高二物理舉一反三系列（人教版必修第三冊）專題11.5 實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表（教師版）

專題11.5實(shí)驗(yàn)：練習(xí)使用多用電表【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1多用電表檢測二極管】 【題型2多用電表測電阻】 【題型3綜合問題】 【題型1多用電表檢測二極管】【例1】錢華同學(xué)的爸爸是個電氣工程師，錢華經(jīng)常看到爸爸用多用電表進(jìn)行一些測量．在高中物理課堂上學(xué)習(xí)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(fù)極．(1)錢華同學(xué)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(fù)極是________(選填“長管腳”或“短管腳”)所連接的一極．(2)錢華同學(xué)的好奇心一下子就被激發(fā)起來了，他琢磨了一下，然后又依次用電阻擋的“×1擋”、“×10擋”、“×100擋”、“×1k擋”分別進(jìn)行了二極管導(dǎo)通狀態(tài)的準(zhǔn)確的測量，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：_____________________________________________________________答案(1)歐姆調(diào)零短管腳(2)小原因見解析解析(1)在測量電阻時，選擇擋位后首先要進(jìn)行歐姆調(diào)零；二極管發(fā)光時處于正向?qū)顟B(tài)，因?yàn)楹诒砉P所接的長管腳為二極管的正極，故短管腳為負(fù)極．(2)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＝eq\f(E,R＋RΩ)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?。咀兪?-1】某同學(xué)利用多用電表的歐姆擋測量未知電阻阻值以及判斷二極管的正負(fù)極。(1)他選擇“×100”倍率的歐姆擋按照正確的步驟測量未知電阻時，發(fā)現(xiàn)表針偏轉(zhuǎn)角度很大，如圖中虛線①的位置所示。為了能獲得更準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，他應(yīng)該將倍率調(diào)整到______的擋位(選填“×10”或“×1k”)；并把兩支表筆直接接觸，調(diào)整“歐姆調(diào)零旋鈕”，使表針指向______Ω。調(diào)整好此擋位的歐姆表后再正確測量上述未知電阻，表針指在如圖中虛線②的位置，則未知電阻的測量值為______Ω。(2)若用已調(diào)好的多用電表歐姆擋“×10”擋來探測一只二極管的正、負(fù)極(如圖所示)。當(dāng)兩表筆分別接二極管的正、負(fù)極時，發(fā)現(xiàn)表針幾乎不發(fā)生偏轉(zhuǎn)(即表示電阻接近無限大)；再將兩表筆與二極管兩極的連接情況對調(diào)，發(fā)現(xiàn)表針指在如圖中的虛線①的位置，此時紅表筆接觸的是二極管的______極(選填“正”或“負(fù)”)。答案(1)×100160(2)負(fù)解析(1)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，說明待測量的阻值較小，所以更換較小的“×10”擋位；歐姆調(diào)零的目的是需要將指針調(diào)至歐姆表盤的0刻度位置，即使指針指向0Ω；歐姆擋讀數(shù)需要用刻度值乘以倍率16×10Ω＝160Ω。(2)紅表筆與歐姆擋內(nèi)部的電源負(fù)極相連，根據(jù)題意可知二極管的電阻較小，此時電流從二極管的正極流入，負(fù)極流出，所以紅表筆接觸的是二極管的負(fù)極?！咀兪?-2】某同學(xué)用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟：(1)檢查多用電表的機(jī)械零點(diǎn)。(2)將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔，將選擇開關(guān)撥至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫帯?3)將紅、黑表筆________，進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)測反向電阻時，將______表筆接二極管正極，將______表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。(5)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤________(填“左側(cè)”“右側(cè)”或“中央”)；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)(3)、(4)。(6)測量完成后，將選擇開關(guān)撥向__________位置。[創(chuàng)新點(diǎn)分析](1)二極管具有單向?qū)щ娦?，正向?qū)〞r紅表筆應(yīng)接二極管的負(fù)極。(2)應(yīng)用多用電表歐姆擋測量二極管的電阻時，表針應(yīng)指在表盤中央附近。解析：(3)將紅、黑表筆短接，進(jìn)行歐姆調(diào)零。(4)測反向電阻時，將紅表筆接二極管正極，將黑表筆接二極管負(fù)極，讀出電表示數(shù)。(5)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤中央。(6)測量完成后，將選擇開關(guān)拔向“OFF”或交流電壓最高擋位置。答案：(3)短接(4)紅黑(5)中央(6)“OFF”或交流電壓最高擋【變式1-3】如圖甲所示為某黑箱面板上的三個接線柱，黑箱里可能有直流電源、電阻、二極管、電容器等元件，但任兩個接線柱間最多只連接有一個元件。(1)某同學(xué)要用多用電表探測黑箱，探測的第一步應(yīng)該是__________。A．用多用電表的電阻擋測量任意兩接線柱間的電阻B．用多用電表的電壓擋測量任意兩接線柱間的輸出電壓C．用多用電表的電流擋測量任意兩接線柱間的輸出電流(2)探測結(jié)果表明，黑箱里沒有電源，并測得任兩個接線柱間的電阻如下表所示：紅表筆ABACBC黑表筆BACACB測得阻值/Ω20020011.2k27011k70由此可以判斷，黑箱里的元件一定有____________，用電路元件符號在圖甲所示線框內(nèi)畫出黑箱中的電路連接。(3)多用電表的表盤如圖乙所示，在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從________(填“A”或“C”)接線柱流進(jìn)黑箱；為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，測電阻的擋位選擇的應(yīng)是______(填“×1k”“×100”或“×10”)。[創(chuàng)新點(diǎn)分析]根據(jù)不同元件的特性判斷黑箱內(nèi)的元件及其連接方式。解析：(1)因黑盒子內(nèi)部可能有電源，則不能先用多用電表的歐姆擋測量，可先用電壓擋判斷內(nèi)部是否有電源，故選B。(2)根據(jù)題表中的測量值可以斷定：A、B間肯定有電阻，B、C之間肯定有二極管，A、C間肯定有電阻和二極管的串聯(lián)，電路連接如圖：(3)在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從C接線柱流進(jìn)黑箱；為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，指針應(yīng)指在中值附近，測電阻的擋位選擇的應(yīng)是“×1k”。答案：(1)B(2)電阻、二極管電路連接見解析(3)C×1k【題型2多用電表測電阻】【例2】用如圖所示的多用電表測量定值電阻。(1)待測電阻的阻值約為20Ω，測量步驟如下：①調(diào)節(jié)指針定位螺絲，使多用電表指針對準(zhǔn)__________(選填“直流電流、電壓”或“電阻”)“0”刻線。②將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到電阻擋的__________(選填“×1”“×10”或“×100”)的位置。③將紅、黑表筆插入“＋”、“－”插孔，并將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使電表指針對準(zhǔn)電阻的__________(選填“0刻線”或“∞刻線”)。④將兩表筆分別與待測電阻相接，讀取數(shù)據(jù)。(2)測量后需要繼續(xù)測量一個阻值大約是2kΩ左右的電阻。在紅黑表筆接觸這個電阻兩端之前，請從下列選項中挑出必要的步驟，并按__________的順序進(jìn)行操作，再完成讀數(shù)測量。A.調(diào)節(jié)定位指針螺絲，使多用電表指針對準(zhǔn)“0”刻線B.將紅黑表筆接觸C.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1k”位置D.把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置E.調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使電表指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻線答案(1)①直流電流、電壓②×1③0刻線(2)DBE解析(1)①調(diào)節(jié)指針定位螺絲，進(jìn)行機(jī)械調(diào)零，使多用電表指針對準(zhǔn)直流電流、電壓“0”刻線。②因待測電阻約為20Ω，則將選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到電阻擋的“×1”的位置。③將紅、黑表筆插入“＋”、“－”插孔，并將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使電表指針對準(zhǔn)電阻的“0刻線”。(2)測量后要繼續(xù)測量一個阻值大約是2kΩ左右的電阻，則需先將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×100”位置，然后兩表筆短接調(diào)零，使電表指針對準(zhǔn)電阻的“0”刻線。故為D、B、E。【變式2-1】小明手里有一塊多用電表A，其功能完好，但刻度值已不清晰。他想通過實(shí)驗(yàn)測定該多用表(簡稱A表，下同)“×10Ω”擋歐姆調(diào)零后的內(nèi)阻R0和內(nèi)置電源的電動勢E。他找來了另一個多用電表B(簡稱B表，下同)、一個電阻箱、一個開關(guān)和若干導(dǎo)線作為實(shí)驗(yàn)的器材。實(shí)驗(yàn)的操作如下：(1)小明將A表調(diào)到“×10Ω”擋，將B表調(diào)到“mA”擋，準(zhǔn)備如圖甲將所有的器材串聯(lián)起來作為實(shí)驗(yàn)電路。請你在圖中連好剩余的導(dǎo)線。(2)先使用B表的電流擋測量A表“×10Ω”擋的滿偏電流。將電阻箱阻值調(diào)為0，將A表調(diào)到歐姆擋“×10Ω”擋位置。幾次試測后，確定B表應(yīng)使用“10mA”擋，調(diào)節(jié)A表的歐姆調(diào)零旋鈕直至A表滿偏，此時B表的讀數(shù)如圖乙所示，記錄下B表讀數(shù)為__________mA。(3)斷開開關(guān)，保持A、B表擋位不變，將A表__________短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后重新連入原來電路。答案(1)連線圖見解析(2)8.0(3)紅、黑表筆解析(1)電路連線如圖。(2)因?yàn)锽表應(yīng)使用“10mA”擋，則B表讀數(shù)為8.0mA。(3)斷開開關(guān)，保持A、B表擋位不變，將A表紅黑表筆短接進(jìn)行歐姆調(diào)零，然后重新連入原來電路?！咀兪?-2】用多用電表粗測金屬棒的阻值，當(dāng)用“×10Ω”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，他應(yīng)該換用________擋(填“×1Ω”或“×100Ω”)，換擋并進(jìn)行一系列正確操作后，指針靜止時如圖所示，則金屬棒的阻值約為________Ω。答案×1Ω10解析用多用電表粗測金屬棒的阻值時，當(dāng)用“×10Ω”擋時發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過大，示數(shù)偏小，要增大示數(shù)，則要倍率減小換成“×1Ω”的倍率；如圖可知，粗測電阻為10Ω?！咀兪?-3】某實(shí)驗(yàn)小組做“測量一均勻新材料制成的圓柱體的電阻率”實(shí)驗(yàn)。先用螺旋測微器測其直徑，如圖甲所示，其直徑為__________mm；再用游標(biāo)卡尺測其長度，如圖乙所示，其長度為__________cm；最后用多用表粗測其電阻，如圖丙所示，其電阻為__________Ω。答案1.845(1.843～1.847均可)4.2256解析螺旋測微器測其直徑為1.5mm＋34.5×0.01mm＝1.845mm；游標(biāo)卡尺測長度為42mm＋5×0.05mm＝42.25mm＝4.225cm；多用電表測其電阻R＝6×1Ω＝6Ω?！绢}型3綜合問題】【例3】圖甲為某同學(xué)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)圖甲中的A端與________(填“紅”或“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(biāo)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(3)根據(jù)題給條件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω。(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖乙所示。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)答案(1)黑(2)B(3)160880(4)1.41mA1.10×103Ω2.82V解析(1)與歐姆表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。(2)R6是可變電阻，它的作用就是歐姆表調(diào)零的作用，也就是使用歐姆擋時，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。(3)換擋開關(guān)接2時，是量程較小的電流表，所以R1＋R2＝eq\f(IgRg,I－Ig)＝160Ω；換擋開關(guān)接4時，是量程較小的電壓表，這時表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭，新表頭的內(nèi)阻r＝eq\f(（R1＋R2）Rg,R1＋R2＋Rg)＝120Ω，新表頭的量程是1mA，所以R4＝eq\f(U1,I1)－r＝eq\f(1,1×10－3)Ω－120Ω＝880Ω(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖乙所示。若此時B端與“1”相連，則多用電表是量程為2.5mA的電流表，則讀數(shù)為1.41mA；若此時B端與“3”相連接，多用電表是歐姆×100Ω擋，則讀數(shù)為11.0×100Ω即1.10×103Ω；若此時B端與“5”相連接，多用電表是量程為5V電壓表，則讀數(shù)為2.82V?！咀兪?-1】(1)某同學(xué)用多用電表測量某些電學(xué)量。經(jīng)過正確操作，兩次測量時的指針位置均指在如圖1所示的位置。一次測量直流電壓，所選量程為50V，則讀數(shù)應(yīng)為________V；一次測量電阻，記錄的讀數(shù)為1600Ω，則所選倍率為________(選填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。(2)在(1)中用多用電表測量完電阻后，需要繼續(xù)測量一個阻值約為13Ω的電阻。在用紅、黑表筆接觸這個電阻兩端之前，以下有些操作步驟是必需的，請選擇正確的操作并按正確順序?qū)懗鲂蛱朹_______；①將紅表筆和黑表筆接觸②把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1”位置③把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×10”位置④調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點(diǎn)(3)常用的多用電表是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的。有一塊滿偏電流為50μA、內(nèi)阻為800Ω的小量程電流表，現(xiàn)要將它改裝成0～1mA、0～10mA兩個量程的電流擋，某同學(xué)設(shè)計了如圖2、圖3所示的兩個電路。在圖2所示的電路中R1____R2(選填“＞”或“＜”)；從保護(hù)表頭的角度，請你分析說明圖2、圖3哪種設(shè)計更合理：______________。解析：(1)量程為50V，則讀數(shù)應(yīng)為24.0V；測電阻時，指針示數(shù)為16，而實(shí)際為1600Ω，所以為“×100”倍率。(2)現(xiàn)在的歐姆表倍率太大，換成“×1”倍率時，恰好13Ω在中值電阻附近，所以先將開關(guān)轉(zhuǎn)到“×1”位置，然后再將紅黑表筆對接，進(jìn)行歐姆調(diào)零。步驟為②①④。(3)總電壓不變，電流大的那一路電阻小，由歐姆定律知R1＜R2，圖3更合理，因?yàn)閳D2電路在通電狀態(tài)中，更換量程會造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞。答案：(1)24.0×100(2)②①④(3)＜見解析【變式3-2】某實(shí)驗(yàn)小組在練習(xí)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(hù)電阻R＝15Ω，電流表量程為0～50mA。操作步驟如下：①將多用電表擋位調(diào)到歐姆×1擋，再將紅、黑表筆短接，進(jìn)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?；卮鹣铝袉栴}：(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。(2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應(yīng)接________(選填“c”或“e”)點(diǎn)。(3)電路的故障可能是________。A．燈泡短路 B．燈泡斷路C．保護(hù)電阻R短路 D．保護(hù)電阻R斷路[創(chuàng)新點(diǎn)分析](1)用多用電表的歐姆擋檢測電路故障。(2)利用多用電表的電流擋測量多用表內(nèi)部電池的電動勢。解析：(1)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，所以圖丁中的電流表示數(shù)為38.0mA。(2)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?yàn)閐→e，則操作步驟④中，多用電表黑表筆應(yīng)接c點(diǎn)，紅表筆應(yīng)接e點(diǎn)。(3)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。答案：(1)2438.0(2)e(3)B【變式3-3】某同學(xué)先后用多用電表和伏安法測量一個未知電阻Rx的阻值。(1)該同學(xué)選用倍率為“×100”的電阻擋時，指針位置如圖甲所示；他應(yīng)選用倍率為__________(填“×1”或“×10”)的電阻擋再次測量，當(dāng)其選擇合適的倍率后，指針位置如圖乙所示，則所測電阻的阻值為___