实验专题十一练习使用多用电表含答案.docx

1、实验专题十一练习使用多用电表含答案实验专题十一练习使用多用电表1.欧姆表实验原理欧姆表的外部构造如图甲所示,内部结构如图乙所示。是内阻为Rg、满偏电流为Ig的电流表(表头),R是可变电阻,也叫调零电阻,电池的电动势是E,内阻是r。欧姆表的原理是闭合电路欧姆定律。 甲乙红、黑表笔接触时,相当于被测电阻Rx=0,如图丙所示,调节R使电流表达到满偏,此时满足关系Ig=,这一过程叫欧姆调零,所以电流满刻度处是电阻挡的零点。红、黑表笔不接触时,相当于被测电阻Rx=,如图丁所示,此时电流为零,所以电流的零刻度位置是电阻挡的。红、黑表笔接触电阻Rx时,如图戊所示,通过电流表的电流Ix=,所以电流的Ix处对应

2、电阻挡的Rx值。注意:Rx=R+Rg+r时Ix=,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻。2.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。3.实验步骤(1)在用多用电表的欧姆挡进行测量的过程中,需要先进行欧姆调零再进行测量,具体的过程用流程图可表示为:(2)探索黑箱内的电学元件探究项目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(3

3、)测量小灯泡的电压和电流按如图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。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。4.注意事项(1)红进黑出:表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔。无论用多用电表测电压、电流还是电阻(结合内部结构图看),电流都要经红表笔(正插孔)流入多用电表,从黑表笔流出。可以简记为“红进黑出”。(2)区分两个“零点”:机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置,调整的是定位螺丝;欧姆零点是刻度盘右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。(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

4、)勿忘欧姆调零:测电阻时,要选择合适的挡位,使指针分布在“中值”附近。每变换一次挡位,都要重新进行欧姆调零。(5)使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆。(6)测量电阻时,待测电阻要与其他元件及电源断开,否则不但影响测量结果,甚至可能损坏电表。(7)多用电表使用完毕,应将选择开关置于“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。【典例1】在“练习使用多用电表”的实验中,某同学用多用电表的欧姆挡测量阻值为十几千欧的电阻Rx。(1)该同学列出了以下可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆挡调零旋钮,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

5、,调节P使表针指向欧姆零点,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至1k位置D.旋转S至100位置E.旋转S至OFF位置,并拔出两表笔(2)该同学按正确的步骤测量Rx,表针位置如图所示,被测电阻Rx的阻值约为。【针对训练1】使用多用电表测量电阻时,多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头串联,两个表笔分别位于此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势,给定的器材有:待测多用电表,量程为60 mA的电流表,电阻箱,导线若干。实验时,将多用电表调至1 挡,调好零点,电阻箱置于适当数值。完成下列填空:(1)仪器连

6、线如图甲所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作,则表笔a为(选填“红”或“黑”)色。(2)若适当调节电阻箱后,图甲中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图乙中(a)(b)(c)所示,则多用电表的读数为,电流表的读数为mA,电阻箱的读数为。(3)欧姆表刻度上中间刻度值为15,计算得到多用电表内电池的电动势为V(结果保留3位有效数字)。(4)若将两表笔短接,流过多用电表的电流为mA(结果保留3位有效数字)。附：电表的改装小量程的电流表(表头)由于构造特点,其满偏电流(Ig)、满偏电压(Ug)都很小,无法直接测量较大的电流、电压,为此必须进行电表改装,扩大量程,常用的电流表、电压表、

7、欧姆表及多用电表等都是用电流表改装而成的。1.电流表改装成大量程电流表实验原理电流表改装成大量程电流表需要并联一个阻值较小的电阻,如图所示,如果电流表内阻为Rg、满偏电流为Ig,根据欧姆定律和并联电路特点,改装后的电流表量程I=Ig+。显然,并联电阻R越小,量程越大方法突破(1)分流电阻的计算:根据并联电路的特点,有IgRg=(I-Ig)R,解得R=(2)改装后电流表的内阻RA=,但表头内阻Rg、表头的满偏电流Ig没有变,只是改装后,并联的电阻R起到分流的作用,扩大了量程,表盘刻度相应扩大2.电流表改装成电压表实验原理当表头显示某一电流值I时,其两端电压U=IRg,即内阻已知的电流表可作为电压

8、表使用,但由于表头满偏电流Ig、内阻Rg都较小,则满偏电压Ug(Ug=IgRg)也较小。如果电流表串联一个阻值较大的电阻R,如图所示,那么A、B间的电压U=I(R+Rg)也较大,即改装后的电压表量程U=Ig(R+Rg)。显然,串联电阻R越大,量程越大方法突破(1)分压电阻的计算:由串联电路的特点知U=Ig(Rg+R),解得R=-Rg(2)电压表的内阻RV=Rg+R=nRg,但表头的内阻Rg、表头的满偏电流Ig没有变,只是改装后,串联的电阻起到分压的作用,把表盘换成相应的电压刻度3.电流表改装成欧姆表实验原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律改装而成的,欧姆表的工作原理如图所示,其中为灵敏电流表(表头

9、),满偏电流为Ig,内阻为Rg,电源电动势为E,内阻为r,R为可变电阻,也叫调零电阻(1)当红、黑表笔不接触时,电流表示数为零,指针不偏转,相当于被测电阻无穷大(2)当红、黑表笔短接时,调节R使指针满偏,相当于被测电阻为零,此时有Ig=(3)当红、黑表笔间接电阻Rx时,通过电流表的电流I=,每一个Rx对应一个电流,在刻度盘上标出与I对应的Rx的值,这样在刻度盘上就可以读出待测电阻的阻值,电流表就改装成了一个欧姆表方法突破欧姆表的刻度的标注方法刻度标注方法标注位置0红、黑表笔相接,调节调零电阻使指针满偏,被测电阻Rx=0满偏电流Ig处红、黑表笔不接触,电流表指针不偏转,被测电阻Rx=电流为零处中

10、值电阻R中=R内=Rg+R+r刻度盘正中央Rx红、黑表笔间接电阻Rx,I=,Rx与I一一对应与Rx对应的电流I处注意:由I=知,I与Rx是非线性关系,故欧姆表的刻度是不均匀的【典例2】图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图,其中虚线框内是毫安表的改装电路。甲乙(1)已知毫安表表头的内阻为100 ,满偏电流为1 mA;R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱,电表量程为3 mA;若使用a和c两个接线柱,电表量程为10 mA。由题给条件和数据,可以求出R1=,R2=。(2)现用一量程为3 mA、内阻为150 的标准电流表对改装电表的3 mA挡进行校准,校准时需选取的刻度为0.5 mA、1.

11、0 mA、1.5 mA、2.0 mA、2.5 mA、3.0 mA。电池的电动势为1.5 V,内阻忽略不计;定值电阻R0有两种规格,阻值分别为300 和1000 ;滑动变阻器R有两种规格,最大阻值分别为750 和3000 。则R0应选用阻值为的电阻,R应选用最大阻值为的滑动变阻器。(3)若电阻R1和R2中有一个因损坏而阻值变为无穷大,利用图乙的电路可以判断出损坏的电阻。图乙中的R0为保护电阻,虚线框内未画出的电路为图甲虚线框内的电路。则图中的d点应和接线柱(选填“b”或“c”)相连。判断依据是:。【针对训练2】在把电流表改装成电压表的实验中,把量程Ig=300 A,内阻约为100 的电流表改装成

12、电压表。(1)采用如图甲所示的电路测电流表的内阻Rg,可选用器材有:A.电阻箱:最大阻值为999.9 B.电阻箱:最大阻值为99999.9 C.滑动变阻器:最大阻值为200 D.滑动变阻器:最大阻值为2 kE.电源:电动势约为2 V,内阻很小F.电源:电动势约为6 V,内阻很小G.开关、导线若干为提高测量精度,在上述可供选择的器材中,可变电阻R1应该选择;可变电阻R2应该选择;电源E应该选择。(选填器材的字母代号)(2)测电流表内阻Rg的实验步骤如下:a.连接电路,将可变电阻R1调到最大;b.断开S2,闭合S1,调节可变电阻R1使电流表满偏;c.闭合S2,调节可变电阻R2使电流表半偏,此时可以

13、认为电流表的内阻Rg=R2。设电流表内阻Rg的测量值为R测,真实值为R真,则R测(选填“大于”“小于”或“等于”)R真。(3)若测得Rg=105.0 ,现串联一个9895.0 的电阻将它改装成电压表,用它来测量电压,电流表表盘指针位置如图乙所示,则此时所测量的电压的值应是V。【典例3】灵敏电流计的量程为500 A,内阻未知,某小组要将该电流计的量程扩大至5 mA,有下列器材可选:A.干电池一节B.电压表(量程为1.5 V,内阻为几千欧)C.滑动变阻器R1(0100 )D.电阻箱R2(0999.9 )E.开关、导线若干(1)甲同学设计了如图甲所示的电路测电流计的内阻,判断是否可行并分析原因:。(

14、2)乙同学设计了如下实验:用如图乙所示电路测量电流计和电压表的内阻。a.将R1滑片滑到左端,断开S2,闭合S1,调节R1,使电流计满偏,此时电压表的示数为1.0 V;b.将R2调至最大,闭合S2,调节R1、R2,当电压表示数为1.2 V时,电流计的示数为300 A,R2的阻值为18 。由以上数据可得电压表的内阻RV=,电流计的内阻Rg=。用灵敏电流计和电阻箱改装电流表,请在虚线框内画出改装电路图,此时电阻箱的阻值应调为。【针对训练3】某实验小组利用如图甲所示电路,可测量多用电表内电池的电动势和电阻“1”挡内部电路的总电阻。使用的器材有:多用电表,电流表,滑动变阻器,导线若干。回答下列问题:(1

15、)将多用电表挡位调到电阻“1”挡,再将红表笔和黑表笔短接进行欧姆调零。随后按图甲所示把多用电表、电流表、滑动变阻器连接起来,如果图甲中接线正确,那么与多用电表的a接线柱相接的是(选填“黑”或“红”)表笔。(2)调节滑动变阻器的滑片,从图甲所示位置向右滑动的过程中,电流表的示数(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)调节滑动变阻器的过程中,某次欧姆表指针位置如图乙所示,示数为,对应电流表的指针位置如图丙所示,示数为A。经过多次测量,将电流表示数的倒数和与之对应的欧姆表示数R描点作图,得到如图丁所示的图象,由此可得多用电表内电池的电动势为V,选择“1”挡时内部电路的总电阻为。(计算结果保留3位有

16、效数字)【典例4】某学习小组在练习使用多用电表的同时,对多用电表进行了探究(以下问题中均使用同一多用电表)。(1)该学习小组先使用多用电表测量电压,若选择开关处在“10 V”挡位,指针的位置如图甲所示,则测量结果为V。(2)学习小组随后便对多用电表进行了探究,将多用电表选择开关旋至某倍率欧姆挡,测未知电阻阻值的电路如图乙所示,通过查找资料,了解到表头的满偏电流为10 mA,并通过测量作出了电路中电流I与待测电阻阻值Rx的关系图象如图丙所示,由此可确定电池的电动势E=V,该图象的函数关系式为I=。综上可判定学习小组使用了多用电表倍率的欧姆挡。A.1 B.10 C.100 D.1 k参考答案【典例

17、1】【答案】(1)CABE(2)1.4104【针对训练1】【解析】(1)根据多用电表“红进黑出”的一般原则有,电流从红表笔进入多用电表,从黑表笔流出多用电表,由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极,故电流经过多用电表从a表笔流出,即a表笔为多用电表的黑表笔。(2)欧姆表读数为R=14 ;电流表读数为I=53.0 mA;电阻箱读数为41 +60.1 =4.6 。(3)欧姆表的内阻r=R中=15 ,由欧姆定律得E=I(R+r)1.54 V。(4)两表笔短接,则I0=102 mA。【答案】(1)黑(2)1453.04.6(3)1.54(4)102附：电表的改装小量程的电流表(表头)由于构造特点,其满

18、偏电流(Ig)、满偏电压(Ug)都很小,无法直接测量较大的电流、电压,为此必须进行电表改装,扩大量程,常用的电流表、电压表、欧姆表及多用电表等都是用电流表改装而成的。1.电流表改装成大量程电流表实验原理电流表改装成大量程电流表需要并联一个阻值较小的电阻,如图所示,如果电流表内阻为Rg、满偏电流为Ig,根据欧姆定律和并联电路特点,改装后的电流表量程I=Ig+。显然,并联电阻R越小,量程越大方法突破(1)分流电阻的计算:根据并联电路的特点,有IgRg=(I-Ig)R,解得R=(2)改装后电流表的内阻RA=,但表头内阻Rg、表头的满偏电流Ig没有变,只是改装后,并联的电阻R起到分流的作用,扩大了量程

19、,表盘刻度相应扩大2.电流表改装成电压表实验原理当表头显示某一电流值I时,其两端电压U=IRg,即内阻已知的电流表可作为电压表使用,但由于表头满偏电流Ig、内阻Rg都较小,则满偏电压Ug(Ug=IgRg)也较小。如果电流表串联一个阻值较大的电阻R,如图所示,那么A、B间的电压U=I(R+Rg)也较大,即改装后的电压表量程U=Ig(R+Rg)。显然,串联电阻R越大,量程越大方法突破(1)分压电阻的计算:由串联电路的特点知U=Ig(Rg+R),解得R=-Rg(2)电压表的内阻RV=Rg+R=nRg,但表头的内阻Rg、表头的满偏电流Ig没有变,只是改装后,串联的电阻起到分压的作用,把表盘换成相应的电

20、压刻度3.电流表改装成欧姆表实验原理欧姆表是根据闭合电路欧姆定律改装而成的,欧姆表的工作原理如图所示,其中为灵敏电流表(表头),满偏电流为Ig,内阻为Rg,电源电动势为E,内阻为r,R为可变电阻,也叫调零电阻(1)当红、黑表笔不接触时,电流表示数为零,指针不偏转,相当于被测电阻无穷大(2)当红、黑表笔短接时,调节R使指针满偏,相当于被测电阻为零,此时有Ig=(3)当红、黑表笔间接电阻Rx时,通过电流表的电流I=,每一个Rx对应一个电流,在刻度盘上标出与I对应的Rx的值,这样在刻度盘上就可以读出待测电阻的阻值,电流表就改装成了一个欧姆表方法突破欧姆表的刻度的标注方法刻度标注方法标注位置0红、黑表

21、笔相接,调节调零电阻使指针满偏,被测电阻Rx=0满偏电流Ig处红、黑表笔不接触,电流表指针不偏转,被测电阻Rx=电流为零处中值电阻R中=R内=Rg+R+r刻度盘正中央Rx红、黑表笔间接电阻Rx,I=,Rx与I一一对应与Rx对应的电流I处注意:由I=知,I与Rx是非线性关系,故欧姆表的刻度是不均匀的【典例2】【解析】(1)设使用a和b两接线柱时,电表量程为I1,使用a和c两接线柱时,电表量程为I2,则使用a和b时有+Ig=I1使用a和c时有+Ig=I2得R1=15 ,R2=35 。(2)校准时电路中的总电阻的最小值R小= =500 ,总电阻的最大值R大= =3000 ,故R0选300 的电阻,R

22、选用最大阻值为3000 的滑动变阻器。(3)d接b时,R1和R2串联,不论是R1还是R2损坏,电表都有示数且示数相同,故应将d接c。根据d接c时的电路连接情况可知:闭合开关,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2。【答案】(1)1535(2)3003000(3)c闭合开关时,若电表指针偏转,则损坏的电阻是R1;若电表指针不动,则损坏的电阻是R2【针对训练2】【解析】(1)利用半偏法测量电流表的内阻,要保证总电流基本不变,则R1的阻值远大于R2的阻值,电动势选择大一些的,故可变电阻R1应该选择B;可变电阻R2应该选择A;电源E应该选择F。(2)由于并联R2后,总电

23、阻减小,则总电流增大,所以通过R2的实际电流大于通过电流表的电流,则R2的阻值小于电流表的阻值,所以电流表R测R真。(3)由图乙知电流表示数I=230 A,根据欧姆定律得U=I(Rg+R)=2.30 V。【答案】(1)BAF(2)小于(3)2.30【典例3】【解析】(1)甲同学设计的电路图中,电流计与电阻箱串联,不考虑电流计内阻,最小电流Imin= A1.510-3 A=1500 A,电流计内阻较小,约为几十欧姆或几欧姆,考虑电流计内阻时,电路最小电流也远大于500 A,电路最小电流超过了电流计量程,则应用图甲所示电路测电流计内阻不可行。(2)由实验步骤a可知:U=IgRV由实验步骤b可知:U

24、=IRV=(I+IR2)RV=RV解得RV=2000 ,Rg=18 。把灵敏电流计改装成量程为5 mA的电流表需要并联分流电阻,并联电阻阻值R=2 ,改装后的电路图如图丙所示。丙【答案】(1)不可行,流过电流计的最小电流超过了其量程(2)200018电路图如图丙所示2【针对训练3】【解析】(1)红正黑负,电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出电表,电流从电流表正接线柱流入,由图甲所示电路图可知,与多用电表的a接线柱相接的是黑表笔。(2)调节滑动变阻器的滑片,从图甲所示位置向右滑动过程中,滑动变阻器接入电路的阻值减小,电路总电阻变小,由欧姆定律可知,电路电流增大,电流表的示数增大。(3)由图乙可知,

25、欧姆表示数为32.01 =32.0 ;由图丙所示电流表表盘可知,其量程为0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.200 A。电源电动势E=I(R+R内),则=R+,则-R图象的斜率k=,电源电动势E=9.60 V,由图丁图象可知,当=0时,R=-16.0 ,即(-16)+=0,解得R内=16.0 【答案】(1)黑(2)增大(3)32.00.2009.6016.0【典例4】【解析】(1)若用多用电表直流10 V挡测量电压,其分度值为0.2 V,对应读数是4.60 V。(2)对题图乙所示的电路由欧姆定律有I=,当欧姆调零时,Rx=0。I=10.0 mA;而指针指向中值电阻时,R滑+rg+r=Rx=150 ,则I1=5.0 mA,故E=1.5 V;故电流的表达式为I=;由欧姆表的内阻为150 ,可知选择的是10的倍率。【答案】(1)4.60(2)1.5B