高考物理一轮复习第八章恒定电流实验十一练习使用多用电表学案.docx

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高考物理一轮复习第八章恒定电流实验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、电流表与电压表的改装

1.改装方案

改装为电压表

改装为大量程的电流表

原理

串联电阻分压

并联电阻分流

改装原理图

分压电阻或分流电阻

U=Ig(Rg+R)

故R=

-Rg

IgRg=(I-Ig)R

故R=

改装后电表内阻

RV=Rg+R>Rg

RA=

2.校正

(1)电压表的校正电路如图1所示,电流表的校正电路如图2所示.

图1           图2

(2)校正的过程是:

先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端,然后闭合开关,移动滑动触头,使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值,每移动一次记下改装的电压表(电流表)和标准电压表(标准电流表)示数,并计算满刻度时的百分误差,然后加以校正.

二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)

1.构造:

如图3所示,欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成.

图3

欧姆表内部:

电流表、电池、调零电阻串联.

外部:

接被测电阻Rx.

全电路电阻R总=Rg+R+r+Rx.

2.工作原理:

闭合电路欧姆定律,I=

.

3.刻度的标定:

红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零.

(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”.(图甲)

(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”.(图乙)

(3)当I=

时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻.

三、多用电表

1.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.

图4

2.外形如图4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.

3.多用电表面板上还有:

欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔).

四、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5甲所示.

图5

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.

1.实验器材

多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个.

2.实验步骤

(1)观察:

观察多用电表的外形,认识选择开关的测量项目及量程.

(2)机械调零:

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.

(4)测量小灯泡的电压和电流.

①按如图6甲所示的电路图连好电路,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.

图6

②按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流.

(5)测量定值电阻

①根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度,若不指在欧姆表的“0”刻度,调节欧姆调零旋钮,使指针指在欧姆表的“0”刻度处;

②将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数;

③读出指针在刻度盘上所指的数值,用读数乘以所选挡位的倍率,即得测量结果;

④测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.

1.多用电表使用注意事项

(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔,但是红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,注意电流的实际方向应为“红入”,“黑出”.

(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指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮.

(3)由于欧姆挡表盘难以估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应挡位的倍率.

(4)使用多用电表时,手不能接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆.

(5)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.

(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.

(7)使用完毕,选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡.长期不用,应把表内电池取出.

2.多用电表对电路故障的检测

(1)断路故障的检测方法

①用直流电压挡:

a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏.

b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点.

②用直流电流挡:

将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路.

③用欧姆挡检测

将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.

(2)短路故障的检测方法

①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.

②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路.

命题点一 教材原型实验

例1

 在“练习使用多用电表”的实验中:

图7

(1)某同学用多用电表测量电阻,电路如图7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”或“不变”).

(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表,其电路如图丙所示.

①关于该欧姆表,下列说法正确的是________.

A.电阻刻度的零位在表盘的右端

B.表盘上的电阻刻度是均匀的

C.测量前,不需要红、黑表笔短接调零

D.测量后,应将开关S断开

②某同学进行如下操作:

当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开时,调节可变电阻,使电流表满偏.当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,则待测电阻Rx的阻值为________(已知电流表的内阻为Rg,电池的内阻为r,可变电阻接入电路的阻值为R).

答案 

(1)700 

(2)变大 (3)①CD ②

解析 

(1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率,即待测电阻的阻值,图示读数为7×100Ω=700Ω.

(2)当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表需要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=

可知,欧姆表内阻R内应调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I=

可知,当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了.

(3)①由图丙可知,该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值,电阻刻度的零位置在表盘的左端,由闭合电路欧姆定律可知,表盘上的电阻刻度是不均匀的,测量前,不需要红、黑表笔短接调零,测量后,应将开关S断开,故选项A、B错误,C、D正确.

②当Rx未接入时,闭合开关S,将红、黑表笔分开,调节可变电阻使电流表满偏,由闭合电路欧姆定律得:

Ig=

,当Rx接入A、B表笔之间时,若电流表的指针指在表盘的正中央,由闭合电路欧姆定律得

Ig=

·

,联立解得Rx=

.

1.某同学使用多用电表测电阻,如图8是多用电表的刻度盘,选用倍率为“×10”的欧姆挡测电阻时,表针指示图示位置,则所测电阻的阻值为________Ω.如果要用此多用电表测量一个约2.0×104Ω的电阻,为了使测量比较精确,应选的欧姆挡是________(选填“×10”、“×100”、“×1k”或“×10k”).若测量结束后,该同学将两表笔短接,发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧,则上述电阻的测量值________(选填“偏大”、“偏小”或“不受影响”).

图8

答案 140 ×1k 偏小

解析 欧姆挡读数是读最外面一圈的示数,读出来是14,读出的数再乘以倍率“×10”,得所测电阻的阻值为140Ω;

欧姆挡选挡要让中值电阻与所测电阻差别不大,测量才会比较准确,因阻值约为2×104Ω,表盘中值为20,则选择×1k即可;

每次换挡后要进行欧姆调零,如果将两表笔短接发现电表指针指在电阻“0”刻度的右侧,说明实际阻值本应该从“0”刻度右侧作为起始值去读数,读出来的数会比现在测量的更大,则现在的测量值偏小.

2.某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10V)的内阻(大约几十千欧),该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.

图9

(1)欧姆挡的选择开关拨至________(选填“×1k”或“×100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,选用图9中______(选填“A”或“B”)方式连接.

(2)如图10甲所示,该同学读出欧姆表的读数为______Ω;如图乙所示,电压表的读数为________V,欧姆表电池的电动势为________V.

图10

答案 

(1)1k A 

(2)4×104 5.0 8.75

解析 

(1)用多用电表测电阻时,应让指针指在中间刻度附近,因而应选“×1k”挡.多用电表测电阻时,需要用其内部电源,黑表笔接内部电源的正极,电压表的两接线柱中,“+”接线柱应接高电势端,因而A电路的连接方式正确.

(2)题图甲中欧姆表的读数为40×1kΩ=40kΩ.题图乙中电压表的读数为5.0V.由闭合电路的欧姆定律知欧姆表中电池的电动势E=U+Ir=U+

r=5.0V+

×30×103V=8.75V.

3.二极管具有单向导电性,其正向电阻很小,反向电阻很大,现有一个二极管其正极记为A、负极记为B.某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下:

(1)先用多用电表的欧姆挡测量其电阻,其正向电阻约为10Ω,反向电阻约为50kΩ,则在测量二极管的正向电阻时,电表的红表笔应接________(填“A”或“B”).

图11

(2)该同学设计了如图11所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正反向电压均为2V时的电阻值,二极管接在1、2之间,电压表的内阻约为40kΩ,选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在3、4之间.该多用电表的直流电流有三个量程,量程和对应的内阻分别为:

①50μA,内阻约为100Ω;②50mA,内阻约为50Ω;③250mA,内阻约为10Ω.则在实验过程中,多用电表的红表笔应与接线柱________(填“3”或“4”)相连;测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用________(填“①”、“②”或“③”),单刀双掷开关S2应拨向接点________(填“5”或“6”).

答案 

(1)B 

(2)3 ① 6

解析 

(1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极,所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连即与B相连;

(2)红表笔是多用电表作直流电流表使用时的正接线柱,故应与接线柱3相连;电压为2V时,二极管反接时的电流约为40μA,所以应选用量程①;根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法,所以单刀双掷开关S2应拨向接点6.

命题点二 实验拓展创新

例2

 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12甲所示电路进行实验探究,请按要求回答问题:

图12

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