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PAGE8-試驗(yàn)10練習(xí)運(yùn)用多用電表eq\a\vs4\al(一、電流表與電壓表的改裝)1.改裝方案項(xiàng)目改裝為電壓表改裝為大量程的電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電阻或分流電阻U=Ig(Rg+R),故R=eq\f(U,Ig)-RgIgRg=(I-Ig)R,故R=eq\f(IgRg,I-Ig)改裝后電表內(nèi)阻RV=Rg+R>RgRA=eq\f(RRg,R+Rg)<Rg2.校正(1)電壓表的校正電路如圖1所示,電流表的校正電路如圖2所示.圖1圖2(2)校正的過程是:先將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到最左端,然后閉合開關(guān),移動(dòng)滑動(dòng)觸頭,使改裝后的電壓表(電流表)示數(shù)從零漸漸增大到量程值,每移動(dòng)一次登記改裝的電壓表(電流表)和標(biāo)準(zhǔn)電壓表(標(biāo)準(zhǔn)電流表)的示數(shù),并計(jì)算滿刻度時(shí)的百分誤差,然后加以校正.eq\a\vs4\al(二、歐姆表原理(多用電表測(cè)電阻原理))如圖所示,歐姆表由電流表G、電池、調(diào)零電阻R和紅、黑表筆組成.圖甲圖乙圖丙eq\a\vs4\al(三、試驗(yàn)操作)1.試驗(yàn)?zāi)康模?)了解多用電表的構(gòu)造和原理,駕馭多用電表的運(yùn)用方法.(2)會(huì)運(yùn)用多用電表測(cè)電壓、電流及電阻.(3)會(huì)用多用電表探究黑箱中的電學(xué)元件.2.試驗(yàn)原理依據(jù)閉合電路歐姆定律.(1)當(dāng)紅、黑表筆短接時(shí),Ig=eq\f(E,Rg+R+r).(2)當(dāng)被測(cè)電阻Rx接在紅、黑表筆兩端時(shí),I=eq\f(E,Rg+R+r+Rx).(3)當(dāng)I中=eq\f(1,2)Ig時(shí),中值電阻R中=Rg+R+r,此時(shí)電阻等于多用電表的內(nèi)阻.3.試驗(yàn)器材多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻(大、中、?。┤齻€(gè).4.試驗(yàn)步驟(1)測(cè)量定值電阻.①機(jī)械調(diào)零:調(diào)整定位螺絲,使指針指向左端的零位置.②依據(jù)被測(cè)電阻的估計(jì)阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,進(jìn)行歐姆調(diào)零.③將被測(cè)電阻接在兩表筆之間,待指針穩(wěn)定后讀數(shù).④變更選擇開關(guān)擋位時(shí),需重新進(jìn)行歐姆調(diào)零.⑤測(cè)量完畢,將選擇開關(guān)置于交變電壓最高擋或“OFF”擋.(2)測(cè)量小燈泡的電壓和電流.(3)測(cè)量二極管的正、反向電阻.(4)探究黑箱內(nèi)的電學(xué)元件.5.數(shù)據(jù)處理(1)測(cè)電阻時(shí),電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積.(2)測(cè)電流和電壓時(shí),假如表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等,讀數(shù)時(shí)應(yīng)讀到最小刻度的下一位.若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等,讀數(shù)時(shí)只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可.6.留意事項(xiàng)(1)多用電表運(yùn)用留意事項(xiàng).①運(yùn)用前要機(jī)械調(diào)零.②兩表筆在運(yùn)用時(shí),電流總是“紅入”“黑出”.③指針指中值旁邊較準(zhǔn),否則換擋.④每換一擋必需重新歐姆調(diào)零.⑤讀出示數(shù)要乘以倍率.⑥運(yùn)用完畢,選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交變電壓最高擋,長(zhǎng)期不用應(yīng)取出電池.(2)電路故障檢測(cè)留意事項(xiàng).將多用電表撥到直流電壓擋作為電壓表運(yùn)用.在電源完好時(shí),將電壓表與外電路的各部分電路并聯(lián).若電壓表示數(shù)等于電源電動(dòng)勢(shì),則說明該部分電路中有斷點(diǎn).7.誤差分析(1)偶然誤差.①估讀時(shí)易帶來誤差.②表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會(huì)使誤差增大.(2)系統(tǒng)誤差.①電池用舊后,電動(dòng)勢(shì)會(huì)減小,內(nèi)阻會(huì)變大,致使電阻測(cè)量值偏大,要?jiǎng)偤酶鼡Q電池.②測(cè)電流、電壓時(shí),由于電表內(nèi)阻的影響,測(cè)得的電流、電壓值均小于真實(shí)值.考點(diǎn)一常規(guī)試驗(yàn)eq\a\vs4\al(典例)某探究小組進(jìn)行“練習(xí)運(yùn)用多用電表”的試驗(yàn),請(qǐng)幫他們完成下列幾個(gè)問題.(1)如圖甲是多用電表的刻度盤,當(dāng)選用量程為0~50mA的電流擋測(cè)量電流時(shí),表針指示圖示刻度,則所測(cè)電流為mA;當(dāng)選用量程為0~250V的電壓擋測(cè)電壓時(shí),其示數(shù)為V.圖甲圖乙(2)圖乙是圖甲中多用電表的簡(jiǎn)化電路圖,當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋轉(zhuǎn)到位置3時(shí),可用來測(cè)量;轉(zhuǎn)換開關(guān)接2時(shí),多用電表為一個(gè)倍率為“×10”的歐姆表,若圖甲中E為該量程對(duì)應(yīng)表盤刻度的中間位置,刻度值為15,則歐姆表內(nèi)阻為Ω;若表頭A的滿偏電流為50mA,則圖乙中電源的電動(dòng)勢(shì)為V.(3)將紅、黑表筆分別插入正、負(fù)表筆插孔,將一個(gè)二極管的兩極分別記作a和b,紅表筆接a端、黑表筆接b端時(shí),表針幾乎不轉(zhuǎn);紅表筆接b端、黑表筆接a端時(shí),表針偏轉(zhuǎn)角很大.則該二極管的正極是(選填“a”或“b”)端.解析:(1)當(dāng)選用量程為0~50mA的電流擋測(cè)量電流時(shí),其分度值為1mA,示數(shù)為31.0mA;當(dāng)選用量程為0~250V的電壓擋時(shí),其分度值為5V,其示數(shù)為155V.(2)當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)S旋到位置3時(shí),相當(dāng)于給電流表加了一個(gè)分壓電阻,可用來測(cè)量電壓;轉(zhuǎn)換開關(guān)接2時(shí),由圖甲所示,指針指在E處時(shí),E處對(duì)應(yīng)電阻為中值電阻,則歐姆表內(nèi)阻為Rg=150Ω,由于表頭A滿偏電流為Ig=50mA,指針指E時(shí),表頭電流為I=25mA,由I=eq\f(E,R+Rg),則電源電動(dòng)勢(shì)E=I(R+Rg)=0.025×300V=7.5V.(3)二極管的正向電阻很小,反向電阻無窮大,紅表筆接b端、黑表筆接a端時(shí),電流從a端流入b端流出,指針偏轉(zhuǎn)角很大說明電阻很小,故正極是a端.答案:(1)31.0155(2)電壓1507.5(3)a關(guān)于中值電阻和表盤刻度1.當(dāng)紅、黑表筆短接并調(diào)整調(diào)零電阻R使指針滿偏時(shí)有Ig=eq\f(E,r+Rg+R)=eq\f(E,R中),當(dāng)表筆間接入待測(cè)電阻Rx時(shí),有Ix=eq\f(E,R中+Rx),得Ix=eq\f(R中,Rx+R中)Ig,當(dāng)Rx=R中時(shí),Ix=eq\f(Ig,2),指針指在表盤刻度中心位置,故稱R中為歐姆表的中值電阻,也是歐姆表的內(nèi)阻.2.由Ix=eq\f(R中,Rx+R中)Ig,知電流和電阻為非線性關(guān)系,其對(duì)應(yīng)的電阻刻度是不勻稱的,電阻的零刻度在電流最大刻度處.考點(diǎn)二創(chuàng)新試驗(yàn)eq\a\vs4\al(典例)(2024·全國卷Ⅲ)圖甲為某同學(xué)組裝完成的簡(jiǎn)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eq\a\vs4\al(○)eq\a\vs4\al(G)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(gè)擋位,5個(gè)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.圖甲圖乙(1)圖甲中的A端與(選填“紅”或“黑”)色表筆相連接.(2)關(guān)于R6的運(yùn)用,下列說法正確的是(填正確答案標(biāo)號(hào)).A.在運(yùn)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.運(yùn)用歐姆擋時(shí),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.運(yùn)用電流擋時(shí),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)依據(jù)題給條件可得R1+R2=Ω,R4=Ω.(4)某次測(cè)量時(shí)該多用電表指針位置如圖乙所示.若此時(shí)B端是與“1”連接的,則多用電表讀數(shù)為;若此時(shí)B端是與“3”連接的,則讀數(shù)為;若此時(shí)B端是與“5”連接的,則讀數(shù)為(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字).解析:(1)當(dāng)B端與“3”連接時(shí),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)在運(yùn)用多用電表之前,調(diào)整表頭螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;運(yùn)用歐姆擋時(shí),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(xiàng)B正確;運(yùn)用電流擋時(shí),電阻R6不在閉合電路中,調(diào)整無效,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.(3)依據(jù)題給條件可知:當(dāng)B端與“2”連接時(shí),表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián),此時(shí)為量程1mA的電流擋,由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知,eq\f(Rg,R1+R2)=eq\f(1-0.25,0.25)=eq\f(3,1),解得R1+R2=160Ω.當(dāng)B端與“4”連接時(shí),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(shí)為量程1V的電壓擋,表頭與R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)總電阻為120Ω,兩端電壓為0.12V,由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知:R4兩端電壓為0.88V,則R4電阻為880Ω.(4)若此時(shí)B端是與“1”連接的,多用電表作為直流電流表運(yùn)用,量程2.5mA,讀數(shù)為1.47mA.若此時(shí)B端是與“3”連接的,多用電表作為歐姆表運(yùn)用,讀數(shù)為11×100Ω=1.10kΩ.若此時(shí)B端是與“5”連接的,多用電表作為直流電壓表運(yùn)用,量程為5V,讀數(shù)為2.95V.答案:(1)黑(2)B(3)160880(4)1.47mA11.0×102kΩ2.95V創(chuàng)新角度分析考查方式的改進(jìn)側(cè)重于多用電表原理的考查,即表筆與電源極性,換擋開關(guān)與測(cè)量項(xiàng)目及讀取.1.試驗(yàn)方案的改進(jìn):利用多用電表檢查電路故障,同時(shí)考查溫控電路的工作原理.2.數(shù)據(jù)處理方式的創(chuàng)新:推斷溫控電路中限制的溫度范圍.1.如圖甲所示為某多用電表內(nèi)部簡(jiǎn)化電路圖.圖甲圖乙某同學(xué)想通過多用表的歐姆擋測(cè)量量程為3V的電壓表內(nèi)阻(如圖乙).(1)主要步驟如下:①把選擇開關(guān)撥到“×100”的歐姆擋上;②把兩表筆相接觸,旋轉(zhuǎn)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻零刻度處;③把紅、黑表筆與待測(cè)電壓表的接線柱相接,發(fā)覺這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)角度很?。虎軗Q用(選填“×10”或“×1k”)歐姆擋重新調(diào)零后測(cè)量,發(fā)覺這時(shí)指針偏轉(zhuǎn)適中,登記電阻數(shù)值;⑤把選擇開關(guān)調(diào)至空擋或交變電壓最高擋后拔下表筆,把多用電表放回桌上原處,試驗(yàn)完畢.(2)試驗(yàn)中表盤示數(shù)如圖丙所示,則歐姆表的讀數(shù)為Ω,這時(shí)電壓表讀數(shù)為V.圖丙(3)歐姆表內(nèi)部電源電動(dòng)勢(shì)為V(保留兩位有效數(shù)字).解析:④歐姆表在測(cè)量電阻時(shí)指針偏轉(zhuǎn)很小,說明被測(cè)電阻大,擋位應(yīng)提升一級(jí),即換×1k擋測(cè)量.(2)歐姆表的讀數(shù)為RV=40.0×1000Ω=4.0×104Ω;電壓表讀數(shù)為U=2.20V.(3)依據(jù)①采納的擋位可知中值電阻即歐姆表內(nèi)阻為rg=1.5×104Ω,依據(jù)閉合回路歐姆定律可得U=eq\f(RV,RV+rg)E,代入數(shù)據(jù)解得E=3.0V.答案:(1)×1k(2)4.0×1042.20(3)3.02.某學(xué)生試驗(yàn)小組利用圖a所示電路,測(cè)量多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)和電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻.運(yùn)用的器材有:多用電表;電壓表:量程0~5V,內(nèi)阻十幾千歐;滑動(dòng)變阻器:最大阻值5kΩ;導(dǎo)線若干.圖a回答下列問題:(1)將多用電表擋位調(diào)到電阻“×1k”擋,再將紅表筆和黑表筆,進(jìn)行歐姆調(diào)零.(2)將圖a中多用電表的紅表筆和(選填“1”或“2”)端相連,黑表筆連接另一端.(3)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到適當(dāng)位置,使多用電表的示數(shù)如圖b所示,這時(shí)電壓表的示數(shù)如圖c所示.多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為kΩ和V.圖b圖c(4)調(diào)整滑動(dòng)變阻器的滑片,使其接入電路的阻值為零.此時(shí)多用電表和電壓表的讀數(shù)分別為12.0kΩ和4.00V.從測(cè)量數(shù)據(jù)可知,電壓表的內(nèi)阻為kΩ.圖d(5)多用電表電阻擋內(nèi)部電路可等效為由一個(gè)無內(nèi)阻的電池、一個(gè)志向電流表和一個(gè)電阻串聯(lián)而成的電路,如圖d所示.依據(jù)前面的試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算可得,此多用電表內(nèi)電池的電動(dòng)勢(shì)為V,電阻“×1k”擋內(nèi)部電路的總電阻為kΩ.解析:(1)運(yùn)用多用電表歐姆擋時(shí),首先應(yīng)將兩表筆短接,進(jìn)行歐姆調(diào)零.(2)無論多用電表測(cè)哪類物理量,電流必從紅表筆流入,黑表筆流出,歐姆擋中黑表筆接內(nèi)部電源正極,紅表筆接負(fù)極,因此紅表筆應(yīng)接“1”.(3)從圖b可以看出指針指向歐姆擋15.0位置,電阻擋為“×1k”,故讀數(shù)為15.0kΩ;由于電壓表量程為5V,指針?biāo)肝恢脼?
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