【物理】2020届一轮复习人教版实验十一练习使用多用电表学案

【物理】2020届一轮复习人教版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 [实验目的] 1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法． 2．会用多用电表测电压、电流及电阻． 3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件． [实验原理] 1．外部构造(如图所示) (1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等． (2)表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程． 2．欧姆表原理 (1)内部电路简化如图所示． (2)根据闭合电路欧姆定律： ①当红、黑表笔短接时，Ig＝ E Rg＋R＋r ； ②当被测电阻 Rx 接在红、黑表笔两端时，I＝ E Rg＋R＋r＋Rx ； ③当 I 中＝1 2 Ig 时，中值电阻 R 中＝Rg＋R＋r. [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． 热点一 考查多用电表的原理及读数 [典例 1] (2018·全国卷Ⅲ)图(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 250 μA，内阻为 480 Ω.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 1 V 挡和 5 V 挡，直流 电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆×100 Ω挡． (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)． 解析：(1)与多用电表内电源正极相连的是黑表笔． (2)R6 是可变电阻，它的作用是欧姆表调零，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．故选 B. (3)B 端与“2”相连时，是量程较小的电流表，所以 R1＋R2＝ IgRg I1－Ig ＝160 Ω；B 端与“4”相连时，是量程 较小的电压表，所以 R4＝U1－IgRg I1 ＝880 Ω. (4)若此时 B 端与“1”相连，多用电表是量程为 2.5 mA 的电流表，则读数为 1.47 mA；若此时 B 端与“3” 相连，多用电表是欧姆×100 Ω挡，则读数为 11×100 Ω＝1.10×103 Ω；若此时 B 端与“5”相连，多 用电表是量程为 5 V 的电压表，则读数为 2.95 V. 答案：(1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA(或 1.48 mA) 1.10×103 Ω 2.95 V 1．(1)用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关 K 和两个部件 S、T.请根据下列步骤完成电阻测量： ①旋动部件 ，使指针对准电流的“0”刻线． ②将 K 旋转到电阻挡“×100”的位置． ③将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件． 使指针对准电阻的 (填“0 刻线”或“∞刻线”)． ④将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，为了得到此较准确的待测量结果，请从下列选 项中挑出合理的步骤．并按 的顺序进行操作，再完成读数测量． A．将 K 旋转到电阻挡“×1 k”的位置 B．将 K 旋转到电阻挡“×10”的位置 C．将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接 D．将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准 (2)如图所示，为多用电表的表盘，测电阻时，若用的是“×100”挡，这时指针所示被测电阻的阻值应为 Ω；测直流电流时，用的是 100 mA 的量程，指针所示电流值为 mA；测直流电压时，用的是 50 V 量程， 则指针所示的电压值为 V. 解析：(1)电表使用前要调节调零旋钮，使指针指在 0 刻线位置，故旋动 S 旋钮． (3)欧姆表测量前要进行欧姆调零，故调节 T 旋钮使指针指向电阻 0 刻线． (4)指针偏转度过小，说明电阻偏大，故需选择较大的倍率；每次换挡要重新调零然后测量电阻，故步骤为 ADC. (5)①欧姆表读数＝刻度盘读数×倍率＝16×100 Ω＝1 600 Ω；②选用量程为 100 mA 的电流挡，读数选 取中间刻度第二排，读数为 48 mA，选用量程为 50 V 的电压挡，读数选取中间刻度第二排，读数为 24 V. 答案：(1)①S ③T 0 刻线 ④ADC (2)1 600 48 24 [反思总结] 1．欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘 (1)左∞右 0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零刻度与电流、电压最大刻度重合． (2)刻度不均匀：左密右疏． (3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率．电流、电压挡是量程范围挡． 在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率大角度偏”(因为欧姆 挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“∞”处)． 2．读数技巧 (1)欧姆表的读数 ①为了减小读数误差，指针应指在表盘1 3 到2 3 的部分，即中央刻度附近． ②指针示数的读数一般取两位有效数字． ③电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积． (2)测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是 1、0.1、0.01 时要估读到下一 位，精确度是 2、0.02、5、0.5 时，不用估读到下一位． 热点二 多用电表的使用 [典例 2] 某同学为了将一量程为 3 V 的电压表改装成可测量电阻的仪表——欧姆表． (1)先用如图 a 所示电路测量该电压表的内阻，图中电源内阻可忽略不计，闭合开关，将电阻箱阻值调到 3 k Ω时，电压表恰好满偏；将电阻箱阻值调到 12 kΩ时，电压表指针指在如图 b 所示位置，则电压表的读数 为 V．由以上数据可得电压表的内阻 RV＝ kΩ. (2)将图 a 的电路稍作改变，在电压表两端接上两个表笔，就改装成了一个可测量电阻的简易欧姆表，如图 c 所示，为将表盘的电压刻度转换为电阻刻度，进行了如下操作：闭合开关，将两表笔断开，调节电阻箱， 使指针指在“3.0 V”处，此处刻度应标阻值为 (填“0”或“∞”)；再保持电阻箱阻值不变，在两表笔 间接不同阻值的已知电阻找出对应的电压刻度，则“1 V”处对应的电阻刻度为 kΩ. (3)若该欧姆表使用一段时间后，电池内阻不能忽略且变大，电动势不变，但将两表笔断开时调节电阻箱， 指针仍能满偏，按正确使用方法再进行测量，其测量结果将 ． A．偏大 B．偏小 C．不变 D．无法确定 解析：(1)由图(b)所示电压表表盘可知，其分度值为 0.1 V，示数为 1.50 V；电源内阻不计，由图 a 所示电路 图可知，电源电动势 E＝U＋IR＝U＋U RV R，由题意可知 E＝3＋ 3 RV ×3 000，E＝1.5＋1.5 RV ×12 000，解得 RV＝6 000 Ω＝6 kΩ，E＝4.5 V. (2)两表笔断开，处于断路情况，相当于两表笔之间的电阻无穷大，故此处刻度应标阻值为∞，当指针指向 3 V 时，电路中的电流为 Ig＝ 3 6 000 A＝0.000 5 A，此时滑动变阻器的阻值为 R＝ 1.5 0.000 5 Ω＝3 kΩ，当电 压表示数为 1 V 时，有 1＝ 4.5 R＋ RxRV Rx＋RV RxRV Rx＋RV ，解得 Rx＝1 kΩ. (3)根据闭合电路欧姆定律可知电池新时有 Ig＝ E r＋RV＋R ＝ E r＋R＋RV ， 测量电阻时电压表示数为 U＝ E r＋R＋ RVRx RV＋Rx RVRx RV＋Rx ， 欧姆表用一段时间调零时有 Ig＝ E r′＋RV＋R′ ， 测量电阻时 U＝ E r′＋R′＋ RVR′x RV＋R′x RVR′x RV＋R′x ， 比较可知 r＋R＝r′＋R′，所以若电流相同则 R′x＝Rx，即测量结果不变，C 正确． 答案：(1)1.50 6 (2)∞ 1 (3)C 2．小明同学想测量一节旧干电池的电动势和内电阻，身边仅有下列器材：一个多用电表、一个定值电阻 R1、一个滑动变阻器 R2(0～20 Ω)、一个开关 S、导线若干．小明设计了实验原理图(如图甲所示)，并进行 了如下实验： 甲 ①根据原理图，连接实验器材，且 S 断开； ②多用电表选择欧姆表的“×1”挡，先 ，后用红表笔接 a 端，黑表笔接 b 端，记录下 R1 示数(如图乙 所示)； ③S 闭合，多用电表选择“直流电压 2.5 V”挡， 表笔接 a 端， 表笔接 b 端(填“红”或“黑”)， 记录下示数 U1，然后再测出 b、c 间的电压，记录下示数 U2； ④调节滑动变阻器，重复步骤③，得到如下表所示的 6 组数据． U1/V 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 U2/V 1.05 0.90 0.75 0.70 0.45 0.30 (1)请你完成上述操作步骤中的三处填空； (2)由图乙可知 R1 测量值为 Ω； (3)请在如图丙所示的坐标纸中画出 U2－U1 关系图； (4)该电池的内电阻为 Ω.(保留两位有效数字) 解析：(1)运用多用电表欧姆挡测电阻要先进行欧姆调零，测直流电压要“红正黑负”，红表笔接 a 端，黑 表笔接 b 端． (2)因多用电表选择欧姆表的“×1”挡，由题图可知 R1 测量值为 8 Ω. (3)U2－U1 关系图如图所示． (4)由闭合电路欧姆定律可知 E＝U1＋U2＋U1 R1 r，所以 U2＝E－U1－U1 R1 r＝E－(1＋ r R1 )U1；由图可知 1＋ r R1 ＝1.2 0.8 ， 解得 r＝4.0 Ω. 答案：(1)②欧姆调零 ③红 黑 (2)8 (3)图见解析 (4)4.0 1．(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约为十几千欧的电阻 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横线上： . A．将两表笔短接，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 Ω. 解析：(1)欧姆表每次使用应该先选挡位，然后欧姆调零，最后测量，欧姆表指针指在中间附近时，读数最 准确，故即选“×1k”挡，欧姆调零，测量读数；最后旋到交流电压最大挡或 OFF 位置，防止漏电，故在 用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，操作步骤必需的是：选挡和欧姆调零，故有用的操作顺序为：CABE. (2)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值，即为 14×1 000＝1.4×104 Ω. 答案：(1)CABE (2)1.4×104 2．某同学制作了一个简单的多用电表，图甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻 Rg＝5 Ω、满偏电 流 Ig＝25 mA，当选择开关接 3 时为量程 100 V 的电压表．该多用电表表盘如图乙所示，下排刻度均匀，C 为上排刻度线的中间刻度，由于粗心，上排刻度线对应数据没有标出． (1)若指针指在图乙所示位置，选择开关接 1 时其读数为 ；选择开关接 3 时其读数为 ． (2)为了测该多用电表电阻挡的电阻和表内电源的电动势，这位同学在实验室找到了一个电阻箱，设计了如 下实验： ①将选择开关接 2，红黑表笔短接，调节 R1 的阻值使电表指针满偏； ②将电表红黑表笔与电阻箱相连，调节电阻箱使电表指针指 C 处，此时电阻箱的示数如图丙，则 C 处刻度 应为 Ω； ③计算得到多用电表内电池的电动势为 V；(保留两位有效数字) (3)调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，若指针在图乙所示位置，则待测电阻的阻值为 Ω.(保 留两位有效数字) 解析：(1)选择开关接 1 时测电流，其分度值为 0.5 mA，示数为 17.3 mA；选择开关接 3 时测电压，其分度 值为 2 V，其示数为 69 V； (2)②由图丙所示电阻箱可知，电阻箱示数为 0×1 000 Ω＋1×100 Ω＋5×10 Ω＋0×1 Ω＝150 Ω； (3)由图乙所示可知，指针指在 C 处时，电流表示数为 12.5 mA＝0.0125 A，C 处电阻为中值电阻，则电表内 阻为 150 Ω，电源电动势 E＝I(R＋r)＝0.0125×(150＋150) V＝3.8 V； (3)根据第(1)问可知，表头所示电流为 17.3 mA；调零后将电表红黑表笔与某一待测电阻相连，此时电路中 的电流值也为17.3 mA，而表内电池的电动势为 E＝3.8 V，表内总电阻为150 Ω，由欧姆定律可知 R＝( 3.8 0.017 3 －150) Ω≈70 Ω，所以待测电阻的阻值为 70 Ω. 答案：(1)17.3 mA(17.2～17.4 mA) 69 V (2)②150 ③3.8 (3)70(67～71) 3．现有一满偏电流为 500 μA、内阻为 1.0×103 Ω的电流表 ，某同学想把它改装成中值电阻为 500 Ω 的欧姆表，实验室提供如下器材： A．一节干电池(电动势为 1.5 V，内阻不计) B．电阻箱 R1(最大阻值 99.99 Ω) C．电阻箱 R2(最大阻值 999.9 Ω) D．滑动变阻器 R3(0～100 Ω) E．滑动变阻器 R4(0～1 kΩ) F．导线若干及两个接线柱 (1)由于电流表 的内阻较大，该同学先把电流表 改装成量程为 0～3.0 mA 的电流表 ，则电流 表 应 (填“串”或“并”)联一个电阻箱，将该电阻箱的阻值调为 Ω. (2)将改装后的电流表 改装成欧姆表，请选择适当的器材在方框内把改装后的电路图补画完整(含电流表 的改装)，并标注所选电阻箱和滑到变阻器的符号． (3)用改装后的欧姆表测量一电阻，电流表 的示数为 200 μA，则该电阻的阻值为 Ω，通过该电 阻的电流为 m A. 解析：(1)将电流表改装为 3 mA 的电流表应该并联一个分流电阻，并联电阻阻值 R＝ IgRg I－Ig ＝ 500×10－6×1×103 3×10－3－500×10－6 Ω＝200 Ω. (2)改装后的电流表内阻 R＝IgRg I ＝500×10－6×1×103 3×10－3 Ω≈167 Ω，把表头改装成中值电阻为 500 Ω的欧姆 表，则需要串联的电阻 R″＝500－167＝333 Ω，所以选择电阻箱 R2 和滑动变阻器 R4，实验电路图如图所 示． (3)改装后电流表量程是原电流表 G 量程的 3×10－3 500×10－6 ＝6 倍，电流表 G 的示数为 200 μA，电路电流 I＝200 μA×6＝1200 μA＝1.2 mA，待测电阻阻值 RX＝U I －R 内＝( 1.5 1.2×10－3 －500) Ω＝750 Ω. 答案：(1)并 200 (2)图见解析 (3)750 1.2