新設(shè)計(jì)物理選修3-1人教版講義第二章恒定電流2-8

第8節(jié)多用電表的原理[研究學(xué)考·明確要求]知識(shí)內(nèi)容多用電表的原理考試要求學(xué)考a基本要求1.認(rèn)識(shí)指針式多用電表的面板，知道它能測量的電學(xué)量。2．了解歐姆表與電流表、電壓表刻度盤的區(qū)別。發(fā)展要求了解歐姆表的電路結(jié)構(gòu)和測電阻的原理，知道歐姆表測電阻電路中電流的方向。說明不要求了解多用電表的電路結(jié)構(gòu)。[基礎(chǔ)梳理]1．歐姆表內(nèi)部構(gòu)造：表頭、電源和可變電阻三部分組成。2．歐姆表原理：依據(jù)閉合電路的歐姆定律制成，由電流表改裝而成。3．歐姆表內(nèi)阻：將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表達(dá)到滿偏電流Ig，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，Ig＝eq\f(E,r＋Rg＋R1)，故歐姆表內(nèi)電阻R內(nèi)＝eq\f(E,Ig)＝r＋Rg＋R1。[典例精析]【例1】如圖1所示是把量程為3mA的電流表改裝成歐姆表的結(jié)構(gòu)示意圖，其中電池電動(dòng)勢E＝1.5V，改裝后，原來電流表3mA刻度處的刻度值定為零位置，則2mA刻度處應(yīng)標(biāo)為________，1mA刻度處應(yīng)標(biāo)為________。圖1解析由R內(nèi)＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5V,3mA)＝500ΩI1＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx1)，eq\f(1.5V,500Ω＋Rx1)＝2mA所以，得Rx1＝250Ω又因?yàn)镮2＝eq\f(E,R內(nèi)＋Rx2)＝eq\f(1.5V,500Ω＋Rx2)＝1mA所以，得Rx2＝1000Ω答案250Ω1000Ω(1)I與Rx是非線性關(guān)系，所以歐姆表的刻度是不均勻的。從表盤上看，歐姆表的刻度“左密右疏”。(2)電流表、電壓表的表盤刻度均勻。(3)電流表(電壓表)的最大刻度處是歐姆表的“0”[即學(xué)即練]1．若某歐姆表表頭的滿偏電流為5mA，內(nèi)裝一節(jié)干電池，電動(dòng)勢為1.5V，那么該歐姆表的內(nèi)阻為________Ω，待測電阻接入紅、黑兩表筆之間時(shí)，指針指在刻度盤的中央，則待測電阻的阻值為________Ω，若指針指在滿刻度的eq\f(3,4)處，則待測電阻的阻值為________Ω。答案300300100[基礎(chǔ)梳理]1．功能多用電表是一種集測量交流電壓、電流與直流電壓、電流和電阻等功能于一體的測量儀器，它們共用一個(gè)表頭。由于它具有用途多、量程廣、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，使它在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛應(yīng)用。2．電流進(jìn)、出電表的流向(1)電流擋串聯(lián)接入電路，電流從紅表筆流進(jìn)電表，從黑表筆流出，即“紅進(jìn)、黑出”；(2)電壓擋并聯(lián)接入電路，紅表筆接高電勢點(diǎn)，黑表筆接低電勢點(diǎn)，電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”；(3)使用歐姆擋時(shí)，紅表筆連接表內(nèi)電源的負(fù)極，黑表筆連接表內(nèi)電源的正極。電流仍然是“紅進(jìn)、黑出”。3．外部結(jié)構(gòu)圖2多用電表的外形——表盤包括刻度和調(diào)節(jié)兩個(gè)部分。如圖2所示。(1)刻度部分：有三條主要刻度線，最上面是一條歐姆表的刻度，零刻度線在最右側(cè)，從右至左讀數(shù)增加，但刻度不均勻；第二條是電壓和電流刻度線，零刻度線在左側(cè)，從左至右讀數(shù)均勻增加；第三條刻度線是交流低壓刻度線，零刻度線在左側(cè)，并且刻度不均勻。(2)調(diào)節(jié)部分：①機(jī)械調(diào)零螺絲：它的作用是使指針在左側(cè)的零刻度線上，通常調(diào)整第一次后，就不要再輕易動(dòng)它了。少數(shù)情況發(fā)現(xiàn)使用前表針不在零點(diǎn)，要用螺絲刀輕輕調(diào)整。②選擇開關(guān)：它的作用是選擇測量項(xiàng)目和量程，它帶有箭頭，箭頭所指，表明該表的作用和量程。如圖中選擇開關(guān)所指示的，表示該表調(diào)到歐姆擋，“×1k”量程，讀數(shù)時(shí)應(yīng)將指針的指示數(shù)值擴(kuò)大1000倍。③歐姆表的調(diào)零旋鈕：它實(shí)際上是一個(gè)可變電阻，它的作用是，在多用電表當(dāng)做歐姆表使用時(shí)，將紅、黑表筆直接相接，調(diào)整。使指針指在歐姆表的零刻線，每次測量電阻之前都需要用它進(jìn)行調(diào)零。圖示的右下側(cè)是兩只紅、黑表筆的插孔。[典例精析]【例2】下列關(guān)于多用電表的說法正確的是()A．電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線不對(duì)應(yīng)B．測量電阻時(shí)，若指針偏角較小，則說明所測阻值較小C．電阻刻度是不均勻的D．電流擋串聯(lián)接入電路，電流從黑表筆流進(jìn)電表，從紅表筆流出電表解析電阻刻度上的零刻度與直流電流的最大刻度線對(duì)應(yīng)，故A錯(cuò)誤；測電阻時(shí)，指針偏角越大，電阻值越小，故B錯(cuò)誤；電流擋串聯(lián)接入電路，電流“紅進(jìn)”“黑出”，故D錯(cuò)誤。答案C[即學(xué)即練]2．多用電表的下半部分如圖3甲所示，標(biāo)有“2.2V0.25A”字樣的小燈泡已接入電路，當(dāng)多用電表的兩表筆分別與小燈泡兩端的接線柱a、b相接(如圖乙所示)，下列做法合理的是()圖3A．若選擇開關(guān)撥到“Ω”擋的“×1”B．若選擇開關(guān)撥到“V”擋的2.5處，可測量小燈泡的電阻C．若選擇開關(guān)撥到“V”擋的2.5處，可測量小燈泡兩端的電壓D．若選擇開關(guān)撥到“mA”擋的250處，可測量小燈泡的電流解析由于燈泡接入電路，所以不能用歐姆擋直接測，A錯(cuò)誤；用“V”擋測小燈泡電阻顯然不對(duì)，B錯(cuò)誤；選擇開關(guān)撥到“V”擋，可測小燈泡兩端的電壓，C正確；若接入電流表會(huì)短接，D錯(cuò)誤。答案C1．歐姆表的內(nèi)部電路如圖4所示，已知電流計(jì)的電阻為Rg，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為R0，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻分別為E、r。下列說法不正確的是()圖4A．歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律B．電路圖中左側(cè)的表筆為紅表筆C．歐姆表表盤的最左端為歐姆“0”刻度D．歐姆表表盤的中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0解析歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的，A正確；電流從黑表筆出，紅表筆進(jìn)，B正確；“∞”刻度在刻度盤的左端，C錯(cuò)誤；當(dāng)歐姆表指針指在中間位置時(shí)，eq\f(Ig,2)＝eq\f(E,R0＋Rg＋r＋Rx)，Ig＝eq\f(E,R0＋r＋Rg)，所以Rx＝Rg＋R0＋r，即中間刻度值為R中＝r＋Rg＋R0，D正確。答案C2．以下是歐姆表原理的電路示意圖正確的是()解析根據(jù)紅表筆應(yīng)接入電源的負(fù)極，黑表筆接入電源正極，所以A、B錯(cuò)誤；選項(xiàng)D中電流表的負(fù)極接到了電源的正極，所以D錯(cuò)誤；選項(xiàng)C的接法是正確的。答案C3．如圖5所示，歐姆表刻度盤中，未使用時(shí)指針指A，兩表筆短接時(shí)指針指B。若歐姆表的總內(nèi)阻為24Ω，C是A、B的中點(diǎn)，D是A、C的中點(diǎn)，則D點(diǎn)的刻度值為________Ω。圖5解析由歐姆表原理：Ig＝eq\f(E,R＋r＋Rg)，當(dāng)指針指D點(diǎn)時(shí)，電流為滿偏電流的eq\f(1,4)，則由eq\f(Ig,4)＝eq\f(E,R＋r＋Rg＋Rx′)得：Rx′＝3R內(nèi)＝72Ω。答案724．下列說法中正確的是()A．歐姆表的每一擋測量范圍都是0到∞B．用歐姆表的不同擋測量同一電阻的阻值，誤差大小是一樣的C．用歐姆表測電阻，指針越接近刻度盤中央時(shí)，誤差越大D．用歐姆表測電阻，選不同量程時(shí)，指針越靠近右邊誤差越小解析根據(jù)改裝原理，電阻為零對(duì)應(yīng)電流的最大值即滿偏值，電阻為∞對(duì)應(yīng)電流為零，因指針表示的電流可以從零到最大變化，則電阻可測量的范圍為零到∞，且每一擋均可，A正確；使用歐姆表時(shí)，指針指中央附近誤差較小，用不同擋指針的偏角不同，誤差大小也不同，B、C錯(cuò)誤；選不同量程時(shí)，均是指針指到中央附近誤差較小，D錯(cuò)誤。答案A1．下列關(guān)于歐姆表的使用連接，正確的是()A．測量電阻時(shí)直接用紅黑表筆測B．紅表筆與表內(nèi)電池的正極相接，黑表筆與表內(nèi)電池的負(fù)極相接C．紅表筆與表內(nèi)電池的負(fù)極相接，黑表筆與表內(nèi)電池的正極相接D．測電阻時(shí)，若所用量程相同，表針偏轉(zhuǎn)角越大，待測值越大解析測電阻前要進(jìn)行歐姆調(diào)零，A錯(cuò)誤；由歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)可知紅表筆與表內(nèi)電池負(fù)極相接，黑表筆與表內(nèi)電池正極相接，B錯(cuò)誤，C正確；測電阻時(shí)，若所選量程相同，表指針偏轉(zhuǎn)角越大，說明待測阻值越小，D錯(cuò)誤。答案C2．把一個(gè)滿偏電流為6mA的電流表改裝成歐姆表，其中電源電動(dòng)勢為3V。在測電阻時(shí)，電流表指針指在表盤上2mA處，則改成相應(yīng)的電阻刻度時(shí)，應(yīng)是()A．250Ω B．500ΩC．1000Ω D．1500Ω解析當(dāng)短接電流表滿偏時(shí)，歐姆表的內(nèi)阻為R內(nèi)＝eq\f(3,6×10－3)Ω＝500Ω，當(dāng)電流表指針指在表盤上2mA處時(shí)，整個(gè)回路的電阻Rx＋R內(nèi)＝eq\f(3,2×10－3)Ω＝1500Ω，所以Rx＝1000Ω。答案C3．用歐姆表測一個(gè)電阻的阻值R，選擇旋鈕置于“×10”A．R＝150ΩB．R＝1500ΩC．1000Ω＜R＜1500ΩD．1500Ω＜R＜2000Ω解析表盤右疏左密，所以指針指在100與200刻度弧線的正中間，可以確定1000Ω＜R＜1500Ω，故選項(xiàng)C正確。答案C4．有一個(gè)多用電表，其歐姆檔的四個(gè)量程分別為：“×1”“×10”“×100”“×1k”，某同學(xué)把選擇開關(guān)旋到A．換用“×1k”擋，不必重新調(diào)整調(diào)零旋鈕B．換用“×10”C．換用“×1k”擋，必須重新調(diào)整調(diào)零旋鈕D．換用“×10”解析偏轉(zhuǎn)角很大，證明測量的電阻阻值偏小，應(yīng)該換小擋，每換一次擋，應(yīng)該進(jìn)行一次歐姆調(diào)零，故選項(xiàng)D正確。答案D5．如圖1是一個(gè)將電流表改裝成歐姆表的示意圖，此歐姆表已經(jīng)調(diào)零，用此歐姆表測一阻值為R的電阻時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)至滿刻度eq\f(4,5)處?，F(xiàn)用該表測一未知電阻，指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的eq\f(1,5)處，則該電阻的阻值為()圖1A．4RB．5RC．10RD．16R解析當(dāng)進(jìn)行電阻調(diào)零時(shí)，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，此時(shí)歐姆表滿偏，即Ig＝eq\f(E,R內(nèi))，當(dāng)測量電阻值為R的電阻時(shí)，有eq\f(4Ig,5)＝eq\f(E,R內(nèi)＋R)，設(shè)待測電阻阻值為R′，則有eq\f(Ig,5)＝eq\f(E,R內(nèi)＋R′)，聯(lián)立各式解得R′＝16R。故D正確。答案D6．如圖2所示是簡化的多用電表的電路圖。轉(zhuǎn)換開關(guān)S與不同接點(diǎn)連接，就組成不同的電表，已知R3<R4，下面是幾位同學(xué)對(duì)這一問題的議論，請你判斷下列說法正確的是()圖2A．S與1或2連接時(shí)，多用電表就成了電流表，且前者量程較大B．S與1或2連接時(shí)，多用電表就成了電流表，且前者量程較小C．S與3或4連接時(shí)，多用電表就成了電流表，且前者量程較大D．S與3或4連接時(shí)，多用電表就成了電壓表，且前者量程較大解析S與1連接時(shí)，電阻R1起分流作用，S與2連接時(shí)，電阻R1＋R2起分流作用，所以S與1或2連接時(shí)，多用電表成了電流表，由于前者分流電阻較小所以前者量程大；S與3或4連接時(shí)多用電表就成了電壓表，由于R3<R4所以前者量程較小，綜上所述B、C、D錯(cuò)誤，A正確。答案A7．用多用電表測電阻。圖3(1)每次換擋后，需重新________，再進(jìn)行測量。(2)如果表的指針偏轉(zhuǎn)過大，為使測量比較精確，應(yīng)將選擇開關(guān)撥至倍率較________(填“大”或“小”)的擋位上。(3)某次測電阻時(shí)，表的指針位置如圖3所示則該電阻的測量值是________Ω。解析每次換擋后要?dú)W姆調(diào)零。偏轉(zhuǎn)過大，電阻阻值越小，測量不夠準(zhǔn)確，要使測量值比較精確需要換小擋位上，讀數(shù)如題圖所示。答案歐姆調(diào)零小180Ω8．實(shí)驗(yàn)室有下列器材：A．電流表(0～100μA,1.5kΩ)；B．電流表(0～1mA,1kΩ)；C．變阻器(0～300Ω)；D．變阻器(0～800Ω)；E干電池(1.5V，r＝0)；現(xiàn)要改裝一只歐姆表，從上述備用器材中，電流表應(yīng)選用________，變阻器應(yīng)選用________，電源應(yīng)選用________(填序號(hào))。改裝好的歐姆表中心刻度的阻值為________。解析若選用A電流表，需要變阻器的最小阻值為R＝eq\f(E,Ig)－1.5kΩ＝13.5kΩ。C、D兩個(gè)變阻器都不能用，故不能選A電流表。若選用B電流表，需要變阻器的最小阻值為R＝eq\f(E,Ig)－1kΩ＝0.5kΩ＝500Ω，D變阻器可以滿足，故電流表選B，變阻器選D。由于只有一個(gè)電源，故電源選E。歐姆表中心刻度的阻值為R中＝R內(nèi)＝eq\f(E,Ig)＝eq\f(1.5V,1mA)＝1.5kΩ。答案BDE1.5kΩ9．如圖4所示為歐姆表的原理示意圖。其中，電流表的滿偏電流為300μA，內(nèi)