2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第8节第9节多用电表的原理实验：练习使用多用电表课件 人教版选修3-1

2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第8节第9节多用电表的原理实验：练习使用多用电表课件 人教版选修3-1

第 8 节　多用电表的原理 第 9 节　实验：练习使用多用电表 1 ．原理：依据 ____________________ 制成，它是由 ____________ 改装而成的． 2 ．内部构造：由 ___________ 、 ___________ 和 _____________ 三部分组成． 课前教材预案 要点一　欧姆表 闭合电路的欧姆定律　 电流表　 表头　 电源　 可变电阻　 1 ． 多用电表的用途及外部构造 多用电表可以用来测量 ___________ 、 ___________ 、 ___________ 等，并且每一种测量都有几个量程． 外形如图所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及 ___________ ，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表．在不使用时，应把选择开关旋转到 ____________ 挡或 ________________. 要点二　多用电表 电阻　 电流　 电压　 量程　 OFF 　 交流电压最高挡　 2 ． 多用电表的工作原理 如图所示是简化的多用电表的电路图，它由表头、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及选择开关等部分组成，其中， 1 、 2 为 ___________ 测量端， 3 、 4 为 ___________ 测量端， 5 、 6 为 ___________ 测量端．测量时，红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，并通过选择开关 S 接入与待测量相应的测量端，使用时电路只有一部分起作用． 电流　 电阻　 电压　 1 ． 测电压 (1) 选择 _____________ 挡合适的量程，并将 _____________ 旋至相应位置． (2) 将多用电表 ___________ 在待测电源两端，注意 ____________ 接触点的电势应比 ____________ 高． 要点三　多用电表的使用 直流电压　 选择开关　 并联　 红表笔　 黑表笔　 2 ． 测电流 (1) 选择直流电流挡合适的量程． (2) 将被测电路导线卸开一端，把多用电表 ___________ 在电路中． 注意： 电流应从红表笔流入多用电表． 串联　 3 ． 测电阻 (1) 将选择开关旋到 ___________ 挡上，此时红表笔连接表内电源的 __________ 极，黑表笔连接表内电源的 __________ 极．选好量程后，先 _____________ ，然后测量．测量完毕，应把选择开关旋转到 _______ 挡或交流电压最高挡． (2) 用多用电表测电压、测电流及测电阻时，电流都是从 __________ 表笔流入电表，从 __________ 表笔流出电表． 欧姆 负 正 欧姆调零 OFF 红 黑 4 ． 二极管的特点及其电阻测量 (1) 特点：如图所示，它由 ____________ 材料制成，有两个电极． (2) 电阻测量：正向电阻 ____________ ，反向电阻 ____________ ，可用多用电表判断它的 ____________ 或区分它的 ___________. 二极管具有 _____________ 性． 半导体　 比较小　 比较大　 正负极　 好坏　 单向导电　 1 ． 原理如图所示 课堂深度拓展 考点一　欧姆表测电阻的原理 2 ． 刻度标注 刻度 标注方法 标注位置 “ 0 Ω ” 红、黑表笔相接调节调零电阻，使指针满偏，被测电阻 R x ＝ 0 满偏电流 I g 处 “∞ Ω ” 红、黑表笔不接触，指针不偏转，被测电阻 R x ＝ ∞ 电流为零处 中值电阻 R x ＝ r ＋ R ＋ R g 刻度盘正中央 3 ． 倍率不同，欧姆表内阻改变 欧姆表各挡共用一个标尺，所以一般都以 R ×1 挡的中值电阻为标准，成 10 倍地扩大．如果 R ×1 挡的中值电阻 R 中 ＝ 10 Ω ，那么欧姆表的总内阻 R 内 ＝ r ＋ r g ＋ R ＝ 10 Ω ，此时 R x ＝ 10 Ω 的刻度应在刻度盘的中央．同理，当 R 内 ＝ 100 Ω 时，此时 R x ＝ 100 Ω 的刻度应在刻度盘的中央，即指针指在原来“ 10” 的位置，读数乘以 10 就是 100 Ω ，这就是 R ×10 挡，依次类推． 可见，扩大欧姆表量程就是扩大表的总内阻 R 内 的值．实际上扩大表的总内阻是通过欧姆表内的另一附加电路来实现的．换用不同的欧姆挡来测量电阻时，表内的总电阻也发生变化，所以，在测量之前一定要进行欧姆调零． 【例题 1 】 把一量程 6 mA 、内阻 100 Ω 的电流表改装成欧姆表，电路如图所示，现备有如下器材： A ．电源 E ＝ 3 V( 内阻不计 ) ； B ．变阻器 0 ～ 100 Ω ； C ．变阻器 0 ～ 500 Ω ； D ．红表笔； E. 黑表笔． (1) 变阻器选用 ___________. (2) 红表笔接 _____________ 端，黑表笔接 __________ 端． (3) 电流表 2 mA 刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为 ____________ ；电流表 3 mA 刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为 ____________ ． 思维导引： (1) 由闭合电路的欧姆定律确定电流和测量电阻之间的关系来求出电阻刻度的数值； (2) 偏转角为指针与左侧零刻度的夹角． 【变式 1 】 一个用满偏电流为 3 mA 的电流表改装而成的欧姆表，调零后用它测量 500 Ω 的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间．如果用它测量一个未知电阻时，指针指在 1 mA 处，则被测电阻的阻值为 ( 　　 ) A ． 1 000 Ω 　　 B ． 5 000 Ω C ． 1 500 Ω 　　 D ． 2 000 Ω A 　 考点二　多用电表测电流、电压和电阻 多用电表使用的 “ 几项注意 ” (1) 使用前要机械调零． (2) 两表笔在使用时，无论测电流、电压还是电阻，电流总是 “ 红入黑出 ”． (3) 测电阻时，应选择合适量程，使指针指在中值电阻附近，且注意每换一次挡都需重新进行欧姆调零． (4) 测电学黑箱时，一定要先用大量程电压挡判断其内部有无电源，无电源方可用欧姆挡． 【例题 2 】 (1) 用多用电表的电阻挡测量阻值约为几十千欧的电阻 R x ，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中 S 为选择开关， P 为欧姆调零旋钮．把你认为正确的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，调节 P 使指针对准刻度盘上电阻挡的“ 0” 刻度，断开两表笔 b ．将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出 R x 的阻值后，断开两表笔 c ．旋转 S 使其尖端对准电阻挡“ ×1k” d ．旋转 S 使其尖端对准电阻挡“ ×100” e ．旋转 S 使其尖端对准交流 500 V 挡，并拔出两表笔 合理的顺序为 __________ ． 根据如图所示指针位置，该被测电阻的阻值约为 __________kΩ. (2) ( 多选 ) 下列关于用多用电表电阻挡测电阻的说法正确的是 __________ ． A ．测量电阻时，如果指针偏转过大，应将选择开关 S 拨至倍率较小的挡位，重新调零后测量 B ．测量电阻时，如果红、黑表笔分别插在“－”“＋”插孔，则会影响测量结果 C ．测量电路中的某个电阻时，应把该电阻与电路断开 D ．测量阻值不同的电阻时，都必须重新调零 思维导引： 多用电表电阻挡的使用步骤：选挡 → 调零 → 测量 ( 在中值刻度附近 ) → 置于 “ OFF ” 位置或交流电压最高挡． 解析 (1) 测量几十千欧的电阻 R x ，我们一般选择较大的挡位先粗测，使用前应先进行调零，然后依据欧姆表的示数，再更换挡位，重新调零，在进行测量；使用完毕应将选择开关置于 OFF 位置或者交流电压最大挡，拔出表笔，所以合理的顺序为 cabe. 欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值，则待测电阻的阻值为 30 × 1 k ＝ 30 kΩ. (2) 欧姆挡更换规律 “ 大小，小大 ” ，即当指针偏角较大时，表明待测电阻较小，应换较小的挡位，反之应换较大的挡位，选项 A 正确；电流总是从红表笔流入从黑表笔流出多用电表，每次换挡一定要进行欧姆调零，测量电阻一定要断电作业，选项 B 、 D 错误， C 正确． 答案 (1)cabe　30　(2)AC 【变式 2 】 如图所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“ ×100” 的电阻挡测电阻时，表针指示如图所示，则： (1) 所测电阻的阻值为 ____________ Ω ；如果要用此多用电表测量一个阻值约为 2.0×10 4 Ω 的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是 ____________( 选填“ ×10”“×100” 或“ ×1 k”) ． (2) 用此多用电表进行测量，当选用量程为 50 mA 的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为 _____________________mA ；当选用量程为 250 mA 的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为 __________________mA ． (3) 当选用量程为 10 V 的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为 ____________V. 解析 (1) 欧姆表读数：对应最上一行刻度值为 15 ，倍率为 “ × 100 ” ，读数为 1.5 × 10 3 Ω ；测 2.0 × 10 4 Ω 电阻时应选 “ × 1 k ” 的欧姆挡． 答案 1.5 × 10 3 Ω × 1 k (2)30.8(30.7～30.9均可)　154(153～154均可)　(3)6.1 电路故障一般是短路或断路，常见的情况有灯泡的灯丝烧断、电阻器内部断路或滑动变阻器接触不良等，检查故障的方法有： 1 ． 用多用电表的欧姆挡检测 在确保电源断开的情况下，用电阻“ ×1” 挡 ( 注意先调零 ) 测电阻，如果阻值为“ ∞” ，表明电路断开，如果阻值为零，表明电路短路． 考点三　用多用电表判断电路故障 2 ． 用多用电表的电压挡检测 把多用电表与被检测部分并联，如果多用电表读数为零，说明多用电表内无电流通过，可能在并联路段之外有断路或并联路段之内有短路；如果多用电表有示数，说明多用电表内有电流通过，可能在并联路段之外无断路或并联路段之内无短路． 3 ． 用多用电表的电流挡检测 把多用电表与被检测的部分并联，如果多用电表有示数，其他部分开始工作，则此时与多用电表并联的部分断路． 【例题 3 】 如图所示是某同学连接的实验实物图，闭合开关 S 后，发现 L 1 、 L 2 灯都不亮，他采用下列两种方法检查故障 ( 每节干电池的电动势约为 1.5 V) (1) 用多用电表的直流电压挡进行检查： ① 那么选择开关应置于下列量程的 __________ 挡． ( 用字母序号表示 ) A ． 2.5 V 　　 B ． 10 V 　　 C ． 50 V 　　 D ． 250 V ② 在测试 a 、 b 间直流电压时，红表笔应接触 __________ ． ( 选填“ a ” 或“ b ”) 　 ③ 该同学测试结果如表所示，根据测试结果，可以判定故障是 ____________ ． ( 假设只有下列中的某一项有故障 ) A ．灯 L 1 断路　　 B ．灯 L 2 短路 C ． cd 段断路　　 D ． df 段断路 (2) 用欧姆挡检查： ① 测试前，应将开关 S_______.( 选填“断开”或“闭合” ) 测试点 多用电表示数 a 、 b 有示数 c 、 b 有示数 c 、 d 无示数 d 、 f 有示数 思维导引： (1) 选择多用电表电压挡的量程时，既要大于电源的电动势，还要保证测量时指针偏角适当． (2) 使用欧姆挡时，指针偏角越大，说明电阻越小，偏角越小，说明电阻越大． 解析 (1) ① 用多用电表的直流电压挡检查电路时，电压表的量程必须大于电源的电动势 6 V ，故选 10 V 量程即可． ② 测试时红表笔应接电势高的 a 点． ③ 根据测试结果， a 、 b 间有示数，说明 b → 电源 → a 完好； c 、 b 间有示数，说明 b → 电源 → a → c 完好； c 、 d 间无示数，说明 c → 灯 → d 间完好； d 、 f 间有示数，说明 f → b → 电源 → a → c → d 完好，故应是 df 段断路．另外，若灯 L 2 短路，则测试 d 、 f 两点时多用电表应无示数． (2) ① 用欧姆挡检查时，测试前应首先将开关 S 断开． ② 根据指针偏转情况，接 c 、 d 时有示数，说明不是灯 L 1 断路；接 e 、 f 时有示数，说明也不是灯 L 2 断路；接 d 、 e 时电阻无穷大，可以断定是 d 、 e 间导线断路． 答案 (1)①B　②a　③D　(2)①断开　②D 【变式 3 】 ( 多选 ) 在如图所示的电路中，闭合开关时，小灯泡不亮，已经确定故障是由小灯泡断路或短路引起的，在不能拆开电路的情况下 ( 开关可闭合，可断开 ) ，现用一个多用电表的直流电压挡、直流电流挡和欧姆挡分别对故障电路进行了如下检查并作出判断 ( 如下表所示 ) ： 次序 操作步骤 现象和结论 1 闭合开关，选直流电压挡，红、黑表笔分别接 a 、 b 指针偏转，灯泡断路； 指针不偏转，灯泡短路 2 闭合开关，选直流电流挡，红、黑表笔分别接 a 、 b 指针偏转，灯泡断路； 指针不偏转，灯泡短路 3 闭合开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接 a 、 b 指针不偏转，灯泡断路； 指针偏转，灯泡短路 4 断开开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接 a 、 b 指针不偏转，灯泡断路； 指针偏转最大，灯泡短路 以上操作和判断正确的是 ( 　　 ) A ． 1 　　 B ． 2 　　 C ． 3 　　 D ． 4 答案 ABD 解析 接入直流电压表，当灯泡断路时，电压表直接与电源两极相连，指针偏转，当灯泡短路时，灯泡两端电压为零，指针不偏转；接入电流表，当灯泡断路时，电流表将 a ， b 连接起来形成回路，电流表有电流流过，指针偏转，当灯泡短路时，没有电流流过电流表，指针不偏转；开关闭合时，不能接入欧姆表，因为外电源影响欧姆表，有可能烧毁欧姆表；断开开关时，可以用欧姆表，且灯泡断路时，指针不偏转，灯泡短路时，指针偏转，故选项 A 、 B 、 D 正确． 1 ．“ 电学黑箱 ” 的种类 (1) 纯电阻黑箱． (2) 纯电源黑箱． (3) 由电阻和电源组成的闭合电路黑箱． (4) 含电容器、二极管的黑箱． 考点四　用多用电表探究黑箱问题 2 ． 常见元件的特性及测量现象 用多用电表探测黑箱内的电学元件 【例题 4 】 现有一个电学黑箱，有 A 、 B 、 C 、 D 四个接线柱，如图所示．若用多用电表的电压挡和电阻挡分别测量，发现两接线柱间测量结果如下： U AB ＝ U AC ＝ U AD ＝ 1.5 V ； U BC ＝ U BD ＝ U CD ＝ 0 ； R BC ＝ 4 Ω ， R BD ＝ 3 Ω ， R CD ＝ 5 Ω ，试判断箱内电路的最简结构 ( 电阻无并联的情况 ) ． 思维导引： 判断黑箱内元件的连接情况，要根据外部电压、电阻的测量结果来做出判定，采用各个击破的方式来画出内部结构，然后分析所画结构是否符合题意，直至所画图符合题意为止． 易错指津： 用多用电表判断黑箱内电学元件时，应首先用电压挡测量各接点间的电压，判断黑箱内是否含电源，含电源的部分绝不能用欧姆挡进行探测． 解析 (1) 由电压挡测量情况知， B 、 C 、 D 三点等电势， A 点电势比它们高出 1.5 V ，则可知只有一节电池，正接线柱在 A 点，在 B 、 C 、 D 三点中任意两点间无电池； (2) 由电阻挡测量情况知， B 、 C 、 D 三点中任意两点间均有电阻，其内部电路如图所示．由测量结果可知 R 1 ＋ R 2 ＝ 4 Ω ， R 1 ＋ R 3 ＝ 3 Ω ， R 2 ＋ R 3 ＝ 5 Ω ， 解得 R 1 ＝ 1 Ω ， R 2 ＝ 3 Ω ， R 3 ＝ 2 Ω. 答案 见解析 【变式 4 】 把一只电阻和一只半导体二极管分别与接线柱 A 、 B 、 C 连接，元件放在盒子里，盒外只露出接线柱 ( 如图所示 ) ，现用多用电表的欧姆挡进行测量，结果如下． ① A 、 C 间：将红、黑表笔调换，前后读数相同． ② B 、 C 间：红表笔接 B 、黑表笔接 C 时的读数很小，调换红、黑表笔，读数很大． ③ A 、 B 间：红表笔接 A 、黑表笔接 B 时的读数很大，调换红、黑表笔，测得的读数与 A 、 C 间的读数很接近． 根据测量结果，请在虚线框中画出盒内的电路图． 解析 根据 ① 可知， A 、 C 间显然为电阻．根据 ② 中 B 、 C 间的情况及二极管的单向导电性可知， B 、 C 间为二极管，且 B 接负极， C 接正极．根据 ③ 进一步说明上面的判断，故实验电路如答案图所示． 答案 如图所示 1 ．如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为 300 μA ，内阻 R g ＝ 100 Ω ，调零电阻最大值 R ＝ 50 kΩ ，串联的固定电阻 R 0 ＝ 50 Ω ，电源电动势 E ＝ 1.5 V ，用它测量电阻 R x ，能准确测量的阻值范围是 ( 　　 ) A ． 30 kΩ ～ 80 kΩ B ． 3 kΩ ～ 8 kΩ C ． 300 kΩ ～ 800 kΩ D ． 30 kΩ ～ 80 kΩ 课末随堂演练 B 　 2 ． 如图所示，电路中有三根导线，其中一根是断的，电源、电阻 R 1 和 R 2 及另外两根导线是好的．为了查出断导线，某学生想先用多用电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 R 1 的 b 端和 R 2 的 c 端，并观察多用电表指针的示数．下列选项符合操作规程的是 ( 　　 ) A ．直流 10 V 挡　　 B ．直流 0.5 A 挡 C ．直流 2.5 V 挡　　 D ．欧姆挡 A 　 3 ． 有一个黑箱，内部是用若干个阻值相同的电阻所构成的电路，用多用电表测得： R 13 ＝ R 24 ＝ R 12 ， R 14 ＝ R 23 ＝ 2 R 12 ， R 34 ＝ 3 R 12 . 请你根据这些信息设计这个黑箱内部的最简电路． 答案 见解析图 解析 由题知， 1 与 4 、 2 与 3 之间的电阻值是 1 与 2 、 1 与 3 、 2 与 4 之间电阻值的 2 倍， 3 与 4 之间的电阻值是 1 与 2 、 1 与 3 、 2 与 4 之间电阻值的 3 倍，若电路最简，则各点之间的电阻的个数最少，所以 1 与 2 、 1 与 3 、 2 与 4 之间可以只有一个电阻，而 1 与 4 、 2 与 3 之间有 2 个电阻， 3 与 4 之间有 3 个电阻，所以可能的电路如图所示． 4 ．多用电表欧姆挡“ ×1” 的内部电路如图甲所示，为测量多用电表内阻 r 和电池的电动势 E ，实验过程如下． 甲 (1) 将选择开关旋至欧姆挡“ ×1” ，红、黑表笔短接，其中表笔 a 为 __________( 填“红表笔”或“黑表笔” ) ，调节 __________ ，使指针位于表盘 __________( 填“左”或“右” ) 侧零刻度线处． 乙 (3) 根据图线可知电动势 E ＝ ________V ，内阻 r ＝ _______ Ω.( 结果保留三位有效数字 ) 解析 (1) 由图可知，表笔 a 接电池的负极，为保证电流由红进黑出，则表笔 a 为红表笔；欧姆调零时应调整指针指在右侧的零刻度线处，方法为调节 R 0 . (2) 根据表中数据利用描点法得出对应的图象如图所示． 答案 (1) 红表笔　 R 0 　右　 (2) 见解析图 (3)1.43(1.40 ～ 1.46 均可 ) 　 22.6(22. 0 ～ 23.2 均可 )