【备考2022】高考物理一轮复习学案实验十一 用多用电表测量电学中的物理量 教案.doc
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1、金版教程高考总复习·物理(新教材)实验十一用多用电表测量电学中的物理量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会使用多用电表测电压、电流及电阻。3会用多用电表探索黑箱中的电学元件。1欧姆表的原理(1)构造:欧姆表由电流表、电池、可调电阻R1和红、黑表笔组成。(2)工作原理:由闭合电路的欧姆定律Ix,可知Rx与电流Ix一一对应。(3)刻度的标定:红、黑表笔直接接触时(相当于被测电阻Rx0),调节可调电阻R1,使IxIg,电流表的指针达到满偏。当IxIg时,Rx0,在满偏电流Ig处标为“0”。当Ix0时,Rx,在Ix0处标为“”。当Ix时,RxRgR1r,此电阻Rx等于欧姆
2、表的内阻R,也叫中值电阻。(4)电源极性:红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极。2多用电表(1)外部构造多用电表可以用来测电流、电压和电阻,其表面结构如图所示。其表面分为上、下两部分,上半部分为表盘,共有三行刻度线,最上面的刻度线的左端标有“”,右端标有“0”,是用于测电阻的,其刻度是不均匀的,从右向左越来越密;中间的刻度线是用于测直流、交流的电流和直流电压,其刻度是分布均匀的;最下面一条刻度线左侧标有“2.5 V”,是交流2.5 V专用,其刻度是不均匀的。多用电表表面的下半部分为选择开关,周围标有测量功能的区域和量程。将多用电表的选择开关旋转到电流挡,多用电表就测量电流;当选择开关
3、旋转到其他功能区域时,就可测量电压或电阻。多用电表表面还有一对正、负插孔。红表笔插“”插孔,黑表笔插“”插孔,插孔上面的旋钮叫欧姆调零旋钮,用它可进行欧姆调零。另外,在表盘和选择开关之间还有一个指针定位螺丝,即机械调零旋钮,用它可以进行机械调零,即旋转该调零螺丝,可使指针(在不接入电路中时)指在左端“0”刻线。(2)内部构造多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的,如图所示,每进行一种测量时,只使用其中一部分电路,其他部分不起作用。如图中1、2为电流测量端,其中接1为大量程;5、6为电压测量端,其中接6为大量程;3、4为电阻测量端,其中接4为大倍率。测量时,黑表笔插入“”插孔,红表笔插入
4、“”插孔,并通过选择开关接入与待测量相对应的测量端。(3)多用电表测电流、电压和电阻的原理直流电流挡:直流电流挡的几个挡位实际是由同一表头并联或混联不同电阻改装而成的几个量程不同的电流表。直流电压挡:直流电压挡的几个挡位实际是由同一表头串联不同电阻改装而成的几个量程不同的电压表。欧姆挡:欧姆挡的几个倍率挡,实际是由同一表头连接在不同电源和电阻的电路中而成的几个倍率不同的欧姆表。其中单表头多量程测电流、电压的原理参见第八章第2讲电流表和电压表的改装。3二极管的单向导电性(1)二极管是由半导体材料制成的,它有两个极,即正极和负极,它的符号如图甲所示。(2)二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许
5、电流通过的方向)。当电流从正极流入时,它的电阻比较小,如图乙所示;当电流从正极流出时,它的电阻比较大,如图丙所示。(3)将多用电表的选择开关拨到欧姆挡,红、黑表笔接到二极管的两极上,当黑表笔接“正”极,红表笔接“负”极时,电阻示数较小,反之电阻示数很大,由此可判断出二极管的正、负极。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。1观察多用电表的外形,认识选择开关对应的测量项目及量程。2检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置。若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。3将红、黑表笔分别插入“”“”插孔。4测小灯泡的电压和电流(1)按如图甲所示连
6、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。(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小灯泡的电流。5用多用电表测电阻的步骤(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度。(2)选择开关置于“”挡的“×1”,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指向电阻的零刻度,然后断开表笔,再使指针指向刻度处。(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。(4)选择开关改置“×100”挡,重新进行欧姆调零。(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进
7、行比较。(6)测量完毕,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。6探索黑箱内的电学元件应用挡位现象判断结果电压挡两接线柱正、反接时示数均为零无电源欧姆挡两接线柱正、反接时示数相同电阻欧姆挡正接时示数很小,反接时示数很大二极管欧姆挡指针先指向某一小阻值,后逐渐增大到“”电容器欧姆挡示数由“”逐渐减小到某一较小固定示数电感线圈7多用电表对电路故障的检测(1)若电路中只有断路故障,且只有一处,断路故障的检测方法用直流电压挡a将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源通路,若电压表示数为零,说明电源断路。b在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势,则说明该
8、部分电路中有断路。用直流电流挡将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。用欧姆挡检测将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。(2)若电路中只有短路故障,且只有一处,短路故障的检测方法将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路未被短路或未完全被短路。然后将电压表逐一接到各元件两端,根据电压表示数是否为零,判断各元件是否短路。1测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。2测电压和电流时,如果所读表盘的最小
9、刻度为1、0.1、0.01、0.001等,读数时应读到最小刻度的下一位,若表盘的最小刻度为2、0.2、0.02、0.002等,或5、0.5、0.05、0.005等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可,并按二分之一或五分之一估读,即把最小刻度分成二等份或五等份,观察判断指针靠近哪一个等分线,进而估读到该等分线对应的数值。1偶然误差(1)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差。(2)由于欧姆表刻度的非线性,表头指针偏转过大或过小都会使误差增大,因此要选用恰当倍率挡位,使指针指在中值附近。(3)读数时的观察易造成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。2系统误差(1)电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大
10、,致使电阻测量值偏大,要及时换电池。(2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压值均小于真实值。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,即测量结果等于读出的示数再乘以挡上的倍率。电流、电压挡是量程范围挡。在不知道待测电阻的估计值时,应先从中等倍率开始试测,指针偏角太小,换大倍率挡;指针偏角太大,换小倍率挡。(4)欧姆表的读数:待测电阻的阻值应为表盘读数乘以倍率。为了减小读数误差,应使指针指在表盘到的部分,即中央刻度附近。2多用电表使用的“八大注意”(
11、1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时,电流总是“红进”“黑出”。(3)选择开关的功能区域,要分清是测电压、电流、电阻,还要分清是交流还是直流。(4)电压、电流挡为量程范围挡,欧姆挡为倍率挡。(5)刻度线有三行:上为电阻专用,中间为电流、电压直流、交流共用,下为电压交流2.5 V专用。(6)测电阻时待测电阻与电路、电源一定要断开。两手一定不要同时接触两表笔金属杆。指针指中值附近较准,不能指在中值附近时换挡。每换一挡必须重新欧姆调零。读出示数要乘以倍率才为电阻阻值。(7)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。(8)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交
12、流电压最高挡,长期不用应取出电池。考点1多用电表的使用及读数例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所示:若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,此时测得的是通过_的电流;(填元件代号,下同)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_的电阻;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,下列说法正确的是()A双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏小B测量时发现指针偏离中央刻度过大,则必需减小倍率,重新调零后再进行测量C选择“×100”倍率测量时发现指针
13、位于20与30正中间,则测量值等于2500 D欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将略偏大尝试解答(1)R1 R1和R2 R2 (2)AD。(1)多用电表调至直流电流挡,与滑动变阻器串联,测的是通过滑动变阻器R1的电流;断开电路中的开关,多用电表调至欧姆挡,接在R1与R2串联电路的两端,测的是串联部分的总电阻;多用电表调至电压挡,滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器相当于导线,多用电表与电阻R2并联,测的是R2两端的电压。(2)双手捏住两表笔金属杆,人体与电阻并联,总电阻减小,测量值偏小,故A正确;测量时若发现指针向右偏离中央刻度过大,则必须减小倍率,若向左偏离中央刻度过大,则
14、必须增大倍率,重新欧姆调零后再进行测量,故B错误;欧姆表刻度是左密右疏,选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于2500 ,大于2000 ,故C错误;欧姆表内的电池使用时间太长,电动势减小,内电阻增大,电池电动势变小、内阻变大时,欧姆调零时,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流的示数体现出来的,由I,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左,欧姆表的示数偏大,故D正确。变式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:旋动部件_,使指针对准电流的“
15、0”刻线。将K旋转到电阻挡“×100”的位置。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”)。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(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_ ;若测的是直流电
16、流,用的是100 mA的量程,指针所示电流值为_ mA;若测的是直流电压,用的是50 V量程,则指针所示的电压值为_ V。答案(1)ST0刻线ADC(2)17004723.5解析(1)使用前要进行机械调零,使指针指向左边电流的零刻度处,使用中每次换欧姆挡都要进行欧姆调零,使指针指向右边电阻的零刻度处。由于测量时,指针从无穷大电阻值开始偏转,偏角过小,说明须增大倍率,使指针指向欧姆表中间刻度附近。(2)若用“×100”挡测电阻,指针读数为:17.0×100 1700 若用量程100 mA测直流电流,看中排刻度线,此时最小刻度是2 mA,要估读到最小刻度的同一位,并按二分之一估
17、读,指针靠近46 mA和48 mA的“中间线”,所以读数为47 mA。若用量程50 V测直流电压,看中排刻度线,此时最小刻度是1 V,要估读到最小刻度的下一位,读数为23.5 V。考点2欧姆表的原理例2某兴趣小组自制了一个多量程的欧姆表,其电路图如图甲所示。其中电池的电动势E1.5 V,内阻可忽略不计;表头G量程Ig60 A,内阻Rg2 k,表头的表盘如图乙所示。(1)开关S1拨至“×1 k”挡,将滑动变阻器R0滑片调到最左端。将红、黑表笔短接,此时表头的读数如图乙所示,该读数为_ A。由此可知,滑动变阻器R0的最大阻值为_ k(结果保留两位有效数字)。调节滑动变阻器R0的滑片位置,
18、使电流表指针满偏。将被测电阻Rx接在红、黑表笔之间,此时电表指针指向20 A处,则该被测电阻的阻值为_ k(结果保留两位有效数字)。根据上述原理,将表头的电流刻度改成与之相对的电阻值刻度,即做成一个欧姆表。(2)图中R3的阻值为_ k(结果保留三位有效数字)。(3)电池使用一段时间后电动势E减小为1.44 V,改装后的欧姆表仍可以调零。若某次测量结果的读数为50 k,则该被测电阻的真实阻值是_ k;若测量结果的读数为25 ,则该被测电阻的真实阻值是_ 。(结果均保留两位有效数字)尝试解答(1)48 29 50 (2)2.78 (3)48 24。(1)将红、黑表笔短接,此时表头的读数为48 A。
19、由此可知,滑动变阻器R0的最大阻值为R0Rg 2000 29 k;当电流表指针满偏时:Ig;当电表指针指向20 A 处时:Ig,解得Rx50 k。(2)由以上计算可知,当电表指针指向20 A处时,此时欧姆表内阻R内两端电压为UGE0.5 V,当在“×1 k”位置时,对应的待测电阻为50 k,可知当在“×100”位置时,对应的待测电阻为Rx50×100 5 k,此时Rx两端电压为UEUG1 V;则电流为I0.2 mA,此时通过R3的电流为I3IIG200 A20 A180 A,则R3 2.78 k。(3)若电池电动势为E1.5 V时,调零后:Ig;若电池电动势为E1
20、.44 V时,调零后:Ig;当测量某电阻Rx时,则I;联立可得,当Rx测50 k时,代入解得Rx真48 k;当Rx测25 时,代入解得Rx真24 。变式21(2021·天津南开区高三上期末)在“练习使用多用电表”实验中:(1)某同学欲测量一节干电池的电压,下述操作正确的是_(填字母)。A欧姆调零,选择挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数B机械调零,选择挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数C选择挡位,机械调零,表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极),读数D选择挡位,欧姆调零,表笔接触电池两极(其中黑表笔接触正极),读数(2)如果欲测量如图甲所示插座的电压,则
21、应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的_位置(选填A、B、C、Q字母)。(3)该同学用一个满偏电流为10 mA、内阻为30 的电流表,一只滑动变阻器和一节电动势为1.5 V的干电池组装成一个欧姆表,如图丙所示。其中A表笔应为_(填“红”或“黑”)表笔;电流表5 mA刻度处应标的电阻刻度为_ ;经调零后,将A、B两表笔分别接未知电阻Rx两端引线,指针指在电流表刻度的4 mA处,则电阻Rx_ 。答案(1)B(2)H(3)红150225解析(1)测量一节干电池的电压,需选择直流电压挡,则应该先机械调零,选择电压挡位,表笔接触电池两极(其中红表笔接触正极),读数,故选B。(2)如果欲测量如图甲所示插座
22、的电压,因为其电压为交流220 V,则应把多用电表的选择开关打到如图乙所示的H位置。(3)A表笔接内部电源的负极,则应为红表笔;电流表满偏时有Ig,即10 mA,电流表读数为5 mA时有5 mA,解得Rx150 ,即电流表5 mA刻度处应标的电阻刻度为150 ;若经调零后,将A、B两表笔分别接未知电阻Rx两端引线,指针指在电流表刻度的4 mA处,则4 mA,解得Rx225 。变式22(2020·广东省佛山市二模)小明手里有一块多用电表A,其功能完好,但刻度值已不清晰。他想通过实验测定该多用表(简称A表,下同)“×10 ”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E。他找来了另
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