实验练习使用多用电表.docx
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实验练习使用多用电表
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＝
〈Rg
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）的示数,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:
上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关,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
（2017·全国卷Ⅲ·23）图7（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.
图7
（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”相连的，则多用电表读数为；若此时B端是与“3"相连的，则读数为；若此时B端是与“5”相连的，则读数为.（结果均保留3位有效数字）
答案
（1）黑
（2）B （3）160 880 （4）1.47mA
1.10kΩ 2。
94V
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后的总电阻为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，量程为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”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为5V,读数为2.94V。
变式1
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8
（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8中（选填“A”或“B"）方式连接.
（2）如图9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9
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。
变式2
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”）端.
（2）该同学设计了如图10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”）.
图10
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.
变式3
在“练习使用多用电表”的实验中:
图11
（1）某同学用多用电表测量电阻，电路如图11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＝
.
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
（1）小明按图甲连接好电路,闭合开关S，将滑动变阻器滑片缓慢地从a端移到b端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6V不变，若D为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是（ ）
A.阻值一直为0
B。
阻值先不变，后阶段变小
C。
阻值恒定且远大于R2
D.阻值先不变,后阶段变大
（2）根据元件D铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正负极之分，在电路中当D的正极接高电势时，其i－u图线如图乙中OC所示，当D的负极接高电势时，其i－u图线如图乙中OAB所示，其中AB段为D的稳压工作区，由此可判断图甲中D的黑色端是它的极（填“正”或“负"）.
（3）小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框端是其内部等效电路，已知电源电动势E＝9V，电表满偏电流Ig＝3mA.实验时小明先进行欧姆调零,则调零后多用电表内部总电阻为Ω；调零后按图丙连接元件D进行测量，若D恰好处于稳压工作区，则此时测得元件D的阻值应为Ω.
答案
（1）B
（2）负 （3）3000（或3×103） 6000（或6×103）
解析
（1）因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持6V不变，则知元件阻值先不变，后阶段变小,故B正确。
（2）结合第
（1）问中所给条件,可知D元件黑色端为负极。
（3）由R总＝
，解得R总＝3000Ω;D恰好处于稳压工作区时，其两端电压U＝6V，而U＝
，解得RD＝6000Ω。
变式4
如图13所示为多量程多用电表的示意图.
图13
（1）当接通1或2时，为挡（填“电流”“电阻”或“电压”）.1的量程比2的量程（填“大"或“小"）。
（2）测量某电阻时，用欧姆挡“×10”挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用欧姆挡挡（填“×1”或“×100"）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：
（ⅰ）在方框中画出实验电路图（多用电表用
表示）；
（ⅱ）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）×1 欧姆调零 （3）见解析
解析
（1）将电流计改装成电流表时要并联电阻分流，所以1、2是电流挡；并联电阻越小，分流越大，则改装的电流表量程越大，故1位置的量程较大。
（2）因偏转角度过大，则电阻小，应选择“×1”挡，换挡后电路改变，要重新进行欧姆调零.
（3）（ⅰ）实验电路图如图所示.
（ⅱ）在设计的电路图中，多用电表与电阻串联，通过它们的电流相等，所以有
＝
，因此RV＝
，其中U为多用电表直流“2.5V”挡的读数，R为10kΩ，E为电源的电动势。
变式5
二极管具有独特的单向导电性，当在二极管两极之间所加正向电压小于某值时，二极管的电阻很大（1×106Ω,甚至更大）,而当正向电压超过某值时,二极管的电阻随两端电压的升高而急剧减小.为了探究二极管的导电特性:
（1）实验小组先用多用电表判断二极管的极性.步骤如下：
A。
将多用电表置于欧姆表“×100”挡，短接红、黑表笔，调整,使指针指向表盘右侧“0”位置;
B.将二极管串接在两表笔之间，多用电表示数如图14中a所示;
C.将二极管两极对调,多用电表示数如图中b所示，则此时与红表笔接触的是二极管的
（填“正”或“负”）极.
图14
（2）实验小组设计了如图15所示的实验电路，通过实验测得相关数据如下表。
正向电压U/V
正向电流I/mA
0。
10
0
0。
20
0
0.30
0
0。
40
0.02
0。
50
0.26
0。
55
0.56
0.60
1。
13
0。
65
1。
79
0。
68
2。
37
0.70
3.00
图15
图16
①由二极管的特性和表中数据可知，当电压表示数为0。
10～0.30V时，图中开关S一定接在位置；
②根据表中数据,在图16中作出二极管的伏安特性曲线（要求保留所描的点迹），由图线可知，二极管是（填“线性"或“非线性”）元件.
（3）若此二极管为发光二极管，正常发光时通过的电流为3。
00mA,若用1。
5V的电源供电,则应该给二极管（填“串”或“并”）联一个约Ω的电阻。
（结果保留三位有效数字）
答案
（1）A.欧姆调零旋钮 C.负
（2）①1 ②见解析图 非线性 （3）串 267
解析
（1）A。
欧姆表选挡后要进行欧姆调零，即短接两表笔,调整欧姆调零旋钮,使指针指在表盘右侧“0”位置；
C。
步骤B中欧姆表示数很大，而步骤C中示数很小，由题中所给条件知，当示数很小时红表笔所接为二极管负极.
（2）①图中设计为伏安法测电阻的内接法和外接法可以互换的电路，当开关S接位置1时为电流表内接法，接位置2时为电流表外接法.由表中数据可知，当电压表示数为0.1～0.3V时电流表示数为0,故电流表内接，开关S接在位置1。
②描点作图如图所示，由图线可知二极管是非线性元件。
（3）发光二极管正常工作时两端电压为0.7V，电源电动势高于0。
7V,应串联一个电阻，阻值R＝
＝
Ω≈267Ω.
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