学年高中物理第二章直流电路第7节学生实验练习使用多用电表教学案教科版选修3文档格式.docx
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（2）外形构造
图273
如图273所示，上半部是表头，表头的表盘上通常有电流、电压、电阻等三种刻度，其中最下面一行是交流电压表的刻度，最上面一行是欧姆表的刻度，这两个刻度是不均匀的，中间的一条刻度线均匀但标有不同的数值。
表头下部有一个定位螺丝，使用前应先调整指针在零刻度线处。
多用电表的下半部的中心部位是选择开关，盘面上还有电阻挡的调零旋钮，下面有两个红、黑表笔插孔。
三、实验器材
多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小电珠、二极管、定值电阻（大、中、小）三个。
四、实验步骤
1．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，则可用小螺丝刀转动定位螺丝进行机械调零。
2．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔。
3．测量
（1）测电压：
按如图274甲所示连好电路，将多用电表选择开关置于相应直流电压挡，测小灯泡两端的电压，根据所选量程读数。
图274
（2）测电流：
按如图乙所示连好电路，将选择开关置于相应直流电流挡，测量通过小灯泡的电流，根据所选量程读数。
（3）测电阻
①根据被测电阻的大约阻值，选取合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在电阻挡的“0Ω”刻度位置，若没有指在电阻挡的“0Ω”刻度位置，则调节电阻挡调零旋钮，使指针指在电阻挡的“0Ω”刻度位置。
②将被测电阻接在两表笔之间，如果指针偏角过小（大），需要更换更大（小）倍率欧姆挡。
切记，每次换挡后都要重新欧姆调零。
测量时待指针稳定在表盘刻度中央附近后读数。
③读出指针在刻度盘上所指的数值，观察选择开关所对应的电阻挡的倍率，用读数乘以倍率，即得测量结果。
④测量完毕，应将选择开关置于“OFF”位置或交流电压最高挡。
4．二极管的特点及其电阻测量
（1）特点：
如图275所示，它由半导体材料制成，有两个电极。
正极和负极，电流从正极流入时电阻较小，从正极流出时电阻较大，即二极管具有单向导电性。
图275
（2）电阻测量：
正向电阻较小，反向电阻较大，可用多用电表判断它的正负极或区分它的好坏。
①测正向电阻：
选低倍率欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管正极，红表笔接触二极管负极。
读数乘以倍率即为正向电阻。
②测反向电阻：
选择高倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接二极管负极，红表笔接二极管正极。
读数乘以倍率即为反向电阻。
5．利用多用电表探测黑箱内的电学元件
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
电容器
指针先指“0Ω”后逐渐增大到“∞”，且越来越慢
6．用多用电表判断电路故障
电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、或接头处接触不良等，检查故障的方法有：
（1）电压表检测
如果电压表读数为零，说明电压表上无电流通过，可能在并联路段之外有断路，或并联路段内有短路；
如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联电路之外无断路且并联路段内无短路。
（2）假设法
已知电路发生某种故障，寻求故障在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路知识进行正向推理，推理结果若与题述现象不符合，则故障不在该部分电路；
若结果与题述现象符合，则故障可能发生在这部分电路，这样逐一排除，直到找到发生故障处为止。
五、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、0.001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。
六、误差分析
1．测电阻时，表盘刻度线不均匀造成读数误差。
2．电池旧了电动势下降，会使电阻测量值偏大。
七、注意事项
1．表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向。
2．区分“机械零点”与“欧姆零点”。
机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；
欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。
3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；
测电流时，多用电表应与被测元件串联。
4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。
5．由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率。
6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时更应注意。
7．测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。
8．如果调零后表的指针不能指到满刻度，应更换电池。
9．多用电表使用完毕，应将表笔从插孔中拔出，并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出。
[例1] 多用电表表头的示意图如图276所示。
在正确操作的情况下：
图276
（1）若选择开关的位置如a所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。
（2）若选择开关的位置如b所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。
（3）若选择开关的位置如c所示，则测量的物理量是________，测量结果为________。
（4）若选择开关的位置如c所示，正确操作后发现指针的偏转角很小，那么应选择________挡重新测量。
[解析]
（1）若选择开关的位置如a所示，则测量的是直流电压，量程为2.5V，测量结果为1.25V。
（2）若选择开关的位置如b所示，则测量的是直流电流，量程为100mA，测量结果为50mA。
（3）若选择开关的位置如c所示，则测量的是电阻，倍率为“×
100”，测量结果为16×
100Ω＝1.6kΩ。
（4）若选择开关的位置如c所示，指针的偏转角很小，说明所测量电阻的阻值很大，应该选择更大倍率的挡位，即“×
1k”挡。
[答案]
（1）直流电压 1.25V
（2）直流电流 50mA （3）电阻 1.6kΩ （4）×
1k
[例2] 某同学使用多用电表粗略测量一定值电阻的阻值，先把选择开关旋到“×
1k”挡位，测量时指针偏转如图277所示。
请你简述接下来的测量操作过程：
图277
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④测量结束后，将选择开关旋到“OFF”挡。
（2）接下来采用“伏安法”较准确地测量该电阻的阻值，所用实验器材如图278所示。
其中电压表内阻约为5kΩ，电流表内阻约为5Ω。
图中部分电路已经连接好，请完成实验电路的连接。
图278
（3）图279是一个多量程多用电表的简化电路图，测量电流、电压和电阻各有两个量程。
当转换开关S旋到位置3时，可用来测量________；
当S旋到位置______时，可用来测量电流，其中S旋到位置________时量程较大。
图279
[解析]
（1）欧姆表读数时，指针在中央位置附近时最准确，开关旋到“×
1k”挡时，指针偏角太大，所以改换成小挡位“×
100”；
换挡后，应对欧姆表重新进行调零；
所测电阻阻值等于表盘示数×
倍数。
（2）上一问可以粗略地知道被测电阻为几千欧，与电压表的内阻相近，因此安培表应用内接法。
（3）多用电表测电阻时，电源内置；
作电流表时，电阻与表头并联；
并联电阻越小，电流表的量程越大。
[答案]
（1）①断开待测电阻，将选择开关旋到“×
100”挡 ②将两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指向“0Ω” ③再接入待测电阻，将指针示数×
100，即为待测电阻阻值
（2）连线如图
（3）电阻 1、2 1
[例3] 如图2710所示是某同学连接的实物图，灯泡A、B的规格均为“2.5V 1W”，滑动变阻器的规格为“10Ω 1A”，闭合开关后两灯都不亮。
他采取下列两种方法对故障原因进行排查：
图2710
（1）用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于________挡。
A．2.5V B．10V
C．50VD．250V
在测试a、b间的直流电压时，红表笔应当接触______（填“a”或“b”）。
该同学的测试结果如表一所示，则根据测试结果可以判断故障是________。
A．灯A短路B．灯B短路
C．cd段断路D．df段断路
表一 表二
测试点
电压表示数
a、b
有示数
b、d
c、d
无示数
d、f
指针偏转情况
d、e
e、f
（2）将开关断开，再选电阻挡进行测试，测试结果如表二所示，那么查出的故障是________。
A．灯A断路B．灯B断路
C．灯A、B都断路D．d、e间断路
[解析]
（1）由题中实物图可知，电源由4节干电池组成，电源电动势E＝6V，用多用电表直流电压挡测量时，应选10V挡较合适。
根据电流应从红表笔流入，从黑表笔流出的原则，红表笔应连电源正极，即接b。
可用排除法确定电路故障，接a、b时有示数，说明从电源负极到a处、正极至b处，无断路；
测试点b、d之间有示数，说明a与d之间无断路；
测试点c、d之间无示数，说明e、f、b间有断路；
测试点d、f之间有示数，说明f、b间无断路，故可确定断路在d、f间。
另外不能说明A或B灯短路，因为一个灯短路，并不影响另一个灯发光。
（2）由接c、d和接e、f时指针偏转情况可知，灯A、B均未断路，由接d、e时指针偏转情况可知，d、e间断路。
[答案]
（1）B b D
（2）D
1．如图2711为一正在测量中的多用电表表盘。
图2711
（1）如果是用“×
10”挡测量电阻，则读数为________Ω。
（2）如果是用直流10mA挡测量电流，则读数为________mA。
（3）如果是用直流5V挡测量电压，则读数为______V。
解析：
用多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看相对应的刻度弧线，根据读数规则（一般估读到百分位），直接读出指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡位倍率，才是电阻的测量值。
（1）因为选的是“×
10”挡，所以读数为6.0×
10Ω＝60Ω。
（2）因为用直流10mA挡测电流，所以对应下面10mA挡读数为7.20mA（注意从直流刻度区读）。
（3）用直流5V挡测时，电压为3.60V。
答案：
（1）60
（2）7.20 （3）3.60
2．如图2712所示，黑盒中有一个单向导电元件，当元件中电流沿某一方向时，单向导通，其电阻为零；
当电流反向时，其电阻无穷大。
另外，还有两个阻值均为1kΩ的电阻。
它们与黑盒的接线柱1、2、3接成电路，用多用电表的电阻挡对这三个接线柱间的电阻进行测量，得到的数据如下表所示。
图2712
黑表笔
1
2
红表笔
3
表盘读数
0.5kΩ
2kΩ
那么黑盒中的电路应为下列选项中的（ ）
选C 黑表笔与表内电源的正极相连，红表笔与表内电源的负极相连。
当黑表笔接1、红表笔接2时电阻为0，表明1、2间测的是二极管的正向电阻；
当黑表笔接1、红表笔接3时电阻为0.5kΩ，是已知电阻阻值的二分之一，故1、3间是两个电阻并联；
当黑表笔接2、红表笔接1时，电阻为2kΩ，为两个电阻串联。
综合分析可判定选项C正确。
3．（2015·
上海高考）如图2713是一个多用表欧姆挡内部电路示意图。
电流表满偏电流0.5mA、内阻10Ω；
电池电动势1.5V、内阻1Ω；
变阻器R0阻值0～5000Ω。
图2713
（1）该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5V刻度的，当电池的电动势下降到1.45V、内阻增大到4Ω时仍可调零。
调零后R0阻值将变________（选填“大”或“小”）；
若测得某电阻阻值为300Ω，则这个电阻的真实值是________Ω。
（2）若该欧姆表换了一个电动势为1.5V，内阻为10Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果________（选填“偏大”“偏小”或“准确”）。
（1）由闭合电路欧姆定律：
Ig＝
得：
R0＝
－Rg－r，因为式中E变小，r变大，故R0将减小；
因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为E＝1.5V刻度的。
测得某电阻阻值为300Ω时，电流表中的电流I＝
，RΩ＝
，当电池电动势下降到E′＝1.45V时，此时欧姆表的内阻RΩ′＝
，由闭合电路欧姆定律得I＝
，解得真实值R′＝290Ω。
（2）该欧姆表换了一个电动势为1.5V，内阻为10Ω的电池，调零后测量某电阻的阻值的测量结果准确，因为电源的电动势没有变化，而内阻的变化，可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消。
（1）小 290
（2）准确
4．为了确定一个定值电阻Rx的阻值，做如下测量：
图2714
（1）用多用电表“×
1”倍率粗测该电阻，示数如图2714所示，测量结果为________Ω。
（2）用伏安法测量该电阻，实验室提供的器材及规格如下：
电压表V1（0～3V，内阻约3kΩ）
电压表V2（0～15V，内阻约15kΩ）
电流表A（0～50mA，内阻约5Ω）
滑动变阻器R1（最大阻值20Ω）
滑动变阻器R2（最大阻值2kΩ）
定值电阻R0（阻值50Ω）
电源（4V，内阻可不计）
开关1个，导线若干
为了较准确的测量电阻，
①电压表应该选择__________，滑动变阻器应该选择__________；
②请在图2715方框内画出电路图。
图2715
1”倍率粗测该电阻，测量结果为13Ω。
（2）①因电源电压只有4V，故电压表选V1；
滑动变阻器要用分压电路，故选R1；
②电路如图所示。
（1）13.0（或13）
（2）①V1 R1 ②图见解析
5．某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验。
图2716
（1）他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图2716所示，得出电压表的内阻为3.00×
103Ω，此时电压表的指针也偏转了。
已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为________V（结果保留两位有效数字）。
（2）为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图2717所示的电路图，实验步骤如下：
图2717
A．断开开关S，按图2717连接好电路；
B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；
C．将电阻箱R0的阻值调到零；
D．闭合开关S；
E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V位置；
F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；
G．断开开关S。
实验中可供选择的实验器材有：
a．待测电压表
b．滑动变阻器：
最大阻值2000Ω
c．滑动变阻器：
最大阻值10Ω
d．电阻箱：
最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
e．电阻箱：
最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
f．电池组：
电动势约6V，内阻可忽略
g．开关，导线若干
按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：
①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________（填“b”或“c”），电阻箱中选用________（填“d”或“e”）。
②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真（填“＞”或“＜”）；
若RV越大，则
越________（填“大”或“小”）。
（1）由题知欧姆表的内阻为r＝1.5×
103Ω，欧姆表内电池电动势为1.5V，根据闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋
r，解得U＝1.0V。
（2）由于滑动变阻器连接采用的是分压接法，为了使电路电压调节变化尽可能均匀，应选用最大阻值较小的滑动变阻器c，由于电压表的电阻约为3000Ω，因此电阻箱应选用最大阻值超过3000Ω的电阻箱d。
由于将电阻箱的阻值调大，因此电压表与电阻箱串联部分电路两端的电压会大于3V，即当电压表的示数为1.5V时，电阻箱两端的电压大于1.5V，即电阻箱接入电路的电阻值大于电压表的内阻，因此电压表电阻的测量值大于真实值，即R测>
R真；
当RV趋于无穷大时，|
|趋于零，因此RV越大，|
|越小。
（1）1.0
（2）①c d ②＞ 小
6．（2015·
广东高考）某实验小组研究两个未知元件X和Y的伏安特性，使用的器材包括电压表（内阻约为3kΩ）、电流表（内阻约为1Ω）、定值电阻等。
图2718
（1）使用多用电表粗测元件X的电阻，选择“×
1”欧姆挡测量，示数如图2718（a）所示，读数为______Ω，据此应选择图2718中的______（填“b”或“c”）电路进行实验。
（2）连接所选电路，闭合S，滑动变阻器的滑片P从左向右滑动，电流表的示数逐渐________（填“增大”或“减小”）；
依次记录电流及相应的电压；
将元件X换成元件Y，重复实验。
图2719
（3）图2719（a）是根据实验数据作出的UI图线，由图可判断元件________（填“X”或“Y”）是非线性元件。
（4）该小组还借助X和Y中的线性元件和阻值R＝21Ω的定值电阻，测量待测电池的电动势E和内阻r，电路如图2719（b）所示，闭合S1和S2，电压表读数为3.00V；
断开S2，读数为1.00V。
利用图2719（a）可算得E＝________V，r＝________Ω（结果均保留两位有效数字，视电压表为理想电压表）。
（1）用多用电表的欧姆挡测电阻时，电阻值＝示数×
倍率，故X的读数为10Ω×
1＝10Ω，由于
＜
，或RX≪RV，故用伏安法测元件X的电阻时，电流表应外接，故选b电路进行实验。
（2）滑片P从左向右滑动过程中，元件X两端的电压越来越大，电流越来越大，故电流表示数逐渐增大。
（3）由UI图线可知Y是非线性元件。
（4）由（3）中的UI图线，可知线性元件的电阻RX＝10Ω，当S1、S2都闭合时，回路中的电流I1＝
＝0.3A，当S1闭合，S2断开时，回路中的电流I2＝
＝0.1A，根据闭合电路欧姆定律，得E＝I1（RX＋r），E＝I2（RX＋R＋r），联立两式并代入数据解得E≈3.2V，r＝0.50Ω。
（1）10 b
（2）增大 （3）Y （4）3.2 0.50
7．同学用电阻箱、多用电表、开关和导线测一节旧干电池的电动势和内阻。
图2720
（1）他先用多用表电压挡直接接在电源两极，读数如图2720甲所示，则电源电动势约为________V。
（2）为了更准确地测量电源的电动势和内电阻，他用多用表的“直流100mA”挡设计了如图乙所示的测量电路，为了电表安全，请估算开关闭合前电阻箱的最小取值为________Ω。
（3）将多用电表的选择开关从OFF旋转至“直流100mA”挡，调节电阻箱到合适的值并记录其读数R，合上开关从多用表上读出相应的示数I。
（4）重复（3）的操作获得多组数据，根据数据作出了如图丙所示的R
图线。
（5）由图线得干电池的电动势E＝______V（保留三位有效数字），内阻r＝______Ω（取整数），多用表的内电阻对______（选填“E”“r”或“E和r”）的测量结果有影响。
（1）用多用表电压挡直接接在电源两极，量程为2.5V，则电源电动势约为1.30V；
（2）他用多用表的“直流100mA”挡设计了题图乙的测量电路，根据欧姆定律得开关闭合前电阻箱的最小取值R＝
＝
Ω＝13Ω。
（5）由E＝IR＋Ir，变形为R＝－r＋E·
，根据函数斜率和截距的概念应有：
E＝k＝
V＝1.40V，－r＝－8，可得r＝8Ω。
由于多用表存在内电阻，所以由闭合电路欧姆定律得：
E＝IR＋I（RA＋r），变形为：
R＝－（RA＋r）＋E·
，所以纵轴截距的绝对值代表电流表与电源的内阻之和，所以多用表的内电阻对r的测量结果有影响。
（1）1.30
（2）13 （5）1.40 8 r
电学实验问题
1．
（1）用多用电表的欧姆挡测量阻值约几十千欧的电阻Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中S为选择开关，P为欧姆调零旋钮。
把你认为正确步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上。
a．将两表笔短接，调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的0刻度，断开两表笔；
b．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出Rx的阻值后，断开两表笔；
c．旋转S使其尖端对准欧姆挡“×
1k”；
d．旋转S使其尖端对准欧姆挡“×
e
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