新课标高中物理选修第9节实验：练习使用多用电表教案.pdf

第 9 节 实验：练习使用多用电表 学习目标 核心提炼 1.掌握多用电表的使用方法。4 个测量测电压、测电流、测电阻、测二极管的正反电阻 1 个判断判断箱内元件 1 个检测检测电路故障 2.会用多用电表测电压、电流及电阻。3.会根据多用电表表盘刻度及指针位置读数。一、多用电表的原理 如图 1 为多用电表的原理图，其中 1、2 为电流测量端，3、4 为电压测量端，5为电阻测量端，测量时，黑表笔插入“”插孔，红表笔插入“”插孔，并通过转换开关接入与待测量电器相应的测量端。图 1 二、实验过程 1.测量电压(1)选择直流电压挡合适的量程。(2)将电表与被测电路并联，注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高(填“高”或“低”)。2.测量电流(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，把多用表串联在电路中，注意电流应该从红表笔流入电表。3.测电阻(1)将选择开关打在欧姆挡上，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。电流从欧姆表的黑表笔流出，经过被测量电阻，从红表笔流入欧姆表。(2)测量步骤：选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。欧姆调零：将红、黑表笔短接，调整“欧姆调零按钮”使指针指向“0”。测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以挡位倍率即为待测电阻阻值。实验完毕，应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。4.研究二极管的单向导电性 (1)认识二极管：如图 2 所示，它由半导体材料制成，左端为正极，右端为负极。特点：电流从正极流入时电阻很小(填“很小”或“很大”)，而从正极流出时电阻很大(填“很大”或“很小”)。图 2(2)多用电表测二极管的正反向电阻 测二极管正向电阻：将多用电表的选择开关旋至低(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极。测二极管反向电阻：将多用电表的选择开关选至高(填“低”或“高”)倍率的欧姆挡，调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极。精典示例 一、多用电表测电流、电压和电阻的实验操作 例 1 在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学连接的电路如图 3 所示 图 3 若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡，此时测得的是通过_的电流；若断开电路中的开关，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是_ 的阻值；若旋转选择开关，使尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是 _ 两端的电压。(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若()A.双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大 B.测量时发现指针向左偏离中央刻度过大，则必需减小倍率，重新调零后再进行测量 C.选择“10”倍率测量时发现指针位于 20 与 30 正中间，则测量值小于 25 D.欧姆表内的电池使用时间太长，虽然完成调零，但测量值将略偏大 解析(1)当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时，电流表与 R1串联，此时电流表测得的是通过 R1的电流。切断电路，选择开关尖端对准欧姆挡时，测得的是 R1和 R2的串联总电阻。选择开关尖端对准直流电压挡，闭合开关，电阻 R1被短路，此时多用电表示数等于电阻 R2两端的电压，也等于电源的路端电压。(2)双手捏住两表笔金属杆时，测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值，应偏小，A 错误；测量时指针若向左偏离中央刻度过大，应增大倍率，B 错误；选择开关对应“10”倍率时，指针位于 20 与 30 正中间时，测量值应小于 250，C 错误；电池使用时间太久，电动势减小，虽然完成调零，但中值电阻偏小，测量时读数将比真实值偏大，D 正确。答案(1)R1 R1和 R2串联 R2(或电源)(2)D 二、多用电表的读数 例 2 如图 4 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：图 4(1)所测电阻的阻值为_；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0104 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1.5103；测 2.0104 电阻时应选“1 k”的欧姆挡。(2)选 50 mA电流挡，则每一大格表示 10 mA，每一小格表示 1 mA，测量的精确度为 1 mA，应估读到 0.1 mA(此时为110估读)，指针对应的读数为 30.8 mA；选择量程为 250 mA 的电流挡，则每一大格表示 50 mA，每一小格表示 5 mA，测量的精确度为5 mA，应估读到 1 mA(此时为15估读)，指针对应的读数为154 mA。(3)选择 10 V 电压挡，则每一大格表示 2 V，每一小格表示 0.2 V，测量的精确度为 0.2 V，应估读到 0.1 V(此时应为12估读)，指针对应的读数为 6.2 V。答案(1)1.5103 1 k(2)30.8(30.730.9 都正确)154(3)6.2 电表的读数方法 在实验中，测量时要按照有效数字的规律来读数，测量仪器的读数规则为测量误差出现在哪一位，读数就相应读到哪一位，具体来讲：(1)最小分度是“1”的仪器，测量误差出现在下一位，下一位按十分之一估读。(2)最小分度为“2”或“5”的仪器，测量误差出现在同一位上，同一位分别按二分之一或五分之一估读。(3)欧姆表的读数：待测电阻的阻值应为表盘读数乘上倍数。为减小读数误差，指针应指在表盘上靠近中间的部分，否则需要换挡，换挡后，需要重新进行欧姆调零。三、用多用电表检查电路故障 例 3 如图 5 所示是某同学连接的实验实物图，合上开关后，发现 A、B 灯都不亮。他采用下列两种方法检查故障。图 5(1)用多用电表的直流电压挡进行检查；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 在测试 a、b 间直流电压时，红表笔应接触_。(填“a”或“b”)该同学测试结果如下表所示，根据测试结果，可以判定故障是_。(假设只有下列中的某一项故障)测试点 a、b c、b c、d d、f 电压表示数 有示数 有示数 无示数 有示数 A.灯 A 断路 B.灯 B 短路 C.c、d 段断路 D.d、f 段断路(2)用欧姆挡检查：测试前，应将开关 S_(填“断开”或“闭合”)。测量结果如下表所示，由此可以断定故障是_。测量点 c、d d、e e、f 指针偏转情况 A.灯 A 断路 B.灯 B 断路 C.灯 A、B 都断路 D.d、e 间导线断路 解析(1)图中电源有四节干电池，电源电动势约为 6 V，故选择10 V 的量程较合适，B 正确。当使用电压表分析电路故障时，红表笔应接在高电势处，故接a 端。如果电压表有示数说明电压表两侧与电源相连的电路是完好的，结合测试结果知 d、f 段断路。(2)测试前，应将开关断开，避免烧坏电表。欧姆表右偏说明两接触点之间没有断路，不偏转说明两接触点之间断路，D正确。答案(1)B a D(2)断开 D 电路故障检测方法(1)判断电路故障常用多用电表的电压挡，因为操作既简便又安全，但要注意量程的选取。可分以下三种情况作出判断：如果电压表读数为零，说明可能在和电压表并联的路段之外有断路，或该并联路段内有短路。如果电压表有示数，说明在和电压表并联的电路之外无断路或该并联路段内无短路。如果电压表示数等于电源电动势可能和电压表并联的电路间有断路，而该并联路段之外的电路无断路。(2)若用电流表判断，则必须确定电流的最大值不能超出电流表的量程，否则会损害电流表。(3)利用欧姆挡检测时要谨慎，必须确认无电压的情况下使用，而且要将待测元件与电路断开。四、判断箱内元件 例 4 如图 6 所示 A、B、C 为黑箱上的三个接点，已知任意两个接点间最多接两个元件，可能的元件有电池、电阻和二极管。用多用电表判断黑箱内有无电池，操作方法是：用多用电表的_挡检测，确定黑箱内没有电池。用多用电表的欧姆挡测量各接点的电阻，其结果：黑表笔接 B 点、红表笔接 C 点时阻值很小，反接时阻值很大；A、B 间正、反接时阻值均为 R；黑表笔接 A 点、红表笔接 C 点时阻值比 AB 间阻值 R 略大。反接时阻值很大。请在图中画出黑箱内一种可能的电路。图 6 解析 用多用电表判断黑箱内有无电池，操作方法是：用直流电压挡测各对接点间的电压，若任意一组接点间均无电压，则说明黑箱内没有电池；对电阻来说，无论红黑表笔怎样接，电阻值都不变，所以 A、B 间接有电阻；对二极管来说，正向电阻很小，而反向电阻很大，所以 B、C 间接有二极管。答案 直流电压 黑箱内元件如图所示 1.(多用表测电阻)(1)用多用电表的电阻挡测量阻值约几十千欧的电阻 Rx，以下给出的是可能的实验操作步骤，其中 S 为选择开关，P 为电阻挡调零旋钮。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，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 Rx的阻值后，断开两表笔 c.旋转 S 使其尖端对准电阻挡1 k 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 合理顺序为_。根据如图 7 所示指针位置，此被测电阻的阻值约为_。图 7(2)(多选)下述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、黑表笔分别插在负、正插孔，则会影响测量结果 C.测量电路中的某个电阻，应该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 解析(1)使用欧姆表的步骤是选挡、电阻挡调零、测量读数、将选择开关拨至交流电压的最高挡或OFF 挡。根据被测电阻的阻值知，应选1 k 挡，根据欧姆表的读数的规则知读数为 301 k30 k。(2)测量电阻时，若指针偏转过大，说明被测电阻较小，应选用倍率较小的挡位，A 项正确；测量时按规定红、黑表笔分别插正、负插孔，但表笔只是两个测量的引线，本身并没有正负，故调换不会影响测量结果，B 项错误；根据欧姆表的使用规则，C 项正确；使用电阻挡时，换挡后应重新调零，若测量不同电阻，不用换挡则不需要重新调零，D 项错误。答案(1)cabe 30 k(或 30 000)(2)AC 2.(多用电表的读数)一多用电表的工作状态如图 8 所示，则此时的测量值为_，如果选择开关指在底部 250挡，则此时的测量值为 _，选择开关指在底部10 挡处，测量值应该为_，选择开关指在左侧 100 挡处，测量值应该为_，在测量电阻时，要想使指针向左侧偏转一些，应该把选择开关换选_的挡位(填“更大”或“更小”)，而在换挡之后重新测量之前要重新进行_。图 8 解析 题图中选择开关指在欧姆表1 挡时，仔细观察指针指的刻度，可以读出示数为 4，电阻值为 41 4。当选择开关指在底部 250 挡时测的是直流电压，且量程为 250 V，应该读中间均匀刻度线，可选 0250 这组数值来读，读得电压为 200 V。选择开关指在底部 10 挡时测的也是直流电压，且量程为 10 V。可选 010 这组数值来读，读得电压为 8.0 V。选择开关指在左侧 100 挡时测的是直流电流，且量程为 100 mA，也应读中间均匀刻度线，可选010 这组数值来读，读得电流为 810 mA80 mA。在测量电阻时，要想使指针向左侧偏转一些，即使电阻在盘上的指示值大一些，应该把选择开关换选更小的挡位，而在换挡之后重新测量之前要重新进行欧姆调零。答案 4 200 V 8.0 V 80 mA 更小 欧姆调零 3.(用多用电表测电路故障)(多选)在如图 9 所示的电路中，闭合开关时，灯不亮，已经确定是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做了如下检查并进行了判断(如表所示)：图 9 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，灯断路；指针不偏转，灯短路 2 闭合开关，选直流电流挡，红、黑表笔分别接 a、b 指针偏转，灯短路；指针不偏转，灯断路 3 闭合开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接 a、b 指针不动，灯断路；指针偏转，灯短路 4 断开开关，选欧姆挡，红、黑表笔分别接 a、b 指针不动，灯断路；指针偏转最大，灯短路 以上操作和判断正确的是()A.1 B.2 C.3 D.4 解析 选直流电压挡时，闭合开关，使红、黑表笔分别接高、低电势点，若指针偏转，说明 a、b 两点间有电压，即 a、b 之间有断路而其他地方完好；若指针不偏转，说明 a、b 两点电势相等，a、b 之间必短路，1 正确；选直流电流挡时，由于电流表内阻很小，若灯发生断路故障，接入电流表时，电路中电流可能较大，因此可能烧坏电流表或电源，故一般不选用电流挡进行故障检测，即使电流不超量程，也应该是“指针偏转，灯断路；指针不偏转，灯短路”，2 错误；选欧姆挡时，已启用欧姆表内电源，必须将外电路电源断开，故 3 是错误的，而 4 显然正确；故选项 A、D 正确。答案 AD 基础过关 1.多用电表使用中，将红表笔插入正()插孔，黑表笔插入负()插孔，用该表测直流电压、测电阻器电阻或测二极管的正反向电阻时，下列说法正确的是()A.测电压时，电流从红表笔流出多用电表，测电阻时，电流从红表笔流入多用电表 B.测电压时，电流从红表笔流入多用电表，测电阻时，电流从红表笔流出多用电表 C.选择欧姆挡“10”挡并调零后，将两表笔与待测电阻相连，发现电表指针偏转角度太大，则应换用“1”挡，调零后再测 D.选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，可以测得二极管的反向电阻 解析 不论是测电压还是测电阻，电流均从红表笔流入多用电表，选项 A、B 错误；测电阻时，发现电表指针偏转角度太大，说明电阻小，应该换小量程的挡位，故选项 C 正确；选择欧姆挡的适当挡位并调零后，将黑表笔接二极管的正极，红表笔接二极管的负极，可以测得二极管的正向电阻，选项 D 错误。答案 C 2.(2020山西太原模拟)如图 1 所示，已知黑箱外有 A、B、C 三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如表所示。请判定黑箱内的结构，画出电路图。图 1 红表笔 A A B C C B 黑表笔 B C C B A A 阻值/100 150 50 2 000 2 100 100 解析 先利用二极管正向导通、反向截止的性质分析，由表可知，接 B、C 和 C、B 时测量结果不同，故在 B、C 间一定有二极管存在，且 C 接二极管正极，B 接二极管负极；同理可知在 A、C 间也有二极管存在，并且A、C 间的正向电阻大于 B、C 之间的正向电阻，说明 A、C 间除有二极管外，还有电阻；而接 A、B 和 B、A 时电阻值不变，说明 A、B 间只有电阻。综上可知，黑箱内的结构如图所示。答案 图见解析 能力提升 3.用如图 2 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。图 2(1)旋动部件_，使指针对准电流的“0”刻线。(2)将 K 旋转到欧姆挡“100”的位置。(3)将 插 入“”、“”插 孔 的 两 表 笔 短 接，旋 动 部 件_，使指针对准电阻的_(选填“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。为了得到比较准确的测量结果，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 解析 使指针对准电流的“0”刻线，应旋动机械调零部件 S；使指针对准电阻的“0”刻线，应旋动欧姆调零部件 T；测电阻时若指针偏转角度过小，则待测电阻的阻值很大，根据欧姆表测电阻时指针尽可能接近“中值”的原则知，应先换用较大倍率的挡位，因此步骤 A 合理；然后，每换一个挡位应重新调零，则选步骤 D；最后，测电阻时两表笔的金属部分分别与被测电阻的两引线相接，应选步骤 C。答案(1)S(3)T“0”刻线(4)ADC 4.(1)用多用电表测直流电流时，应把选择开关旋至标有_处，并把多用电表_联到被测电路中。若测电压时，应把选择开关旋至标有_处，并把多用电表与被测电路_联。测直流电压和电流时，都必须把红表笔接在_处，即电流从_表笔流进。(2)如图 3 所示的、三条线分别表示多用电表指针的指示位置。图 3 将多用电表欧姆挡选择开关置于“1”挡，的示数为_，的示数为_。将选择开关置于直流“50 V”挡，的示数为_ V，的示数为_ V，的示数为_ V。选择开关置于直流“250 V”挡时，的示数为_ V，的示数为_ V。解析(1)多用电表测直流电流时，选择开关应置于“mA”挡，且把电表串联接入被测电路中。测电压时，把选择开关置于标有“V”处，且并联在被测电路的两端。因红表笔与表头正接线柱相连，黑表笔与表头负接线柱相连，因此测直流电压和直流电流时，都必须把红表笔接在高电势处，即电流从红表笔进入。(2)多用电表测电流或电压时，只要根据旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线，根据读数规则，直接读出指针指示的读数即可，而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡位倍率，才是电阻的测量值。答案(1)mA 串 V 并 高电势 红(2)26 36 18.9 15.2 9.0 94 76 5.在如图 4 所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡 A、B 的规格均为“3.8 V，0.3 A”。闭合开关 S 后，无论怎样移动滑片 P，A、B 灯都不亮。图 4(1)用多用电表的直流电压挡检查故障，量程应该选()A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V 测得 c、d 间电压约为 5.8 V，e、f 间电压为 0，则故障可能是()A.B 灯丝断路 B.A 灯丝断路 C.d、e 间断路 D.B 灯被短路(2)接着用多用电表测小灯泡的电阻。测量前，将小灯泡从电路中隔离，将多用电表的选择开关置于测电阻挡的“1”挡。某次测量结果如图5 所示，测得灯泡电阻为_。换掉损坏的元件，电路正常接通。将多用电表选择开关置于“250 mA”挡，断开开关 S，将两表笔分别与 a、b 两接线柱接触，稳定时其指针也恰好指在如图所示所指位置上，则通过灯泡的电流是_mA。图 5 答案(1)B B(2)7 175