第八章 实验 用多用电表测量电学中的物理量docWord格式文档下载.docx
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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。
误差分析
(1)多用电表内的电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。
(2)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差,要注意其左密右疏的特点。
(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,尽可能使指针指向表盘的中值刻度附近。
(4)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。
(5)读数时的观测易造成偶然误差,视线要垂直表盘正对指针读数。
教材原型实验
【例1】如图1甲为多用电表的示意图,现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻,测量步骤如下:
图1
(1)调节________,使电表指针停在________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的______(选填“×
1”“×
10”“×
100”或“×
1k”)位置。
(3)将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,调节________,使电表指针对准________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。
(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触,若电表读数如图乙所示,该电阻的阻值为________Ω。
(5)测量完毕,将选择开关旋转到“OFF”位置。
解析 使用多用电表欧姆挡,先机械调零。
中值电阻为15Ω,测量20Ω的电阻时,要使用“×
1”的倍率,然后进行欧姆调零;
由刻度盘和倍率可知,测量电阻的阻值为19Ω。
答案
(1)指针定位螺丝 电流
(2)×
1 (3)欧姆调零旋钮 电阻 (4)19
在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“∞”处)。
实验拓展创新
命题角度1 用多用电表检测电路故障
【例2】如图2所示是某同学连接的实验实物图,合上开关S后,发现A、B灯都不亮,他采用下列两种方法检查故障:
图2
(1)用多用电表的直流电压挡进行检查
①在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触________(选填“a”或“b”)。
②该同学测试结果如下表所示,根据测试结果,可以判定故障是________(假设只有下列中的某一项有故障)。
测试点
电压示数
a、b
有示数
c、b
c、d
无示数
d、f
A.灯A断路B.灯B短路
C.c、d段断路D.d、f段断路
(2)用欧姆挡检查
①测试前,应将开关S________(选填“断开”或“闭合”)。
②测试结果如下表所示,由此可以断定故障是________。
表头指示位置
d、e
e、f
A.灯A断路B.灯B断路
C.灯A、B都断路D.d、e间导线断路
解析
(1)测试时红表笔应接电势高的a点。
根据测试结果,a、b间有示数,说明b→电源→a完好;
c、b间有示数,说明b→电源→a→c完好;
c、d间无示数,说明c→e→f→b有断路;
d、f间有示数,说明f→b→电源→a→c→d电源完好,故应是d、f段断路,另外,若灯B短路,则d、f间应无示数。
(2)用欧姆挡检查时,测试前应首先将开关S断开。
根据表针偏转情况,接c、d时有示数,说明不是灯A断路;
接e、f时有示数,说明也不是灯B断路;
接d、e时有电阻无穷大,可以断定是d、e间导线断路。
答案
(1)①a ②D
(2)①断开 ②D
多用电表检测电路故障的方法
(1)电流挡检测:
将多用电表串联在电路中,若示数为零,说明与电流表串联的部分电路断路。
(2)电压挡检测:
将多用电表与部分电路并联,若示数为零,说明该部分电路完好.若示数等于电动势,说明该部分电路中有断点。
(3)欧姆挡检测:
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若电阻无穷大说明此元件断路。
命题角度2 用多用电表探测电学“黑箱”问题
【例3】(2019·
潍坊模拟)如图3所示,已知黑箱外有A、B、C三只接线柱,黑箱内有一只定值电阻和一个二极管,它们的两端都直接接在接线柱上。
用多用电表依次测三只接线柱间的阻值,结果如下表所示。
请判定黑箱内的结构。
图3
红表笔
A
B
C
黑表笔
阻值/Ω
100
150
50
2000
2100
解析 先由二极管的反向截止的性质分析,由表可知,接BC和CB时测量结果不同,故在BC间一定有二极管存在;
同理可知在AC间也有二极管存在,并且AC间的正向电阻大于BC之间的正向电阻,说明AC间包含电阻;
而接AB和BA时电阻不变;
故说明AB间只有电阻,BC间接二极管。
所以黑箱内的结构为:
答案 见解析
探测电学“黑箱”内的电学元件的判断方法
判断元件
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
正接时示数很小,反接时示数很大
1.(2019·
西城区月考)如图4所示为多用电表的刻度盘。
若选用倍率为“×
100”的欧姆挡测电阻时,表针如图所示,则:
图4
(1)所测电阻的阻值为________Ω;
如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×
104Ω的电阻,为了使测量结果比较精确,应选用的欧姆挡是________(选填“×
1k”)。
(2)用此多用电表进行测量,当选用量程为50mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA;
当选用量程为250mA的电流挡测量电流时,表针指于图示位置,则所测电流为________mA。
(3)当选用量程为10V的电压挡测量电压时,表针也指于图示位置,则所测电压为________V。
解析
(1)欧姆表读数:
对应最上一行刻度值为15,倍率为“×
100”,读数为1.5×
103Ω;
测2.0×
104Ω电阻时应选“×
1k”的欧姆挡。
(2)选50mA直流电流挡,则每一大格表示10mA,每一小格表示1mA,测量的精确度为1mA,应估读到0.1mA(此时为1/10估读),指针对应的读数为30.7mA;
选择量程为250mA的电流挡,则每一大格表示50mA,每一小格表示5mA,测量的精确度为5mA,应估读到1mA(此时为1/5估读),指针对应的读数为
153mA。
(3)选择10V电压挡,则每一大格表示2V,每一小格表示0.2V,测量的精确度为0.2V,应估读到0.1V(此时应为1/2估读),指针对应的读数为6.1V。
答案
(1)1.5×
103 ×
1k
(2)30.7(30.5~30.9都正确) 153(152~154都正确) (3)6.1
2.(2019·
杭州模拟)在物理课外活动中,李刚老师制作了一个简单的多用电表,图5甲为电表的电路原理图。
已知选用的电流表内阻Rg=10Ω、满偏电流Ig=
10mA,当选择开关接3时为量程250V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,为考察大家对多用电表的理解上排刻度线对应数值没有标出。
图5
(1)若指针指在图乙所示位置,选择开关接1时其读数为________mA;
选择开关接3时其读数为________V。
(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势,李老师指导小明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将多用电表红黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使多用电表指针指在C处,此时电阻箱如图丙所示,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2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,若指针指在图乙所示位置,则待测电阻的阻值为________Ω。
解析 根据电表量程由图示电表确定其分度值,根据指针位置读出其示数;
电阻箱各指针示数与所对应倍率的乘积之和是电阻箱示数;
由闭合电路欧姆定律可以求出电源电动势。
(1)选择开关接1时测电流,多用电表为量程是10mA的电流表,其分度值为
0.2mA,示数为6.9mA;
选择开关接3时测电压,多用电表为量程250V的电压表,其分度值为5V,其示数为173V;
(2)②由图丙所示电阻箱可知,电阻箱示数为1×
100Ω+5×
10Ω=150Ω;
③由图乙所示可知,指针指在C处时,电流表示数为5mA=0.005A,C处电阻为中值电阻,则电表内阻为150Ω,电源电动势E=IR=1.5V;
(3)根据第
(1)问可知,调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连,此时电路中的电流值为6.9mA,而表内电池的电动势为E=1.5V,表内总电阻为150Ω,所以待测电阻的阻值为67Ω。
答案
(1)6.9 173
(2)②150 ③1.5 (3)67
3.某照明电路出现故障,其电路如图6所示,该电路用标称值12V的蓄电池为电源,导线及其接触完好。
维修人员使用已调好的多用表直流50V挡检测故障。
他将黑表笔接在c点,用红表笔分别探测电路的a、b点。
图6
图7
(1)断开开关,红表笔接a点时多用表指示如图7所示,读数为________V,说明__________正常(选填:
蓄电池、保险丝、开关、小灯)。
(2)红表笔接b点,断开开关时,表针不偏转,闭合开关后,多用表指示仍然和图4相同,可判定发生故障的器件是__________(选填:
解析
(1)由题图可知,直流50V挡的最小分度为1V,故按“十分之一”估读法可知读数应为11.5V左右。
由于测得的电压基本等于蓄电池电动势的标称值,说明a、c两点与电源之间是通路,只能是此电池之外的保险丝、开关、小灯中出现了断路故障,但故障的具体位置不能确定。
(2)同理可知,两表笔接c、b时测得结果仍等于电源电动势,说明多用表、开关、保险丝、蓄电池形成了一闭合回路,故只能是与多用表并联的小灯发生了断路故障。
答案
(1)11.5(11.2~11.8之间的值均可) 蓄电池
(2)小灯
4.在“用多用电表测量电学中的物理量”的实验中:
图8
(1)某同学用多用电表测量电阻,电路如图8甲所示,若选择开关置于“×
100”挡,按正确使用方法测量电阻Rx的阻值,指针位于图乙所示位置,则Rx=________Ω。
(2)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述Rx,其测量结果与原结果相比将________(选填“变大”“变小