高考物理备考微专题精准突破专题813 实验练习使用多用电表原卷版.docx

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高考物理备考微专题精准突破专题813实验练习使用多用电表原卷版

2020年高考物理备考微专题精准突破

专题8.13实验：

练习使用多用电表

【专题诠释】

一、实验原理

1．表盘

多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图所示：

上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔．

由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度．

2．挡位

如图所示，多用电表是由一只小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用．

（1）当S接通1或2时，表头与电阻并联，所以1、2为电流挡，由于并联阻值的大小不同，量程也不同，1的量程较大．

（2）当S接通3或4时，接通内部电源，此时为欧姆挡，4的倍率比3的倍率高．

（3）当S接通5或6时，表头与电阻串联，此时为电压挡，由于串联的阻值不同，6的量程比5的量程大．

3．欧姆表内部构造和原理

（1）欧姆表内部电路简化如图．

（2）多用电表测电阻阻值的原理：

闭合电路欧姆定律．

①红黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏，有Ig＝

；

②当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝

，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接算出I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出．

③由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处．当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝

，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻．

4．二极管的单向导电性

（1）晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图甲所示．

（2）晶体二极管具有单向导电性（符号上的箭头表示允许电流通过的方向）．当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示．

（3）将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极．

二、实验过程

1．准备

（1）观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程．

（2）检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零．

（3）将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．

2．测量

（1）测电压：

按如图甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压．

（2）测电流：

按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．

（3）测电阻

①调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度．

②选择开关置于“Ω”挡的“×1”，红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使表针指向欧姆零点，然后断开表笔，再使指针指向∞.

③将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较．

④选择开关改置“×100”挡，重新进行欧姆调零．

⑤再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．

⑥测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．

（4）探索黑箱内的电学元件．

判断目的

应用挡位

现象

电源

电压挡

两接线柱正、反接时均无示数说明无电源

电阻

欧姆挡

两接线柱正、反接时示数相同

二极管

欧姆挡

正接时示数很小，反接时示数很大

三、数据处理

1．测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积．指针示数的读数一般读两位有效数字．

2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01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．

四、误差分析

1．系统误差

（1）电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池．

（2）测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值．

2．偶然误差

（1）欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点．

（2）读数时易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．

（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，使指针指中值附近．

五、注意事项

（1）忌不调零就使用多用电表．

（2）忌搞错连接方式，测电压需并联，测电流需串联．

（3）忌搞反直流电流方向，直流电要从正极红测试笔插孔流入，从负极黑测试笔插孔流出．

（4）忌用手接触测试笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．

（5）忌用直流电挡位测交流电．

（6）忌不进行欧姆表调零，或换欧姆挡量程后不调零，就用多用表测电阻．

（7）忌把电阻同其他电路连在一起进行测量．

（8）忌只看读数不乘倍率．

（9）忌把电池装在多用电表内长期不用．

（10）多用电表不用时，忌选择开关置于欧姆挡．

【高考领航】

【2019·全国卷Ⅰ·23】某同学要将一量程为250μA的微安表改装为量程为20mA的电流表．该同学测得微安表内阻为1200Ω，经计算后将一阻值为R的电阻与该微安表连接，进行改装．然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）．

（1）根据图（a）和题给条件，将图（b）中的实物连线．

（2）当标准毫安表的示数为16.0mA时，微安表的指针位置如图所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是________．（填正确答案标号）

A．18mAB．21mA

C．25mAD．28mA

（3）产生上述问题的原因可能是________．（填正确答案标号）

A．微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200Ω

B．微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200Ω

C．R值计算错误，接入的电阻偏小

D．R值计算错误，接入的电阻偏大

（4）要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k＝________.

【2019·全国卷Ⅲ·23】某同学欲将内阻为98.5Ω、量程为100μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15kΩ刻度正好对应电流表表盘的50μA刻度．可选用的器材还有：

定值电阻R0（阻值14kΩ），滑动变阻器R1（最大阻值1500Ω），滑动变阻器R2（最大阻值500Ω），电阻箱（0～99999.9Ω），干电池（E＝1.5V，r＝1.5Ω），红、黑表笔和导线若干．

（1）欧姆表设计

将图中的实物连线组成欧姆表．欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为________Ω；滑动变阻器选________（填“R1”或“R2”）．

（2）刻度欧姆表表盘

通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图所示．表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为________、________.

（3）校准

红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向________kΩ处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图所示，则电阻箱接入的阻值为________Ω.

【最新考向解码】

例1.（2019·辽宁大连二模）如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图，已知电源电动势E＝1.5V，内阻r＝1Ω，灵敏电流计满偏电流Ig＝10mA，内阻rg＝90Ω，表盘如图丙所示，欧姆表表盘中值刻度为“15”。

（1）多用电表的选择开关旋至“Ω”区域的某挡位时，其内部电路为图甲所示。

将多用电表的红、黑表笔短接，进行欧姆调零，调零后多用电表的总内阻为________Ω。

某电阻接入红、黑表笔间，表盘如图丙所示，则该电阻的阻值为________Ω。

（2）若将选择开关旋至“×1”，则需要将灵敏电流计________（选填“串联”或“并联”）一阻值为________Ω的电阻，再进行欧姆调零。

（3）某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量，如图乙所示，下列说法中正确的是________（填选项前的字母）

A．欧姆表的表笔A、B应分别接二极管的C、D端

B．双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大

C．若采用“×100”倍率测量时，发现指针偏角过大，应换“×10”倍率，且要重新进行欧姆调零

D．若采用“×10”倍率测量时，发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央，测量值应略大于175Ω

例2.（2019·广东珠海一模）某同学在练习使用多用电表时连接的电路如甲图所示：

（1）若旋转选择开关，使尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过________（选填“R1”或“R2”）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，则测得的是________。

A．R1的电阻B．R2的电阻

C．R1和R2的串联电阻D．R1和R2的并联电阻

（3）将选择倍率的旋钮拨至“×10”的挡时，测量时指针偏转角很大，为了提高测量的精确度，应将选择开关拨至________挡（选填“×100”或“×1”），将两根表笔短接调节调零旋钮，使指针停在0Ω刻度线上，然后将两根表笔分别接触待测电阻的两端，若此时指针偏转情况如图丙所示，则所测电阻大小为________Ω。

（4）乙图是该多用表欧姆挡“×100”内部电路示意图，电流表满偏电流为1.0mA、内阻为10Ω，则该欧姆挡选用的电池电动势应该为________V。

【微专题精练】

1.（2017·高考全国卷Ⅲ）图（a）为某同学组装完成的简易多用电表的电路图．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头G的满偏电流为250μA，内阻为480Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：

直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×100Ω挡．

（1）图（a）中的A端与________（填“红”或“黑”）色表笔相连接．

（2）关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）．

A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

（3）根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω，R4＝________Ω.

（4）某次测量时该多用电表指针位置如图（b）所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”相连的，则读数为________；若此时B端是与“5”相连的，则读数为________．（结果均保留3位有效数字）

2.（2018·高考全国卷Ⅱ）某同学组装一个多用电表．可选用的器材有：

微安表头（量程100μA，内阻900Ω）；电阻箱R1（阻值范围0～999.9Ω）；电阻箱R2（阻值范围0～99999.9Ω）；导线若干．

要求利用所给器材先组装一个量程为1mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3V的直流电压表．组装好的多用电表有电流1mA和电压3V两挡．

回答下列问题：

（1）在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱．

（2）电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω.（保留到个位）

3.（2019·福建高中毕业班3月质检）某同学用内阻Rg＝20Ω、满偏电流Ig＝5mA的毫安表制作了一个简易欧姆表，电路如图甲，电阻刻度值尚未标注。

（1）该同学先测量图甲中电源的电动势E，实验步骤如下：

①将两表笔短接，调节R0使毫安表指针满偏；

②将阻值为200Ω的电阻接在两表笔之间，此时毫安表指针位置如图乙所示，该示数为________mA；

③计算得电源的电动势E＝________V。

（2）接着，他在电流刻度为5.00mA的位置标上0Ω，在电流刻度为2.00mA的位置标上________Ω，并在其他位置标上相应的电阻值。

（3）该欧姆表用久后，电池老化造成电动势减小、内阻增大，但仍能进行欧姆调零，则用其测得的电阻值________真实值（填“大于”“等于”或“小于”）。

（4）为了减小电池老化造成的误差，该同学用一电压表对原电阻刻度值进行修正。

将欧姆表的两表笔短接，调节R0使指针满偏；再将电压表接在两表笔之间，此时电压表示数为1.16V，欧姆表示数为1200Ω，则电压表的内阻为________Ω，原电阻刻度值300Ω应修改为________Ω。

4．（2019·山东泰安一模）如图为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。

图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是最大阻值为20kΩ的可变电阻；表头G的满偏电流为250μA，内阻为600Ω。

虚线方框内为换挡开关。

A端和B端分别与两表笔相连。

该多用电表有5个挡位。

5个挡位为：

直流电压1V挡和5V挡，直流电流1mA挡和2.5mA挡，欧姆×1kΩ挡。

（1）图中的A端与________（填“红”或“黑”）色表笔相连接。

（2）关于R6的使用，下列说法正确的是________（填正确答案标号）。

A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置

B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置

C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置

（3）要想使用直流电压1V挡，选择开关B应与________相连（填选择开关对应的数字）。

（4）根据题给条件可得R1＋R2＝________Ω。

（5）将选择开关与“3”相连，把表笔插入A、B并短接，滑动R6的滑片到最上端a处，表头G的指针指在表盘电流125μA处；滑动R6的滑片到最下端b处，表头G的指针指在表盘电流250μA处。

则电池的电动势E＝________V。

5.（2019·江西南昌三中模拟）某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻Rg＝5Ω、满偏电流Ig＝25mA，当选择开关接3时为量程100V的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数据没有标出．

（1）若指针指在图乙所示位置，选择开关接1时其读数为________；选择开关接3时其读数为________．

（2）为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如下实验：

①将选择开关接2，红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；

②将电表红、黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指C处，此时电阻箱的示数如图丙，则C处刻度应为________Ω；

③计算得到多用电表内电池的电动势为________V；（保留两位有效数字）

（3）调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为________Ω.（保留两位有效数字）

6．（2019·益阳检测）在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8V,0.3A”．合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．

（1）用多用电表的直流电压挡检查故障．

①选择开关置于下列量程的________挡较为合适（用字母序号表示）；

A．2.5V　　　B．10V　　　C．50V　　　D．250V

②测得c、d间电压约为5.8V、e、f间电压为0，则故障是________．

A．A灯丝断开B．B灯丝断开

C．d、e间连线断开D．B灯被短路

（2）接着练习使用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”．

①测试前，一定要将电路中的开关S________；

②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω.

7．（2018·浙江考前特训）A、B两组同学用多用电表测量某型号白炽灯的灯丝电阻．

（1）A组按照规范的操作步骤测量，欧姆挡及指针位置如图甲、乙所示，则灯泡电阻值为________Ω，标称字样可能是________（填序号）．

①220V,25W　②220V,300W　③220V,500W

（2）B组的多用电表欧姆挡刻度不清，但仍要用该表测量灯泡电阻，规范操作后发现指针如图丙所示；同一倍率下外接阻值为R时，指针恰好指在刻度盘的正中央，则灯泡电阻为________（结果用R表示）．

8.小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件D，设计了如图甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题：

（1）小明按图甲连接好电路，闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6V不变，若D为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是________．

A．阻值一直为0

B．阻值先不变，后续阶段变小

C．阻值恒定且远大于R2

D．阻值先不变，后阶段变大

（2）根据元件D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正、负极之分，在电路中当D的正极接高电势时，其i－u线如图乙中OC所示；当D的负极接高电势时，其i－u线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由此可判断图甲中D的黑色端是它的________极（选填“正”或“负”）．

（3）小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框部分是其内部等效电路，已知电源电动势E＝9V，电表满偏电流Ig＝3mA.实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为____________Ω；调零后按图丙连接元件D进行测量，若D恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为____________Ω.