版高考物理总复习实验创新增分专题十一练习使用多用电表学案.docx
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版高考物理总复习实验创新增分专题十一练习使用多用电表学案
实验十一 练习使用多用电表
一、实验目的
1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。
2．会使用多用电表测电压、电流及电阻。
3．会使用多用电表探索黑箱中的电学原件。
二、多用电表的构造和原理
1．外部构造（如图所示）
（1）调节选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。
（2）表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程。
（3）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，表盘的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度。
2．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。
由于I与R是非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，所以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，即表盘刻度的最右端。
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。
三、实验步骤
1．测量前准备
（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．直流电压和直流电流的测量
（1）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）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．用多用电表测电阻的步骤
（1）调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度。
（2）将选择开关置于“Ω”挡的“×1”挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，使指针指向电阻的零刻度，然后断开表笔。
（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阻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
电容器
欧姆挡
指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数
四、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，读数时不用估读。
五、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。
六、注意事项
1．多用电表的红表笔连接的是“＋”插孔，黑表笔连接的是“－”插孔，测直流电流或电压时，电流从红表笔进入电表，从黑表笔流出电表。
测电阻时，多用电表的黑表笔与内部电池的正极相连，红表笔与内部电池的负极相连，电路闭合时，正好符合电流从红表笔流入，从黑表笔流出。
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调零定位螺丝；欧姆调零即电阻调零，指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是电阻挡的调零旋钮。
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．由于电阻挡的刻度不均匀，难以估读，故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，手不能接触表笔的金属杆，特别在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆。
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．多用电表使用完毕，应将选择开关置于“OFF”位置或交流电压最高挡，如果长期不用，应把表内电池取出。
考点1 基础实验
[例1] 某学生实验小组利用如图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻。
使用的器材有：
多用电表；电压表（量程5V，内阻十几千欧）；滑动变阻器（最大阻值5kΩ）；导线若干。
回答下列问题：
（1）将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调欧姆零点。
（2）将图甲中多用电表的红表笔和________（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端。
（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图乙所示，这时电压表的示数如图丙所示。
多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V。
（4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。
此时多用电表和电压表的读数分别为12kΩ和4.00V。
从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ。
（5）多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图丁所示。
根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ。
解析
（1）使用多用电表测电阻时，换挡后需重新进行欧姆调零，故应将两表笔短接。
（2）电流应从多用电表的红表笔流入、黑表笔流出，故红表笔应接“1”。
（3）从题图乙可以看出多用电表中的指针指向表盘最上行刻度15位置，电阻挡为“×1k”，故读数为15kΩ；由于电压表量程为5V，电压表中的指针所指位置为3.60，故读数为3.60V。
（4）当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时，多用电表读数即为电压表内阻，所以电压表内阻为12kΩ。
（5）多用电表内电池的电动势为E，内阻为R，由（3）（4）问可知
＝
，
＝
，两式联立解得E＝9.00V，R＝15kΩ。
答案
（1）短接
（2）1 （3）15 3.60 （4）12 （5）9.00 15
欧姆表刻度盘特点及欧姆表读数技巧
（1）欧姆表刻度盘不同于电压、电流刻度盘
①左∞右0：
电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合。
②刻度不均匀：
左密右疏。
③欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率。
电流、电压挡是量程范围挡。
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）。
谨记每次选挡后都要进行欧姆调零。
（2）欧姆表读数技巧
①为了减小读数误差，指针应指在表盘
到
的部分，即中央刻度附近。
②除非指针所在刻度盘处每个小格表示1Ω时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。
③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。
某实验小组利用一滑动变阻器和未知内阻的微安表，来测量多用电表“×1k”挡内部电池的电动势E。
（1）该小组采用图甲的电路进行实验，请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
（2）请将下面的实验步骤补充完整：
①插上红、黑表笔，把多用电表的选择开关拨到欧姆挡的“×1k”位置，将红、黑表笔________，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指到表盘右侧“0”处；
②按照电路图连接好电路；
③接通开关，改变滑动变阻器的阻值，得到多用电表和微安表的示数分别如图丙所示。
多用电表和微安表的读数分别为________kΩ和________μA；
④断开开关，拔下红、黑表笔，把多用电表的选择开关扳到________位置。
（3）由以上信息可得多用电表“×1k”挡内部电池的电动势为________V。
（结果保留两位有效数字）
答案
（1）如图所示
（2）①短接③22240（238～242均可）
④“OFF”挡或交流电压最高挡
（3）9.0
解析
（1）根据电路图，连接实物图，注意电流为“红入黑出”。
（2）①根据欧姆表的使用方法可知，选挡后应将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；③欧姆表的读数为R＝22×1kΩ＝22kΩ，微安表的读数为240μA（238～242μA均可）。
（3）欧姆表调零后，欧姆表内阻等于其中值电阻，由图丙所示多用电表可知，多用电表“×1k”挡的中值电阻为15kΩ，即欧姆表内阻R0＝15kΩ。
根据闭合电路欧姆定律可得E＝I（R＋R0），I表示微安表的读数、R表示多用电表的读数，代入数据有E＝240×10－6×（22＋15）×103V＝8.88V≈9.0V。
考点2 创新实验
[例2] 在“练习使用多用电表”的实验中：
（1）在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔________；（填“高”或“低”）
（2）某同学把选择开关打到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，发现无法调零，则他应________。
A．用力转动欧姆调零旋钮
B．先用螺丝刀转动指针定位螺丝机械调零
C．更换多用电表的电池
D．作报废处理，换新的多用电表
（3）在多用电表进行测量时，指针的位置如图所示，若多用电表的选择开关处在以下表格中所指的挡位，请写出对应指针读数。
所选择的挡位
指针读数
直流电压10V
电阻“×10”挡
（4）小徐同学要进行二极管正反向电阻测量实验，他可选用以下器件中的________。
（填字母）
解析
（1）欧姆表的红表笔与其内置电源的负极相连接，黑表笔与欧姆表内置电源正极相连接，在测量小灯泡的电阻时，红表笔接触点的电势比黑表笔低。
（2）把选择开关打到“×1”挡，转动欧姆调零旋钮，无法调零，可能是多用电表没有进行机械调零造成的，他可以用螺丝刀转动指针定位螺丝进行机械调零，然后再进行欧姆调零，故选B。
（3）多用电表选择直流电压10V挡，由图示可知，其分度值为0.2V，示数为3.6V；选择开关置于电阻“×10”挡，由图示表盘可知，其示数为26×10Ω＝260Ω。
（4）由图示可知，A是电容器，C是电阻，B、D是二极管，因此可以选择B、D进行实验。
答案
（1）低
（2）B（3）3.6V260Ω（4）BD
（1）要学会如何检测元件好坏。
如二极管具有单向导电性，正向电阻很小，反向电阻很大，可以用多用表判定好坏和极性。
（2）判断黑箱内元件
首先用多用表电压挡探测黑箱内是否有电源，如果有电源，则探测黑箱外任意两点间的电压，根据电压关系判定电源的位置，及各接点间的电阻关系。
如果没有电源，则直接用欧姆挡测量任意两点间的阻值，根据阻值，分析是什么关系及其连接情况。
（2017·太原模拟）如图所示，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。
红表笔
A
A
B
C
C
B
黑表笔
B
C
C
B
A
A
阻值/Ω
100
150
50
2000
2100
100
答案 见解析
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，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。
所以黑箱内的结构如图所示。
1．如图所示为多量程多用电表的示意图。
（1）当接通1或2时，为________（填“电流”“电阻”或“电压”）挡。
1的量程比2的量程________（填“大”或“小”）。
（2）测量某电阻时，用“×10Ω”挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用________（填“×1Ω”或“×100Ω”）挡，换挡后，在测量前要先进行________。
（3）该同学要测量多用电表直流“2.5V”挡的内阻RV（约为20kΩ）。
除此多用电表外，还有以下器材：
直流电源一个（电动势E为3V，内阻可忽略不计）、电阻一个（阻值R为10kΩ）、开关一个、导线若干。
要求：
①在虚线框中画出实验电路图（多用电表用
表示）。
②写出RV的表达式：
_____________________________________
____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（用字母表示，并说明所用字母的物理意义）
答案
（1）电流大
（2）×1Ω欧姆调零
（3）①如图所示
②RV＝
（U为多用电表直流“2.5V”挡的读数，E为电源电动势，R为电阻阻值）
解析 （3）②在题图中，多用电表与电阻串联，通过它们的电流相等，所以有
＝
，因此RV＝
（U为多用电表直流“2.5V”挡的读数）。
2．（2017·南京模拟）为确定某电子元件的电气特性，做如下测量。
（1）用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，因此需选择________（填“×10”或“×1k”）倍率的电阻挡，并______________再进行测量，多用电表的示数如图甲所示，测量结果为________Ω。
（2）将待测元件（额定电压9V）、蓄电池、滑动变阻器、电流表、多用电表、开关及若干导线连接成电路，如图乙所示。
添加连线，使电路能测量该元件完整的伏安特性。
本实验中使用多用电表测电压，多用电表的选择开关应调到______________（填“直流电压10V”或“直流电压50V”）挡。
答案
（1）×10重新欧姆调零70
（2）如图所示直流电压10V
解析
（1）用多用电表测量该元件的电阻，选用“×100”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针偏转过大，说明电阻较小，因此需选择“×10”倍率的电阻挡，并重新欧姆调零后再进行测量，测量结果为70Ω。
（2）要测量该元件完整的伏安特性，必须连接成滑动变阻器分压式电路。
本实验中使用多用电表测电压，待测元件额定电压为9V，多用电表的选择开关应调到直流电压10V挡。
3.如图为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色。
按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ，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________（填“变大”“变小”或“不变”）。
答案 红 5 变大
解析 由I＝
及Ig＝
知，指针指中央时，I＝
Ig＝150μA，Rx＝5kΩ；欧姆表内阻R内＝Rg＋r＋R，当电池电动势变小、内阻r增大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流Ig不变，由公式Ig＝
，欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表示数体现出来的，由I＝
＝
，可知当R内变小时，I变小，指针偏左，欧姆表示数变大。
4．（2017·汕头模拟）指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：
（1）在使用多用电表测量时，指针的位置如图a所示，若选择开关拨至“×1”挡，则测量的结果为________；若选择开关拨至“50mA”挡，则测量结果为________。
（2）多用电表测未知电阻阻值的电路如图b所示，电源的电动势为E、内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图象如图c所示，则该图象的函数关系式为________。
（3）下列根据图c中IRx图线做出的解释或判断中正确的是（ ）
A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左大右小
B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx＝0时电路中的电流I＝Ig
C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D．测量中，当Rx的阻值为图c中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧
答案
（1）18Ω23.0mA
（2）I＝
（3）BCD
解析
（1）在使用多用电表测量时，指针的位置如题图a所示，若选择开关拨至“×1”挡，按照最上面刻度读数，则测量的结果为18×1Ω＝18Ω；若选择开关拨至“50mA”挡，按照中间刻度读数，则测量结果为23.0mA。
（2）由闭合电路欧姆定律，I＝
。
（3）因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的刻度是不均匀的。
欧姆表的示数左大右小是因为电流随待测电阻阻值的增大而减小，A错误；当Rx＝0时，调节R0使电路中的电流达到多用电表的满偏电流Ig，B正确；由闭合电路欧姆定律I＝
得出Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏，C正确；测量中，当电路中的电流等于半偏电流的时候，指针位于表盘的中央，当未知电阻阻值为R2时，电路中的电流明显小于半偏电流，因此指针应指在表盘中央位置的左侧，D正确。
5．（重庆高考）某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线接触完好。
维修人员使用已调好的多用电表直流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。
（1）断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图2所示，读数为________V，说明题中________（选填“蓄电池”“保险丝”“开关”“小灯”）正常。
（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2相同，可判定发生故障的器件是________（选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”）。
答案
（1）11.5（11.2～11.8之间的值均可） 蓄电池
（2）小灯
解析
（1）多用电表调至50V量程最小分度为1V，应估读到下一位，故接ac两点测量的是电源两端的电压，读数为11.5V，可见蓄电池完好。
（2）断开开关，电压表指针不偏转，表明电压表被断路，开关闭合后，读数不变，表明蓄电池、保险丝、开关和多用表能组成完好回路，开关和保险丝无问题，发生故障的是小灯，小灯断路。
6．（天津高考）现要测量一个未知电阻Rx的阻值，除Rx外可用的器材有：
多用电表（仅可使用欧姆挡）；
一个电池组E（电动势6V）；
一个滑动变阻器R（0～20Ω，额定电流1A）；
两个相同的电流表G（内阻Rg＝1000Ω，满偏电流Ig＝100μA）；
两个标准电阻（R1＝29000Ω，R2＝0.1Ω）；
一个电键S、导线若干。
（1）（多选）为了设计电路，先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻，采用“×10”挡，调零后测量该电阻，发现指针偏转非常大，最后几乎紧挨满偏刻度停下来，下列判断和做法正确的是________（填字母代号）。
A．这个电阻阻值很小，估计只有几欧姆
B．这个电阻阻值很大，估计有几千欧姆
C．如需进一步测量可换“×1”挡，调零后测量
D．如需进一步测量可换“×1k”挡，调零后测量
（2）根据粗测的判断，设计一个测量电路，要求测量尽量准确并使电路能耗较小，画出实验电路图，并将各元件字母代码标在该元件的符号旁。
答案
（1）AC
（2）如图所示
解析
（1）欧姆挡的零刻线在右侧，偏转越大时阻值越小，故A正确。
要使指针指在中间刻度线附近，由“阻值＝读数×倍率”可知所选倍率应减小以增大读数，故C正确。
（2）由电路能耗较小的要求可知控制电路应采用限流式。
因器材中只有两个内阻已知的电流表，故可考虑改装：
由题给数据可知电流表G与R1可改装为一个量程为3V的电压表。
电流表G与R2可改装为一个量程为1A的电流表。
改装后的内阻分别为RV＝30000Ω与RA＝0.1Ω，而被测电阻的阻值约为几欧，属于小电阻，故测量电路应采用外接法，电路图见答案。
7．（2017·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
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”连接的，则多用电表读数为________；若此时B端是与“3”连接的，则读数为________；若此时B端是与“5”连接的，则读数为________。
（结果均保留三位有效数字）
答案
（1）黑
（2）B （3）160 880
（4）1.47mA 1.10kΩ 2.95V
解析
（1）当B端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从A端流出，故A端与黑色表笔相连接。
（2）在使用多用电表之前，调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项A错误；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，选项B正确；使用电流挡时，电阻R6不在闭合电路中，调节无效，选项C错误。
（3）根据题给条件可知：
当B端与“2”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联，此时为量程1mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，
＝
＝
，解得R1＋R2＝160Ω。
当B端与“4”连接时，表头与R1、R2组成的串联电路并联后再与R4串联，此时为量程1V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联总电阻为120Ω，两端电压为0.12V，由串联电路中电压与电阻成正比知：
R4两端电压为0.88V，则R4电阻为880Ω。
（4）若此时B端是与“1”连接的，多用电表作为直流电流表使用，量程2.5mA，读数为1.47mA。
若此时B端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为11×100Ω＝1.10kΩ。
若此时B端是与“5
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