2024高考物理大一輪復習課件 第十章 實驗十二 用多用電表測量電學中的物理量

DISHIZHANG第十章電路及應(yīng)用實驗十二目標要求1.了解多用電表的構(gòu)造和工作原理.2.會用多用電表測量電壓、電流.3.測量定值電阻和判斷二極管的正負極.4.會用多用電表進行簡單的電路故障分析.用多用電表測量電學中的物理量

實驗技能儲備考點一教材原型實驗考點二用多用電表判斷電路故障內(nèi)容索引課時精練考點三探索創(chuàng)新實驗一實驗技能儲備1.認識多用電表(1)多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量項目都有幾個量程.(2)外形如圖所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半部分為選擇開關(guān)，它的四周刻有各種測量項目和量程.多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負插孔(

表筆插入“＋”插孔，

表筆插入“－”插孔).紅黑2.用多用電表測量小燈泡的電壓和電流按如圖甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關(guān)置于

擋，測小燈泡兩端的電壓.紅表筆接電勢

(填“高”或“低”)的點.按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關(guān)置于

擋，測量通過小燈泡的電流.此時電流從

色表筆流入電表.直流電壓高直流電流紅電路圖

I與Rx的對應(yīng)關(guān)系相當于待測電阻Rx＝0，調(diào)節(jié)R使I＝Ig＝

，此時指針指在Ig處(RΩ＝Rg＋r＋R)相當于待測電阻Rx＝∞，此時I＝0，指針不偏轉(zhuǎn)待測電阻為Rx，I＝

，指針指到某確定位置，此時Rx＝

－RΩ3.用多用電表測定值電阻的阻值(1)原理刻度特點表頭電流滿偏Ig處，對應(yīng)歐姆表零刻度(最右側(cè))表頭電流I＝0處，對應(yīng)歐姆表∞刻度(最左側(cè))表頭電流I與電阻Rx一一對應(yīng)，但不是線性關(guān)系，表盤刻度不均勻(2)注意：①黑表筆與電源的正極連接，紅表筆與電源的負極連接，電流方向為“紅進黑出”.(3)測量步驟①估測待測電阻阻值，選擇合適的量程.②歐姆調(diào)零.③將被測電阻接在紅黑表筆之間.④讀數(shù)：指針示數(shù)乘以倍率.⑤使用完畢：選擇開關(guān)置于

，長期不用應(yīng)取出電池.“OFF”擋(4)注意事項①區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”.機械零點是表盤刻度

側(cè)的“0”位置，機械調(diào)零對應(yīng)的是表盤下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤

側(cè)的“0”位置，歐姆調(diào)零對應(yīng)的是歐姆調(diào)零旋鈕.②使指針指在中值附近，否則換擋.③測電阻時每換一次擋必須重新

.④手不能接觸表筆的金屬桿.⑤測量電阻時待測電阻要與其他元件和

斷開.歐姆調(diào)零電源右左4.用多用電表測二極管的正、反向電阻(1)認識二極管：晶體二極管由半導體材料制成，它的符號如圖所示，左端為正極，右端為負極.特點：當給二極管加正向電壓時電阻

，當給二極管加反向電壓時電阻

.很小很大(2)用歐姆擋判斷二極管的正負極將多用電表歐姆擋調(diào)零之后，若多用電表指針偏角很大，則黑表筆接觸二極管的

極，紅表筆接觸二極管的

極(如圖甲)；若多用電表指針偏角很小，則黑表筆接觸二極管的

極，紅表筆接觸二極管的___極(如圖乙).正負負正5.探索黑箱內(nèi)的電學元件判斷目的應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數(shù)，說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數(shù)相同二極管歐姆擋正接時示數(shù)很小，反接時示數(shù)很大考點一教材原型實驗考向1多用電表原理及讀數(shù)例1

圖(a)為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖.圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭

的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω.虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連.該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋.(1)圖(a)中的A端與______(填“紅”或“黑”)色表筆相連接.黑當B端與“3”連接時，內(nèi)部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A端流出，故A端與黑色表筆相連接.(2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是_____(填正確答案標號).A.在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表

盤左端電流“0”位置B.使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表

指針指在表盤右端電阻“0”位置C.使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表

盤右端電流最大位置B在使用多用電表之前，調(diào)整表頭指針定位螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置，選項A錯誤；使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置，選項B正確；使用電流擋時，電阻R6不在閉合電路中，調(diào)節(jié)無效，選項C錯誤.(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝_______Ω，R4＝______Ω.160880當B端與“4”連接時，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時為量程1V的電壓擋，表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后的總電阻為120Ω，兩端電壓為0.12V，則R4兩端電壓為0.88V，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知：R4電阻為880Ω.(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示.若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為__________；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為________；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_________.(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)1.47mA1.10kΩ2.94V若此時B端是與“1”連接的，多用電表作為直流電流表使用，量程為2.5mA，讀數(shù)為1.47mA.若此時B端是與“3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數(shù)為11×100Ω＝1.10kΩ.若此時B端是與“5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5V，讀數(shù)為2.94V.例2

(2022·湖南卷·12)小夢同學自制了一個兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m)，Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs＋R0m<Rm<Rn)，電流計G的內(nèi)阻為RG(Rs?RG).用此歐姆表測量一待測電阻的阻值，回答下列問題：考向2歐姆表的使用(1)短接①②，將單刀雙擲開關(guān)S與m接通，電流計G示數(shù)為Im；保持電阻R0滑片位置不變，將單刀雙擲開關(guān)S與n接通，電流計G示數(shù)變?yōu)镮n，則Im______In(選填“大于”或“小于”)；大于根據(jù)題意可知Rm<Rn，所以開關(guān)撥向m時電路的總電阻小于開關(guān)撥向n時電路的總電阻，電源電動勢E不變，根據(jù)I＝

可知Im>In；(2)將單刀雙擲開關(guān)S與n接通，此時歐姆表的擋位為_______(選填“×1”或“×10”)；×10當開關(guān)S撥向n時，全電路的總電阻較大，中值電阻較大，能夠接入待測電阻的阻值也更大，所以開關(guān)S撥向n時對應(yīng)歐姆表的擋位倍率較大，即×10；(3)若從“×1”擋位換成“×10”擋位，調(diào)整歐姆零點(歐姆零點在電流計G滿偏刻度處)時，調(diào)零電阻R0的滑片應(yīng)該______調(diào)節(jié)(選填“向上”或“向下”)；向上從“×1”擋位換成“×10”擋位，即開關(guān)S從m撥向n，全電路電阻增大，干路電流減小，①②短接時，為了使電流表滿偏，則需要增大通過電流計G所在支路的電流，所以需要將R0的滑片向上調(diào)節(jié)；(4)在“×10”擋位調(diào)整歐姆零點后，在①②間接入阻值為100Ω的定值電阻R1，穩(wěn)定后電流計G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的

；取走R1，在①②間接入待測電阻Rx，穩(wěn)定后電流計G的指針偏轉(zhuǎn)到滿偏刻度的

，則Rx＝______Ω.400在“×10”擋位，電路圖結(jié)構(gòu)簡化如圖所示當①②短接時，全電路的總電阻為解得R＝2R1＝200Ω解得Rx＝400Ω.例3

錢華同學的爸爸是電氣工程師，錢華經(jīng)?？吹桨职钟枚嘤秒姳磉M行一些測量.錢華在高中物理課堂上學習了多用電表的用法之后，爸爸給他出了一道題目，讓他通過測量找到發(fā)光二極管的負極.(1)錢華同學做了如下兩步具體的操作：第一，將多用電表選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋的“×1”擋，經(jīng)過__________之后，他把紅表筆接在二極管的短管腳上，把黑表筆接在二極管的長管腳上，發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光；然后他將兩表筆的位置互換以后，發(fā)現(xiàn)二極管不發(fā)光.這說明二極管的負極是________(選填“長管腳”或“短管腳”)所連接的一極.考向3使用多用電表測量二極管歐姆調(diào)零短管腳在測量電阻時，選擇擋位后首先要進行歐姆調(diào)零；二極管發(fā)光時處于正向?qū)顟B(tài)，因為黑表筆所接的長管腳為二極管的正極，故短管腳為負極.(2)錢華同學的好奇心一下子就被激發(fā)起來了，他琢磨了一下，然后又依次用多用電表電阻擋的“×1”擋、“×10”擋、“×100”擋、“×1k”擋分別進行了二極管導通狀態(tài)的準確的測量(多用電表內(nèi)部電源電動勢不變)，他發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光的亮度越來越_____(選填“大”或“小”)，請幫助他分析一下具體的原因：___________________.小答案原因見解析從“×1”擋、“×10”擋、“×100”擋到“×1k”擋，多用電表的內(nèi)阻越來越大，根據(jù)閉合電路歐姆定律I＝

可知，通過二極管的電流越來越小，根據(jù)P＝I2R可知二極管的亮度越來越小.考點二用多用電表判斷電路故障例4

在如圖甲所示的電路中，四節(jié)干電池串聯(lián)，小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8V

0.3A”.合上開關(guān)S后，無論怎樣移動滑片，A、B燈都不亮.(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障：①選擇開關(guān)置于下列量程的____擋較為合適；(用字母序號表示)A.2.5V

B.10V

C.50V

D.250VB因為電源的電動勢大約為6V，要使電壓擋選擇的量程安全以及準確，則選擇開關(guān)應(yīng)選擇10V的量程，故B正確；②測得c、d間電壓約為5.8V，e、f間電壓為0，則故障是_____.A.A燈絲斷開

B.B燈絲斷開C.d、e間連線斷開 D.B燈短路A測得c、d間電壓約為5.8V，接近電源電動勢，e、f間電壓為0，可知燈泡A斷路，故A正確.(2)接著用歐姆表的“×1”擋測電阻，歐姆表經(jīng)過“歐姆調(diào)零”，①測試前，一定要將電路中的開關(guān)S________；斷開用歐姆表測量電阻時，開關(guān)應(yīng)斷開，使得待測電阻與電源不相連.②測c、d間和e、f間電阻時，某次測量結(jié)果如圖乙所示，讀數(shù)為____Ω，此時測量的是________間電阻，根據(jù)小燈泡的規(guī)格計算出的電阻為______Ω，它不等于測量值，原因是________________________________________________________________________________________________.6e、f12.7溫度高時燈絲電阻率大，計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下燈絲的電阻)歐姆表的讀數(shù)為6×1Ω＝6Ω，因為c、d間斷路，知測量的是e、f間的電阻.它不等于測量值，原因是溫度高時燈絲電阻率大，計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下燈絲的電阻).考點三探索創(chuàng)新實驗例5

(2019·全國卷Ⅲ·23)某同學欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進行刻度和校準，要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對應(yīng)電流表表盤的50μA刻度.可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動變阻器R2(最大阻值500Ω)，電阻箱(0～99999.9Ω)，干電池(E＝1.5V，r＝1.5Ω)，紅、黑表筆和導線若干.(1)歐姆表設(shè)計將圖(a)中的實物連線組成歐姆表.歐姆表改裝好后，滑動變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為______Ω；滑動變阻器選______(填“R1”或“R2”).答案如圖所示900R1(2)刻度歐姆表表盤通過計算，對整個表盤進行電阻刻度，如圖(b)所示.表盤上a、b處的電流刻度分別為25和75，則a、b處的電阻刻度分別為______、_____.455(3)校準紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向____kΩ處；將紅、黑表筆與電阻箱連接，記錄多組電阻箱接入電路的電阻值及歐姆表上對應(yīng)的測量值，完成校準數(shù)據(jù)測量.若校準某刻度時，電阻箱旋鈕位置如圖(c)所示，則電阻箱接入的阻值為__________Ω.035000.0紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使歐姆表指針指向0kΩ處.題圖中電阻箱讀數(shù)為35000.0Ω.五課時精練1.某實驗小組在練習使用多用電表時，他們正確連接好電路如圖甲所示.閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)電阻箱R0，燈泡都不亮，電流表無示數(shù)，他們判斷電路可能出現(xiàn)故障.經(jīng)小組討論后，他們嘗試用多用電表的歐姆擋來檢測電路.已知保護電阻R＝15Ω，電流表量程為0～50mA.操作步驟如下：12345①將多用電表擋位調(diào)到歐姆×1擋，再將紅、黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零；②斷開圖甲電路開關(guān)S，將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉(zhuǎn)；③將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)如圖乙所示；④將多用電表兩表筆分別接在c、e上，調(diào)節(jié)R0＝20Ω時，多用電表示數(shù)如圖丙所示，電流表的示數(shù)如圖丁所示.12345回答下列問題：(1)圖丙中的多用電表示數(shù)為_____Ω；圖丁中的電流表示數(shù)為_____mA.123452438.0歐姆表的示數(shù)為24×1Ω＝24Ω，電流表的最小分度是1mA，需估讀到0.1mA，所以題圖丁中的電流表示數(shù)為38.0mA.(2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應(yīng)接_____(選填“c”或“e”)點.12345e根據(jù)電流必須從電流表的正接線柱流入，電流從歐姆表的紅表筆流入，黑表筆流出，電路中電流經(jīng)過電流表的方向為d→e，則操作步驟④中，多用電表黑表筆應(yīng)接c點，紅表筆應(yīng)接e點.(3)電路的故障可能是_____.A.燈泡短路B.燈泡斷路C.保護電阻R短路D.保護電阻R斷路12345B將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉(zhuǎn)，說明a、c間有斷路.將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)不為零，所以電路的故障是燈泡斷路.(4)根據(jù)以上實驗得出的數(shù)據(jù)，還可以計算出多用電表內(nèi)部電源的電動勢E′＝_____V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).123451.48操作步驟③中多用電表指針正好指在中間刻度，根據(jù)歐姆表的中值電阻等于其內(nèi)阻，知歐姆表的內(nèi)阻為R歐＝15Ω.根據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝

，又R0＋RmA＝24Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R歐)＝38.0×10－3×(24＋15)V≈1.48V.2.(2023·福建泉州市質(zhì)檢)某同學利用多用電表的歐姆擋進行實驗研究.歐姆擋所用電池的電動勢為9V，刻度盤中央刻度值為“15”，選擇旋鈕打在“×1k”擋.(1)該同學用歐姆擋測量某一量程為15V的電壓表內(nèi)阻.①指針指在圖甲所示位置，此測量值為_____kΩ；查閱資料發(fā)現(xiàn)該電壓表內(nèi)阻真實值為15kΩ，測量值與真實值偏差較大，可能原因是該同學未進行歐姆調(diào)零就直接測量，若此時把兩表筆短接，則指針應(yīng)指在歐姆擋零刻度線的____側(cè)(選填“左”或“右”).1234525左12345指針指在題圖甲所示位置，此測量值為25kΩ；查閱資料發(fā)現(xiàn)該電壓表內(nèi)阻真實值為15kΩ，測量值與真實值偏差較大，可能原因是該同學未進行歐姆調(diào)零就直接測量，若此時把兩表筆短接，則指針應(yīng)指在歐姆擋零刻度線的左側(cè).②進行歐姆調(diào)零后再測量，多用電表指針恰好指在“15”刻度線，此時電壓表示數(shù)為_____V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字).123454.512345進行歐姆調(diào)零后再測量，多用電表指針恰好指在“15”刻度線，即電壓表的內(nèi)阻等于歐姆表的中值電阻，即電壓表的內(nèi)阻等于歐姆表的內(nèi)阻，則此時電壓表示數(shù)為歐姆表內(nèi)電源電動勢的一半，即4.5V.(2)該同學接著用歐姆擋探測只有一個元件的黑箱，如圖乙所示，當兩表筆接觸黑箱接線柱a、b時，發(fā)現(xiàn)電表指針快速擺向右邊后再擺回最左邊刻度線，則該元件可能是____.A.電阻

B.電感線圈C.電容器

D.二極管12345C當兩表筆接觸黑箱接線柱a、b時，發(fā)現(xiàn)電表指針快速擺向右邊后再擺回最左邊刻度線，即電路接通后電流又逐漸變?yōu)榱悖瑒t該元件可能是電容器，電路接通后先充電，充電結(jié)束后電路中電流為零，故C正確.123453.某實驗小組設(shè)計了如圖(a)所示的歐姆表電路，僅用一節(jié)干電池通過控制開關(guān)S，就可使“歐姆表”具有“×10”和“×100”兩種倍率.電路中使用的實驗器材如下：干電池：電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝1Ω；毫安表：滿偏電流Ig＝1mA，內(nèi)阻Rg＝125Ω；滑動變阻器R0，阻值調(diào)節(jié)范圍足夠大；定值電阻R1、R2和R3，其中R1＝1000Ω；開關(guān)S，紅、黑表筆各一支，導線若干.(1)按照圖(a)連接好電路，表筆1為____(選填“紅”或“黑”)表筆.12345紅按照多用電表使用規(guī)則，歐姆表內(nèi)電路的電源負極應(yīng)與紅表筆相接，即表筆1為紅表筆.(2)當開關(guān)S斷開時，將兩表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器R0，使電流表達到滿偏，此時R0＝_____Ω，“歐姆表”的倍率是________(選填“×10”或“×100”).12345374×10012345當開關(guān)S斷開時，由閉合電路歐姆定律得開關(guān)S閉合后，電流表滿偏時干路電流變大，歐姆表內(nèi)阻變小，中值電阻變小，歐姆表的倍率變小，故開關(guān)S閉合時，歐姆表的倍率是小倍率，開關(guān)S斷開時的倍率是大倍率，故填“×100”.(3)閉合開關(guān)S使“歐姆表”倍率改變，電阻R2＝______Ω.將兩表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器R0，使電流表達到滿偏.12345125(4)保持開關(guān)閉合，在表筆間接入電阻R3(圖中未畫出)，電流表指針指向圖(b)所示的位置時，電阻R3＝_____Ω.1234522512345由題圖(b)可知此時毫安表讀數(shù)為0.40mA，則干路電流為4.0mA，電路總電阻為375Ω，而歐姆表此倍率的內(nèi)阻為

＝150Ω，則可知R3＝225Ω.4.(2023·福建省模擬)圖甲為一個多用電表歐姆擋內(nèi)部電路示意圖.電流表滿偏電流1mA、內(nèi)阻10Ω；電池電動勢1.5V、內(nèi)阻1Ω；12345(1)圖甲中表筆a為_____色(選填“紅”或“黑”).調(diào)零電阻R0可能是下面兩個滑動變阻器中的____(填選項序號).A.電阻范圍0～200ΩB.電阻范圍0～2000Ω12345紅B根據(jù)黑表筆接內(nèi)部電源的正極，可以判斷a為紅表筆；當電表滿偏時，電表總內(nèi)阻為R內(nèi)＝

＝1500Ω，所以滑動變阻器應(yīng)選擇B；(2)在進行歐姆調(diào)零后，正確使用該多用電表測量某電阻的阻值，電表讀數(shù)如圖乙所示，被測電阻的阻值為______Ω.12345160012345可以先求歐姆表的中值電阻，當表針指在表盤的正中央時對應(yīng)的電流為滿偏電流的一半，對應(yīng)的電阻為中值電阻，E＝

Ig(R中＋R內(nèi))，R中＝R內(nèi)＝1500Ω，即表盤刻度為15時代表1500Ω，倍率為×100，所以被測電阻的阻值為1600Ω.(3)如圖丙所示，某同學利用定值電阻R1給歐姆表增加一擋位“×10”，則定值電阻R1

＝____Ω.(結(jié)果保留1位小數(shù))123451.1倍率為×10時，中值電阻為150Ω，即內(nèi)阻為150Ω，由此可知，滿偏電流變?yōu)樵瓉淼?0倍，即0.01A,1×10－3×10V＝(0.01－1×10－3)R1，R1＝1.1Ω.(4)若該歐姆表換了一個電動勢為1.5V、內(nèi)阻為10Ω的電池，調(diào)零后測量某電阻的阻值，其測量結(jié)果______.(選填“偏大”“偏小”或“準確”)12345準確設(shè)電源電動勢為E，干路電流為Ig，調(diào)零后電表內(nèi)阻為R內(nèi)，電表指針指到表盤某處時，電表的電流為I，對應(yīng)的待測電阻為Rx，根據(jù)閉合電路歐姆定律E＝IgR內(nèi)，E＝I(Rx＋R內(nèi))，整理得Rx＝

，由于滿偏電流相同，電動勢相同，指針指相同的位置時電流相同，所以Rx相同，即讀數(shù)準確.5.(2023·浙江省模