　欧姆表是根据闭合电路欧姆定律制成的，A正确；电流从黑表笔出，红表笔进，B错误；“∞”刻度在刻度盘的左端，C错误；当欧姆表指针指在中间位置时，＝，Ig＝，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中间刻度值为R中＝r＋Rg＋R0，D正确。答案　AD3.用多用电表探测图2所示的黑箱发现：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列选项中的(　　)图2解析　用直流电压挡测量，E、G两点间和F、G两点间均有电压，说明E、G与F、G间可能有电源存在；用欧姆挡测量，因电流从黑表笔出来通过导体再从红表笔进入欧姆表，故若黑表笔接E点红表笔接F点时电阻小，说明电流容易从E通过导体；若黑表笔接F点红表笔接E点时电阻很大，说明电流不能从F通过，这就说明E、F间有二极管且E是正极，故该黑箱内元件的接法可能是B。答案　B 4.用如图3所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量。图3(1)旋动部件________，使指针对准电流的“0”刻线。(2)将K旋转到欧姆挡“×100”的位置。(3)将插入“＋”、“－”插孔的两表笔短接，旋动部件___________________________，使指针对准电阻的________(选填“0”刻线或“∞”刻线)。(4)将两表笔分别与待测电阻相接，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，并按________的顺序进行操作，再完成读数测量。A.将K旋转到电阻挡“×1k”的位置B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D.将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准解析　使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，根据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应先换用较大倍率的挡位，因此步骤A合理；然后，每换一个挡位应重新调零，则选步骤D；最后，测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两引线相接，应选步骤C。答案　(1)S　(3)T　“0”刻线　(4)ADC能力提升5. (1)参考多用电表面板完成下列填空：用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表________联接到被测电路中；若测电压时，应把选择开关旋至标有________处，并把多用电表与被测电路________联。测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在电势________处，即电流从________表笔流进多用电表。(2)如图4为一正在测量中的多用电表表盘。图4①如果是用“×10”挡测量电阻，则读数为________Ω。②如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为________mA。③如果是用直流5V挡测量电压，则读数为________V。解析　(1)用多用电表测直流电流时，选择开关应置于“mA”挡，且把电表串联接入被测电路中；测电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联于被测电路两端。因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在电势高处，即电流从红表笔进入多用电表。(2)用多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡位倍率，才是电阻的测量值。①因为选的是“×10”挡，所以读数为6.0×10Ω＝60Ω。②因为用直流10mA挡测电流，所以对应下面10mA挡读数为7.20mA(注意从直流刻度区读)。③用直流5V挡测电压，读数为3.60V。答案　(1)mA　串　V　并　高　红(2)①60　②7.20　③3.606.某照明电路出现故障，其电路如图5所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线与其接触完好。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5(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图6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6(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏针，闭合开关后，多用表指示仍然和图8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)。解析　(1)多用电表调至50V量程，接a、c两点测量的是电源两端的电压，读数为11.5V，可见蓄电池完好。(2)断开开关，电压表指针不偏转，表明电压表被断路，开关闭合后，读数不变，表明蓄电池、保险丝、开关和多用表能组成完好回路，开关和保险丝无问题，发生故障的是小灯，小灯断路。答案　(1)11.5(11.2～11.8之间的值均可)　蓄电池　(2)小灯