高考物理多用电表知识详解.docx

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高考物理多用电表知识详解

高考物理多用电表知识详解

多用电表属于基本测量仪器，这类问题高考中主要考查正确使用多用电表测量直流电压、直流电流、电阻的方法和读数，会用多用电表判断电路故障等。

　　一、电表结构及用途

　　多用电表（如图1）由上下两部分组成。

上半部分为表盘部分包括机械调零和标度盘。

下半部分为选择开关部分包括0Ω旋扭、选择开关（转换开关）、量程、测试笔插座。

　　多用电表依靠选择开关的转换及量程的选择，可用来测量直流电压、电流、电阻，交流电压等。

　　二、基本原理

　　多用电表的基本原理是利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。

当微小电流通过表头，就会有电流指示。

但表头不能通过圈大的电流，所以必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压或电阻。

　　三、多用电表的使用方法

　　1．电阻测量

选择开关旋至欲测的Ω档内，将测试表笔短接，使指针向“0Ω”方向偏转，调节“0Ω旋扭”使针指在“0Ω”，再将测试表笔跨接在待测电阻的两端，读数视第一条刻度线（图2）。

档位

测量范围

中心刻度

Ω×1

1～5K

40Ω

Ω×10

10～50K

400Ω

Ω×100

100～500K

4KΩ

Ω×1K

1K～5MΩ

40Ω

　　测量范围如上表，指针应指在中心位置为宜，每次换档使用时均要进行“0Ω”调节。

　　2．直流电压测量

　　将选择开关旋至欲测量的直流电压档，再将测试表笔跨接在被测电压的两端，读数视第二条刻度线（图2）。

档位

测量范围

2/3刻度值

2．5V

0～2．5V

1．67V

10V

0～10V

6．67V

50V

0～50V

33．33V

250V

0～250V

166．67V

500V

0～500V

333．33V

　　测量范围如上表，测量时应将指针指在2/3刻度为宜。

　　3．直流电流测量

　　将选择开关旋至欲测的直流电流档，再将测试表笔串联在电路中，读数视第二条刻度线（图2）。

档位

测量范围

2/3刻度值

1mA

0～1mA

0．67mA

10mA

0～10mA

6．67mA

100mA

0～100mA

66．67mA

　　共有三个档位可供选择，测量范围如上表，测量时应将指针指在2/3刻度为宜。

　　四、使用中的注意事项

　　1．机械调零

　　为了测得数据准确，使用多用电表之前要检查指针是否对准零位，如有偏差则轻轻旋动机械调零钮（机械调零调节器）将指针调到零位。

　　2．测试笔连接正确

　　在多用电表面板的下半部分的测试笔插座（孔）都标有极性，红表笔接“+”插孔，黑表笔接“-”插孔，不要接反。

　　3．测量挡位选择正确

　　包括测量对象（电流、电压、电阻）的选择和量程的选择两方面。

由于多用表测量对象多，量程多，所以在使用时一定要注意档位及量程的选择，否则将损坏电表。

如在测量电压时，若选择电流档或欧姆档，以及在测量较大电压或较大电流时，若选择用小量程，都有可能将多用电表损坏。

为使测量结果准确、可信，测量前应该根据测量对象及其大小粗略估计，选择相应的档位。

量程的选择应该使读数在标尺的一定范围内。

如在测量电流、电压时应该使指针指在标度盘满刻度的三分之二以上，在测电阻时，应该使阻值接近标尺中心。

　　4．连接正确

　　测量电流时，多用电表要串联在电路中，测量电压时多用电表要并联在电路中。

　　5．欧姆调零（电调零）

　　在测量电阻之前或改变量程都要进行欧姆调零，如果“0Ω旋扭”无法使指针达到欧姆零位，说明电池电压太低，应更换新电池。

　　6．测量电阻时不允许在带电的情况下进行，否则会影响测量结果的准确性，还可能会把多用电表烧坏。

测量电阻时也不能用手接触表笔的金属部分。

电流和电压量程的切换不得在带电情况下进行，以免使转换开关烧坏。

　　7．测量求知电压或电流时，应将量程旋至最大量程档位，根据指示值的大约数，再选择适当量程，以免损坏电表和保证测量精度。

　　8．使用完毕，应将选择开关置于“OFF”档或交流电压最高档“～500V”。

　　五、实例分析

　　例1　某人用万用电表按正确步骤测量一电阻阻值，指针指示位置如图3，则这电阻值是____，如果要用这万用电表测量一个约200欧的电阻，为了使测量比较精确，选择开关应选的欧姆挡是__________。

（95年全国高考物理）

　　解析：

表盘读数为12．0，档位为“Ω×100”，所以电阻值为1200Ω或1．2×103Ω。

因待测验电阻为200欧，由表1知，选择开关应选电阻测量档位为“Ω×10”档。

　　例2　在图4电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的。

为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数。

在下列选挡中，符合操作规程的是（　　）（97年全国高考物理）

　　（A）直流10V挡　（B）直流0．5A （C）直流2．5V挡　　（D）欧姆挡

　　解析：

因为该同学是带电操作，不能选择“欧姆挡”，所以排除D；又由于是并联在电路中进行测量，不能选择“电流档”，所以排除B；因为电源电压为6V，C选项为直流2．5V挡，小于待测电压值，所以正确选项为A。

　　例3　在使用多用表测电阻时，有一个步骤是将两表笔短路，调节表上某旋钮，使指针指到表盘上电阻的示数为    处。

测量某电池的端电压时，要将红表笔接到电池的     极．测量电流时，要使电流由   表笔流人多用电表。

（2000年北京、安徽高考物理）

　　解析：

测电阻之前要将两表笔短路，调节表上“0Ω”旋钮，使指针指到表盘上电阻的示数为0Ω处。

测量某电池的端电压时，要将红表笔接到电池的正极。

测量电流时，要使电流由红表笔流人多用电表。

因为在多用电表内部红插孔接的是电源负极。

　　例4　“黑盒子”表面有a、b、c三个接线柱，盒内总共有两个电学元件，每两个接线柱之间只可能连接一个元件。

为了探明盒内元件的种类及连接方式，某位同学用多用电表进行了如下探测：

　　第一步：

用电压挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转；

　　第二步：

用电阻×100Ω挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针偏转情况如图5所示

　　⑴第一步测量结果表明盒内___________。

　　⑵图6示出了图5[1]和图1[2]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_______Ω；图7示出了图5[3]中欧姆表指针所处的位置，其对应的阻值是_______Ω。

　　⑶请在图8的接线柱间，用电路符号画出盒内的元件及连接情况。

　　⑷一个小灯泡与3V电池组的连接情况如图9所示。

如果把图9中e、f两端用导线直接相连，小灯泡可正常发光。

欲将e、f两端分别与黑盒子上的两个接线柱相连，使小灯泡仍可发光。

那么，e端应连接到_____接线柱，f端应连接到_____接线柱。

（05年北京高考物理）

　　解析：

（1）由第一步：

用电压挡，对任意两个接线柱正、反向测量，指针均不发生偏转，知盒内无电源。

（2）图2表盘示数为12．0Ω，由步骤二倍率为×100，所以阻值为1200Ω。

图3表盘示数为5．0Ω，倍率为×100，所以阻值为500Ω。

　　（3）由第一步操作知，盒内无电源。

由第二步操作，因bc间正、反向（交换表笔）测量电阻值不变，可知其间为定值电阻；因ac间正、反向测量示数有变化，且正向阻值小，反向阻值为∞，可推知其间为二极管，且C端接二极管正极。

又ab间正向测量的示数分别大于ac、bc间（正向）测量示数、反向测量为∞。

因盒内只有两个电学元件，所以只能ac间为二极管、bc间为电阻。

所以两个元件连接情况如图10所示。

　　（4）要想让小灯泡接入黑盒子后能正常发光，就是使盒内电阻为最小。

因bc间电阻阻值较大，所以灯泡应接入ac两端，且使二极管处于正向导通状态，即电源正极e端接c，电源负极f端接a。

　　例5　用已调零且选择旋钮指向欧姆档：

“×10”位置的多用表测某电阻阻值，根据图11所示的表盘，被测电阻阻值为_________Ω。

若将该表选择旋钮置于1mA挡测电流，表盘仍图11所示，则被电流为_________mA。

（06年重庆高考物理）

　　解析：

电阻测量应视第一条刻度线，表盘示数为22．0Ω，倍率为“×10”所以电阻值为220Ω。

电流测量应视第二条刻度线，因量程为1mA，所以被测电流为

×20mA=0．40mA或

×100=0．40mA。

　　例6　一多用电表的电阻有三个倍率，分别是×1、×10、×100。

用×10档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确在进行测量，应换到_________档，如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是＿＿＿＿＿＿＿＿，若补上该步骤后测量，表盘的示数如图12，则该电阻的阻值是______Ω。

（06年天津高考物理）

　　解析：

因用×10档测电阻时，表头偏转角度很小，说明待测电阻阻值很大，应换到×100档；换档后应先重新进行电调零；由表盘第一条刻度线的示数可知，其测量电阻的阻值为R＝22．0×100Ω＝2200Ω。

　　例7　实验室新进了一批低电阻的电磁螺线管，已知螺线管使用的金属丝电阻率ρ=1．7×10-8Ωm。

课外活动小组的同学设计了一个试验来测算螺线管使用的金属丝长度。

他们选择了多用电表、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、螺旋测微器（千分尺）、导线和学生电源等。

（2007广东省高考物理）

（1）他们使用多用电表粗测金属丝的电阻，操作过程分以下三个步骤：

（请填写第②步操作）

　　①将红、黑表笔分别插入多用电表的“+”、“-”插孔；选择电阻档“×1”；

　　②________________________________________________________________；

　　③把红黑表笔分别与螺线管金属丝的两端相接，多用电表的示数如图13所示。

图13

（2）根据多用电表示数，为了减少实验误差，并在实验中获得较大的电压调节范围，应从图14的A、B、C、D四个电路中选择_________电路来测量金属丝电阻；

图14

　　（3）他们使用千分尺测量金属丝的直径，示数如图15所示，金属丝的直径为______mm；

　　（4）根据多用电表测得的金属丝电阻值，可估算出绕制这个螺线管所用金属丝的长度约为_________m。

（结果保留两位有效数字）

　　（5）他们正确连接电路，接通电源后，调节滑动变阻器，发现电流表始终无示数。

请设计一种方案，利用多用电表检查电路故障并写出判断依据。

（只需写出简要步骤）

　　___________________________________________________________________。

　　解析：

（1）使用多用电表测量电阻，必须先进行欧姆调零（电调零），即将红、黑表笔相接触（短路），旋转“0Ω旋扭（调零电阻）”，使指针指在0Ω处。

（2）根据题目，要求电压调节范围较大，应选用滑动变阻器与电源并联方式。

根据多用电表的读数40Ω，可知线圈总电阻较小，与安培表的内阻（一般几十Ω）接近，应该选用安培表外接法，综合所述选D图。

　　（3）因千分尺的最小刻度为0．01mm，即每一小格为0．01mm，图15中示数为26小格，主尺上0．5mm刻度线没有露出来，由于千分尺需要估读到下一位，所以金属丝的直径为0．260mm。

　　（4）根据电阻定律公式

，将数据代入，可求出

。

　　（5）根据题意，电流表无示数，原因很多。

若电流表正常情况下，一般来讲只有两种可能一是电源断路（开路），二是元件中有断路。

所以以首先要选用多用电表的直流电压档，依电源电压值大小，取适当的电压量程，检查电源的输出电压，若读数为零，则说明电源断路或没有电了。

第二要选用多用电表的欧姆档，断开电源，将红、黑表笔逐个接触其它元件的两端，检查导通情况。

若电阻无穷大，则说明该元件断路。