测量值小于真实值
适用
条件
RA≪Rx
RV≫Rx
3.滑动变阻器的限流式接法和分压式接法比较
滑动变阻器的接法
限流式
分压式
两种接法的电路图
负载R上电压的调节范围
≤U≤E
0≤U≤E
负载R上电流的调节范围
≤I≤
0≤I≤
4.滑动变阻器两种接法的适用条件
（1）限流式接法适合测量阻值较小的电阻（跟滑动变阻器的最大电阻相比相差不多或比滑动变阻器的最大电阻还小）．
（2）分压式接法适合测量阻值较大的电阻（一般比滑动变阻器的最大电阻要大）．
5．实验器材
小灯泡“3.8V 0.3A”、电压表“0～3V～15V”、电流表“0～0.6A～3A”、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干、坐标纸、铅笔．
6．实验器材选取
（1）原则：
①安全；②精确；③操作方便．
（2）具体要求
①电源允许的最大电流不小于电路中的实际最大电流．干电池中电流一般不允许超过0.6A.
②用电器的额定电流不能小于通过该用电器的实际最大电流．
③电压表或电流表的量程不能小于被测电压或电流的最大值．
④电压表或电流表的指针应偏转到满刻度的
以上．
⑤从便于操作的角度来考虑，限流式接法要选用与待测电阻相近的滑动变阻器，分压式接法要选用较小阻值的滑动变阻器．
7．实验步骤
（1）画出电路图（如图2甲所示）．
图2
（2）将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、开关用导线连接成如图乙所示的实物电路．
（3）测量与记录
移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入自己设计的表格中．
（4）数据处理
①在坐标纸上以U为横轴，I为纵轴，建立直角坐标系．
②在坐标纸上描出各组数据所对应的点．
③将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线．
8．注意事项
（1）电路的连接方式：
①电流表应采用外接法：
因为小灯泡（3.8V，0.3A）的电阻很小，与量程为0.6A的电流表串联时，电流表的分压影响很大．
②滑动变阻器应采用分压式接法：
目的是使小灯泡两端的电压能从零开始连续变化．
（2）闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零的一端，使开关闭合时小灯泡的电压能从零开始变化，同时也是为了防止开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．
（3）I－U图线在U0＝1.0V左右将发生明显弯曲，故在U＝1.0V左右绘点要密，以防出现较大误差．
例1
（2020·浙江4月选考模拟）在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，小灯泡额定电压为2.5V、电流为0.3A.
图3
（1）部分连线的实物照片如图3甲所示，请在图中完成实物连接图．
（2）某次实验中，当电流表的示数为0.18A，电压表的指针如图乙所示，则电压为________V，此时小灯泡的功率是________W.
（3）正确测量获得的伏安特性曲线是下列图象中的________（填字母）．
A B
C D
答案
（1）见解析图
（2）1.50 0.27 （3）C
解析
（1）如图所示．
（2）电压表的示数为1.50V；功率P＝UI＝0.27W.
（3）温度变高，电阻率变大，所以答案为C.
变式题组
1．小亮同学为研究某电学元件（最大电压不超过2.5V，最大电流不超过0.55A）的伏安特性曲线，在实验室找到了下列实验器材：
A．电压表（量程3V，内阻6kΩ）
B．电压表（量程15V，内阻30kΩ）
C．电流表（量程0.6A，内阻0.5Ω）
D．电流表（量程3A，内阻0.1Ω）
E．滑动变阻器（阻值范围0～5Ω，额定电流为0.6A）
F．滑动变阻器（阻值范围0～100Ω，额定电流为0.6A）
G．直流电源（电动势E＝3V，内阻不计）
H．开关、导线若干．
该同学设计电路并进行实验，通过实验得到如下数据（I和U分别表示电学元件上的电流和电压）.
I/A
0
0.12
0.21
0.29
0.34
0.38
0.42
0.45
0.47
0.49
0.50
U/V
0
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
2.00
（1）为了提高实验结果的准确程度，电流表选________________；电压表选____________________；滑动变阻器选________________．（以上均填写器材代号）
（2）请在虚线框中画出实验电路图．
答案
（1）C A E
（2）见解析图
解析
（1）从表格中的实验数据可知，电流测量值I的范围为0～0.50A，电压测量值U的范围为0～2.00V，因此电流表应选C，电压表应选A.因为本实验要测量多组（U，I）值，需使电压U连续变化，因此，滑动变阻器应接成分压式，故选阻值较小的滑动变阻器E.
（2）由表格中的数据，根据R＝
，估算电学元件的电阻值大约为几欧，因此电流表外接．电路图如图所示．
2．（2020·浙江10月学考·18）做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验，要求采用分压电路，电流表外接．小王的连接如图4甲所示，闭合开关S前请老师检查，老师指出图中标示的①、②两根连线有一处错误，错误连线是________（填“①”或“②”）；图中标示的③、④和⑤三根连线有一处错误，错误连线是________（填“③”“④”或“⑤”）．小王正确连线后，闭合开关S前，应将滑动变阻器滑片C移到________处（填“A”或“B”）．闭合开关S，此时电压表读数为________V．缓慢移动滑片C至某一位置时，电流表指针如图乙所示，电流表的示数为________A.
甲 乙
图4
答案 ① ④ A 0 0.32
解析 本实验的电路图如下：
应该采用分压式、外接法，所以①、④两根导线有问题．
实验开始时为了保证实验仪器的正常使用，需要将C拨到最左端，即A处，开关闭合后，电压表读数为0V.
图乙中电流表的读数为0.32A（不需要估读）．
练习使用多用电表
一、欧姆表原理（多用电表测电阻原理）
1．构造：
如图5所示，欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成．
图5
欧姆表内部：
电流表、电池、调零电阻串联．
外部：
接被测电阻Rx.
全电路电阻R总＝Rg＋R＋r＋Rx.
2．工作原理：
闭合电路欧姆定律I＝
.
3．刻度的标定：
红、黑表笔短接（被测电阻Rx＝0）时，调节调零电阻R，使I＝Ig，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零．
（1）当I＝Ig时，Rx＝0，在满偏电流Ig处标为“0”．（图甲）
（2）当I＝0时，Rx→∞，在I＝0处标为“∞”．（图乙）
（3）当I＝
时，Rx＝Rg＋R＋r，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻．（图丙）
二、多用电表
1．多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．
2．外形如图6所示：
上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．
图6
3．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）．
三、多用电表的使用
1．多用电表测电流的方法及读数
（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，把多用电表串联在电路中．注意使电流从红表笔流入电表．
（3）读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度．
2．多用电表测电压的方法及读数
（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要比黑表笔高．
（3）读数时，首先要认清刻度盘上的最小刻度．
3．多用电表电阻挡刻度的特点：
欧姆表的“0”刻度线在刻度盘的最右端，刻度盘的最左端为“∞”刻度线．且刻度不均匀．
4．电阻挡调零旋钮的使用：
将选择开关扳到欧姆挡上，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．选好量程后，先调零，然后测量，换用不同量程必须重新调零．测量完毕，应把选择开关旋转到OFF挡．
5．电阻挡倍率选择及电阻测量；利用欧姆挡测电阻时，指针偏转过大或过小，误差都比较大．
（1）合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度线附近，一般应在
R中～4R中的范围内．
（2）选挡时若无法估计待测电阻的大小，则应将选择开关旋到“×100”挡，欧姆调零后，将红、黑表笔分别接到电阻两端，若指针偏角太小，则逐渐增大量程，直到指针指到中值电阻附近为止．
6．测量二极管的正反向电阻：
二极管是一种半导体元件，如图7所示，它的特点是电流从正极流入时电阻很小，而从正极流出时电阻较大．
图7
四、数据处理
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刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位，若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可．
五、注意事项
1．多用电表使用“七注意”：
（1）使用前要机械调零．
（2）两表笔在使用时，电流总是“红入黑出”．
（3）选择开关的功能区域，要分清是测电压、电流还是电阻，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）刻度线有三条：
上为电阻专用，中间为直流电压、交流、共用，下为交流2.5V专用．
（6）测电阻时：
①待测电阻与电路、电源一定要断开．
②两手一定不要同时接触两笔金属杆．
③指针指中值附近较准，否则换挡．
④每换一挡必须重新欧姆调零．
⑤读出示数要乘以倍率．
（7）使用完毕，选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池．
2．表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．
3．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，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮．
4.在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管．
例2
（1）用如图8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8
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“＋”“－”插孔的两表笔短接，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“×1k”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
图9
（2）用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a和b的位置，如图9所示．若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位，a和b的相应读数是多少？
请填在表格中.
指针位置
选择开关所处挡位
读数
a
直流电流100mA
________mA
直流电压2.5V
________V
b
电阻×100
________Ω
答案
（1）①S ③T 0刻线 ④ADC
（2）
指针位置
选择开关所处挡位
读数
a
直流电流100mA
22mA
直流电压2.5V
0.55V
b
电阻×100
370Ω
解析
（1）用多用电表测量电阻时，在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上，若指针不在零刻度线上，则用螺丝刀小心转动调零螺丝S，使指针对准电流的“0”刻线．然后转动选择开关K，选择量程，再将两表笔短接，调整调零旋钮T，使得指针对准满偏刻度（即电阻的“0”刻线），接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接，测量被测电阻的阻值．若在测量过程中，发现指针偏转角度过小，表明被测的电阻阻值很大，这时要换用更高倍率的挡位，例如，本题就要从“×100”挡位更换到“×1k”的位置．
（2）直流电流100mA挡读中间部分“0～10”一排，最小分度值为2mA估读到1mA就可以了；直流电压2.5V挡读“0～250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了；电阻“×100”挡读第一排，测量值等于表盘上读数“3.7”乘以倍率“100”．
变式题组
3．（2020·浙江选考模拟）某实验小组在“练习使用多用电表”实验中：
图10
（1）用多用电表测量某一电学元件，多用电表的选择开关旋至如图10所示．操作正确，表盘指针如图11所示，则该电学元件阻值为________Ω
图11
（2）（单选）该电学元件可能是________．
A．一个阻值未知的电阻
B．“220V,15W”的白炽灯
C．“220V,100W”的白炽灯
答案
（1）3000
（2）A
解析
（1）根据指针所指位置及选择开关所选挡位，可得该电学元件的阻值为30×100Ω＝3000Ω.
（2）根据R＝
可以计算出选项B、C白炽灯在正常工作时的电阻分别为3227Ω和484Ω，用多用电表测电阻时，灯丝的温度低，电阻小于额定功率下的电阻，选项A正确．
4．（2020·绍兴市9月选考）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）该同学欲测量如图甲所示插座的电压，则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）经过正确操作后，电表指针指向如图丙所示，则插座的电压为________V.
图12
答案 见解析
解析
（1）多用电表测电压，应先机械调零，再选择电压挡位，还需使电流从红表笔流入电压表，黑表笔流出，所以应选择B.
（2）插座电压大约为220V，且是交流电，所以多用电表选择开关应打到交流250V，即应打到图乙所示的H位置．
（3）根据电压表的读数规则，电压表示数，即插座电压应为200.0V.
测定电池的电动势和内阻
1．实验原理和实验电路图
（1）实验电路（如图13所示）
图13
（2）实验依据：
闭合电路欧姆定律．
（3）E和r的求解：
由U＝E－Ir得
，解得E、r.
（4）用作图法处理数据，如图14所示．
图14
①图线与纵轴交点为E；
②图线与横轴交点为I短＝
；
③图线的斜率表示r＝|
|.
2．实验器材
电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺．
3．基本操作
（1）电流表用0.6A的量程，电压表用3V的量程，按实验原理图连接好电路．
（2）把滑动变阻器的滑片移到使阻值最大的一端．
（3）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1，U1）．用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中．
（4）断开开关，拆除电路，整理好器材．
4．实验数据求E、r的处理方法
（1）列多个方程组求解，再求E、r的平均值．
（2）图象法处理：
以路端电压U为纵轴，干路电流I为横轴，建坐标系、描点、连线，纵轴截距为电动势E，直线斜率k的绝对值为内阻r.
5．注意事项
（1）为了使路端电压变化明显，可使用内阻较大的旧电池．
（2）电流不要过大，应小于0.5A，读数要快．
（3）要测出不少于6组的（I，U）数据，变化范围要大些．
（4）若U－I图线纵轴刻度不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，内阻应根据r＝|
|确定．
（5）电流表要内接（因为r很小）．
例3
采用如图15所示的电路“测定电池的电动势和内阻”．
图15
（1）除了选用图16中的部分器材外，________（填选项）；
图16
A．还需要电压表
B．还需要电流表
C．还需要学生电源
D．不再需要其他器材
（2）测量所得数据如下：
测量次数
物理量
1
2
3
4
5
6
R/Ω
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
I/A
0.60
0.70
0.80
0.89
1.00
1.20
U/V
0.90
0.78
0.74
0.67
0.62
0.43
用作图法求得电池的内阻r＝________；
（3）根据第5次所测得的实验数据，求得电流表内阻RA＝________.
答案
（1）A
（2）如图所示 （0.75±0.10）Ω
（3）0.22Ω
解析
（1）根据所给的电路图知所给的器材中缺少电压表，故A项正确；
（2）将所给的数据描点在U－I图象中，如图所示，根据闭合电路欧姆定律得U＝－rI＋E，因此图线的斜率的绝对值表示电池的内阻，从图象上取两点代入得r＝
≈0.75Ω；
（3）电压表测得的是电阻箱和电流表消耗的电压和，因此电流表的电阻等于电压表示数除电流表示数再减去电阻箱的阻值，即为0.22Ω.
变式题组
5．（2020·浙江10月选考·18）某实验小组做“测定电池的电动势和内阻”的实验电路如图17所示：
图17
（1）电流表示数如图18所示，则电流为________A.
图18
（2）根据实验数据获得U－I图象如图19所示，则电动势E＝________V，内阻r＝________Ω.
图19
答案
（1）0.25
（2）1.43 0.75
解析
（1）由图可知，电流表示数约为0.2A＋0.02×2.5A＝0.25A.
（2）U－I图象中，直线与U坐标轴交点的数值表示电动势，内电阻r＝|
|.由图可知电动势E＝1.43V．r＝|
|＝|
|Ω≈0.75Ω.
6．在测定电池的电动势和内阻的实验中，由于所用电压表（视为理想电压表）的量程较小，某同学设计了如图20所示的实物电路．
图20
（1）实验时，应先将电阻箱的电阻调到________（填“最大值”“最小值”或“任意值”）．
（2）改变电阻箱的阻值R，分别测出阻值R0＝10Ω的定值电阻两端的电压U.下列两组R的取值方案中，比较合理的方案是________（填“1”或“2”）.
方案编号
电阻箱的阻值R/Ω
1
400.0
350.0
300.0
250.0
200.0
2
80.0
70.0
60.0
50.0
40.0
（3）根据实验数据描点，绘出的
－R图象是一条直线．若直线的斜率为k，在
坐标轴上的截距为b，则该电源的电动势E＝________，内阻r＝________.（用k、b和R0表示）
答案
（1）最大值
（2）2 （3）
－R0
解析
（1）实验时，为保护电压表，应将电阻箱阻值调到最大，此时电压表两端电压最小．
（2）电压表的量程为3V，故电阻箱两端的最小电压约为6V．根据串联电路的特点可知，
＝
，电阻箱阻值的最小值为20Ω.在实验时，为减小读数误差，所用电表的指针偏角一般不小于其量程的
，当电压表量程为1V时，由
＝
，得R＝80Ω.所以选择方案2较合理．
（3）根据闭合电路的欧姆定律E＝U＋
（R＋r）变形得
＝（
＋
）＋
R，
－R图象的截距b＝
＋
，斜率k＝
，联立这两个式子得E＝
，r＝
－R0.
1．某学生用电流表和电压表测干电池的电动势和内阻时，所用滑动变阻器的阻值范围为0～20Ω，连接电路的实物图如图1所示．下列对该学生接线的说法错误的是（ ）
图1
A．滑动变阻器不起变阻作用
B．电流表接线有错
C．电压表量程选用不当
D．电压表接线不妥
答案 C
解析 由电路图可知，滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器被接成了定值电阻，不起变阻作用，故A正确；由电路图可知，电流表正负接线柱接反了，电流表接线错误，故B正确；由电路图可知，电压表选3V量程，电压表量程选择正确，故C错误；电压表直接接在电源连接上，开关不能控制电压表与电源断开，电压表接线不妥，故D正确．
2．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．
（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大．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“×1k”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
图2
答案
（1）S （3）T “0”刻线 （4）BDC
解析
（1）电表使用前要旋转机械调零旋钮S进行机械调零，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，旋动欧姆调零旋钮T，使指针对准电阻的“0”刻线．（4）欧姆表指针偏转角度过大，说明所选挡位太大，应换小挡进行测量，应将旋转开关K置于“×10”的位置，然后进行欧姆调零，再测电阻，因此合理的实验步骤是：
B、D
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