2024年高考物理一轮复习（新人教版） 第10章 实验12　用多用电表测量电学中的物理量.docx

实验十二用多用电表测量电学中的物理量目标要求1.了解多用电表的构造和工作原理.2.会用多用电表测量电压、电流.3.测量定值电阻和判断二极管的正负极.4.会用多用电表进行简单的电路故障分析实验技能储备1认识多用电表(1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程(2)外形如图所示：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)2用多用电表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红表笔接电势高(填“高”或“低”)的点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此时电流从红色表笔流入电表3用多用电表测定值电阻的阻值(1)原理电路图I与Rx的对应关系相当于待测电阻Rx0，调节R使IIg，此时指针指在Ig处(RRgrR)相当于待测电阻Rx，此时I0，指针不偏转待测电阻为Rx，I，指针指到某确定位置，此时RxR刻度特点表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧)表头电流I0处，对应欧姆表刻度(最左侧)表头电流I与电阻Rx一一对应，但不是线性关系，表盘刻度不均匀(2)注意：黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”当多用电表指针指在中央时，知中值电阻R中R.(3)测量步骤估测待测电阻阻值，选择合适的量程欧姆调零将被测电阻接在红黑表笔之间读数：指针示数乘以倍率使用完毕：选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池(4)注意事项区分“机械零点”与“欧姆零点”机械零点是表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零对应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，欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮使指针指在中值附近，否则换挡测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零手不能接触表笔的金属杆测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开4用多用电表测二极管的正、反向电阻(1)认识二极管：晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极特点：当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大(2)用欧姆挡判断二极管的正负极将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)5探索黑箱内的电学元件判断目的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，反接时示数很大考点一教材原型实验 考向1多用电表原理及读数例1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 A，内阻为480 .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 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R1R2_，R4_.(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)160880(4)1.47 mA110 k2.94 V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，调整表头指针定位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1 mA的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知，解得R1R2160 .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1 V的电压挡，表头与R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为120 ，两端电压为0.12 V，则R4两端电压为0.88 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R4电阻为880 .(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2.5 mA，读数为1.47 mA.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11×100 1.10 k.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5 V，读数为2.94 V. 考向2欧姆表的使用例2(2022·湖南卷·12)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表，其内部结构如图所示，R0为调零电阻(最大阻值为R0m)，Rs、Rm、Rn为定值电阻(RsR0m<Rm<Rn)，电流计G的内阻为RG(RsRG)用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题：(1)短接，将单刀双掷开关S与m接通，电流计G示数为Im；保持电阻R0滑片位置不变，将单刀双掷开关S与n接通，电流计G示数变为In，则Im_In(选填“大于”或“小于”)；(2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为_(选填“×1”或“×10”)；(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位，调整欧姆零点(欧姆零点在电流计G满偏刻度处)时，调零电阻R0的滑片应该_调节(选填“向上”或“向下”)；(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在间接入阻值为100 的定值电阻R1，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的；取走R1，在间接入待测电阻Rx，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则Rx_ .答案(1)大于(2)×10(3)向上(4)400解析(1)根据题意可知Rm<Rn，所以开关拨向m时电路的总电阻小于开关拨向n时电路的总电阻，电源电动势E不变，根据I可知Im>In；(2)当开关S拨向n时，全电路的总电阻较大，中值电阻较大，能够接入待测电阻的阻值也更大，所以开关S拨向n时对应欧姆表的挡位倍率较大，即×10；(3)从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，全电路电阻增大，干路电流减小，短接时，为了使电流表满偏，则需要增大通过电流计G所在支路的电流，所以需要将R0的滑片向上调节；(4)在“×10”挡位，电路图结构简化如图所示当短接时，全电路的总电阻为RRn通过干路的电流为I电流计满偏，根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知当之间接入R1100 的定值电阻时，全电路总电阻为RR1，通过干路的电流为I1电流计偏转了量程的，则有解得R2R1200 当之间接入Rx时，全电路总电阻为RxR，通过干路的电流为Ix电流计偏转了量程的，则有解得Rx400 . 考向3使用多用电表测量二极管例3钱华同学的爸爸是电气工程师，钱华经常看到爸爸用多用电表进行一些测量钱华在高中物理课堂上学习了多用电表的用法之后，爸爸给他出了一道题目，让他通过测量找到发光二极管的负极(1)钱华同学做了如下两步具体的操作：第一，将多用电表选择开关旋转到电阻挡的“×1”挡，经过_之后，他把红表笔接在二极管的短管脚上，把黑表笔接在二极管的长管脚上，发现二极管发出了耀眼的白光；然后他将两表笔的位置互换以后，发现二极管不发光这说明二极管的负极是_(选填“长管脚”或“短管脚”)所连接的一极(2)钱华同学的好奇心一下子就被激发起来了，他琢磨了一下，然后又依次用多用电表电阻挡的“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡、“×1k”挡分别进行了二极管导通状态的准确的测量(多用电表内部电源电动势不变)，他发现二极管发光的亮度越来越_(选填“大”或“小”)，请帮助他分析一下具体的原因：_.答案(1)欧姆调零短管脚(2)小原因见解析解析(1)在测量电阻时，选择挡位后首先要进行欧姆调零；二极管发光时处于正向导通状态，因为黑表笔所接的长管脚为二极管的正极，故短管脚为负极(2)从“×1”挡、“×10”挡、“×100”挡到“×1k”挡，多用电表的内阻越来越大，根据闭合电路欧姆定律I可知，通过二极管的电流越来越小，根据PI2R可知二极管的亮度越来越小考点二用多用电表判断电路故障例4在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V0.3 A”合上开关S后，无论怎样移动滑片，A、B灯都不亮(1)用多用电表的直流电压挡检查故障：选择开关置于下列量程的_挡较为合适；(用字母序号表示)A2.5 V B10 V C50 V D250 V测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是_AA灯丝断开 BB灯丝断开Cd、e间连线断开 DB灯短路(2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，测试前，一定要将电路中的开关S_；测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为_ ，此时测量的是_间电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为_ ，它不等于测量值，原因是_.答案(1)BA(2)断开6e、f127温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)解析(1)因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应选择10 V的量程，故B正确；测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确(2)用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连欧姆表的读数为6×1 6 ，因为c、d间断路，知测量的是e、f间的电阻根据R得，小灯泡正常发光时的电阻为R 12.7 .它不等于测量值，原因是温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)考点三探索创新实验例5(2019·全国卷·23)某同学欲将内阻为98.5 、量程为100 A的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的15 k刻度正好对应电流表表盘的50 A刻度可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 k)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 )，滑动变阻器R2(最大阻值500 )，电阻箱(099 999.9 )，干电池(E1.5 V，r1.5 )，红、黑表笔和导线若干(1)欧姆表设计将图(a)中的实物连线组成欧姆表欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为_ ；滑动变阻器选_(填“R1”或“R2”)(2)刻度欧姆表表盘通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图(b)所示表盘上a、b处的电流刻度分别为25和75，则a、b处的电阻刻度分别为_、_.(3)校准红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向_ k处；将红、黑表笔与电阻箱连接，记录多组电阻箱接入电路的电阻值及欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图(c)所示，则电阻箱接入的阻值为_ .答案(1)如图所示900R1(2)455(3)035 000.0解析(1)由题知当两表笔间接入15 k的电阻时，电流表示数为50 A，由闭合电路欧姆定律有，代入数据解得R900 ，所以滑动变阻器选择R1.(2)欧姆表的内阻RgRgrR0R15 k，当电流为25 A时，有，可得Rx45 k；当电流为75 A时，有，可得Rx5 k.(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向0 k处题图中电阻箱读数为35 000.0 .课时精练1某实验小组在练习使用多用电表时，他们正确连接好电路如图甲所示闭合开关S后，发现无论如何调节电阻箱R0，灯泡都不亮，电流表无示数，他们判断电路可能出现故障经小组讨论后，他们尝试用多用电表的欧姆挡来检测电路已知保护电阻R15 ，电流表量程为050 mA.操作步骤如下：将多用电表挡位调到欧姆×1挡，再将红、黑表笔短接，进行欧姆调零；断开图甲电路开关S，将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转；将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数如图乙所示；将多用电表两表笔分别接在c、e上，调节R020 时，多用电表示数如图丙所示，电流表的示数如图丁所示回答下列问题：(1)图丙中的多用电表示数为_ ；图丁中的电流表示数为_ mA.(2)操作步骤中，多用电表红表笔应接_(选填“c”或“e”)点(3)电路的故障可能是_A灯泡短路B灯泡断路C保护电阻R短路D保护电阻R断路(4)根据以上实验得出的数据，还可以计算出多用电表内部电源的电动势E_ V(结果保留三位有效数字)答案(1)2438.0(2)e(3)B(4)1.48解析(1)欧姆表的示数为24×1 24 ，电流表的最小分度是1 mA，需估读到0.1 mA，所以题图丁中的电流表示数为38.0 mA.(2)根据电流必须从电流表的正接线柱流入，电流从欧姆表的红表笔流入，黑表笔流出，电路中电流经过电流表的方向为de，则操作步骤中，多用电表黑表笔应接c点，红表笔应接e点(3)将多用电表两表笔分别接在a、c上，多用电表的指针不偏转，说明a、c间有断路将多用电表两表笔分别接在b、c上，多用电表的示数不为零，所以电路的故障是灯泡断路(4)操作步骤中多用电表指针正好指在中间刻度，根据欧姆表的中值电阻等于其内阻，知欧姆表的内阻为R欧15 .根据闭合电路欧姆定律得I，又R0RmA24 ，故EI(R0RmAR欧)38.0×103×(2415) V1.48 V.2(2023·福建泉州市质检)某同学利用多用电表的欧姆挡进行实验研究欧姆挡所用电池的电动势为9 V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在“×1 k”挡(1)该同学用欧姆挡测量某一量程为15 V的电压表内阻指针指在图甲所示位置，此测量值为_ k；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 k，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的_侧(选填“左”或“右”)进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，此时电压表示数为_ V(结果保留2位有效数字)(2)该同学接着用欧姆挡探测只有一个元件的黑箱，如图乙所示，当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，则该元件可能是_A电阻 B电感线圈C电容器 D二极管答案(1)25左4.5(2)C解析(1)指针指在题图甲所示位置，此测量值为25 k；查阅资料发现该电压表内阻真实值为15 k，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，即电压表的内阻等于欧姆表的中值电阻，即电压表的内阻等于欧姆表的内阻，则此时电压表示数为欧姆表内电源电动势的一半，即4.5 V.(2)当两表笔接触黑箱接线柱a、b时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，即电路接通后电流又逐渐变为零，则该元件可能是电容器，电路接通后先充电，充电结束后电路中电流为零，故C正确3某实验小组设计了如图(a)所示的欧姆表电路，仅用一节干电池通过控制开关S，就可使“欧姆表”具有“×10”和“×100”两种倍率电路中使用的实验器材如下：干电池：电动势E1.5 V，内阻r1 ；毫安表：满偏电流Ig1 mA，内阻Rg125 ；滑动变阻器R0，阻值调节范围足够大；定值电阻R1、R2和R3，其中R11 000 ；开关S，红、黑表笔各一支，导线若干(1)按照图(a)连接好电路，表笔1为_(选填“红”或“黑”)表笔(2)当开关S断开时，将两表笔短接，调节滑动变阻器R0, 使电流表达到满偏，此时R0_ ，“欧姆表”的倍率是_(选填“×10”或“×100”)(3)闭合开关S使“欧姆表”倍率改变，电阻R2_ .将两表笔短接，调节滑动变阻器R0，使电流表达到满偏(4)保持开关闭合，在表笔间接入电阻R3(图中未画出)，电流表指针指向图(b)所示的位置时，电阻R3_ .答案(1)红(2)374×100(3)125(4)225解析(1)按照多用电表使用规则，欧姆表内电路的电源负极应与红表笔相接，即表笔1为红表笔(2)当开关S断开时，由闭合电路欧姆定律得rRgR1R0，解得R0374 .开关S闭合后，电流表满偏时干路电流变大，欧姆表内阻变小，中值电阻变小，欧姆表的倍率变小，故开关S闭合时，欧姆表的倍率是小倍率，开关S断开时的倍率是大倍率，故填“×100”(3)闭合开关S，倍率为原来的，干路电流最大值应为原来的10倍，则I29 mA，故有，解得R2125 .(4)由题图(b)可知此时毫安表读数为0.40 mA，则干路电流为4.0 mA，电路总电阻为375 ，而欧姆表此倍率的内阻为150 ，则可知R3225 .4(2023·福建省模拟)图甲为一个多用电表欧姆挡内部电路示意图电流表满偏电流1 mA、内阻10 ；电池电动势1.5 V、内阻1 ；(1)图甲中表笔a为_色(选填“红”或“黑”)调零电阻R0可能是下面两个滑动变阻器中的_(填选项序号)A电阻范围0200 B电阻范围02 000 (2)在进行欧姆调零后，正确使用该多用电表测量某电阻的阻值，电表读数如图乙所示，被测电阻的阻值为_ .(3)如图丙所示，某同学利用定值电阻R1给欧姆表增加一挡位“×10”，则定值电阻R1 _ .(结果保留1位小数)(4)若该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 的电池，调零后测量某电阻的阻值，其测量结果_(选填“偏大”“偏小”或“准确”)答案(1)红B(2)1 600(3)1.1(4)准确解析(1)根据黑表笔接内部电源的正极，可以判断a为红表笔；当电表满偏时，电表总内阻为R内1 500 ，所以滑动变阻器应选择B；(2)可以先求欧姆表的中值电阻，当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半，对应的电阻为中值电阻，EIg(R中R内)，R中R内1 500 ，即表盘刻度为15时代表1 500 ，倍率为×100，所以被测电阻的阻值为1 600 .(3)倍率为×10时，中值电阻为150 ，即内阻为150 ，由此可知，满偏电流变为原来的10倍，即0.01 A,1×103×10 V(0.011×103)R1，R11.1 .(4)设电源电动势为E，干路电流为Ig，调零后电表内阻为R内，电表指针指到表盘某处时，电表的电流为I，对应的待测电阻为Rx，根据闭合电路欧姆定律EIgR内，EI(RxR内)，整理得RxE()，由于满偏电流相同，电动势相同，指针指相同的位置时电流相同，所以Rx相同，即读数准确5(2023·浙江省模拟)多用电表是实验室中常用的测量仪器，如图甲所示为多量程多用电表示意图通过一个单刀多掷开关S，接线柱B可以分别与触点1、2、3、4、5接通，从而实现使用多用电表测量不同物理量的功能图中的E是电池的电动势，R3是电池内阻，R6是欧姆调零电阻，A、B分别与黑、红表笔相接R1、R2、R4、R5都是定值电阻，表头G的满偏电流为20 mA，内阻为Rg.已知R1R24Rg，R4360 ，R51 600 .(1)关于此多用电表，下列说法正确的是_；A图中B是红表笔B当S接触点1或2时，多用电表处于测量电流的挡位，且接1时的量程比接2时大C当S接触点3时，多用电表处于测量电阻的挡位，倍率越大，滑动变阻器接入电路的阻值越大D当S接触点4、5时，多用电表处于测量电压的挡位，且接4比接5时量程大(2)该学习小组将“B”端与“3”相接，将A、B表笔短接，调节R6.进行欧姆调零后测量未知电阻得到通过表头G的电流与被测未知电阻的关系如图乙所示，由此可知多用电表中电池的电动势E_ V(计算结果保留三位有效数字)通过分析可知该小组使用多用电表的_(填“×1”“×10”或“×1k”)倍率的欧姆挡进行测量未知电阻(3)实验小组用多用电表测量电源的电动势和内阻器材有：待测电源(电动势约为8 V), 定值电阻R08.0 ，多用电表一只，电阻箱一只，连接实物如图丙所示，测得并记录多组数据后，得到对应的图，如图丁所示，则内阻r_ (结果保留三位有效数字)答案(1)ABC(2)3.75×10(3)1.00解析(2)“B”端与“3”相接时，由IgRg(IIg)(R1R2)，R1R24Rg，可得IIg，根据闭合电路欧姆定律有I，可得Ig，结合题图乙解得R内150 ，E3.75 V通过分析可知欧姆表中值电阻为150 ，则该小组使用多用电表的“×10”倍率的欧姆挡进行测量未知电阻(3)根据题图丁和闭合电路欧姆定律可知EU(R0r)整理可得，·结合图像的截距和斜率可知b0.12 V1，k1.08 ·V1解得r1.00 .