高考复习方案全国卷地区专用届高考物理一轮复习 实验10 多用电表的使用 新人教版.docx
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高考复习方案全国卷地区专用届高考物理一轮复习实验10多用电表的使用新人教版
实验10 多用电表的使用
一、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．
二、实验器材
多用电表，干电池，____________，定值电阻（标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的各一个），小螺丝刀，______________．
考点一 多用电表的原理和读数
1.欧姆表原理
欧姆表是依据闭合电路的欧姆定律制成的，电路构造如图S10 1所示．
图S101
当红、黑表笔短接并调节调零电阻R使指针满偏时，有
Ig＝
＝
①
当表笔间接入待测电阻Rx时，有Ix＝
②
由①②式得Ix＝
Ig ③
当Rx＝R中时，Ix＝
Ig，指针指在表盘刻度中心，故称R中为欧姆表的中值电阻，也是欧姆表的内阻．
由②式可知每一个Rx都有一个对应的电流值Ix，如果在刻度盘上直接标出与Ix对应的Rx的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端时，就可以从表盘上直接读出它的阻值．
由Ix＝
Ig知电流和电阻为非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处．
2．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）将选择开关置于欧姆挡的“×1”挡，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔，再使指针指向∞.
（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．
1[2020·新课标全国卷Ⅰ]某学生实验小组利用图S10 2所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“×1k”挡内部电路的总电阻．使用的器材有：
图S10 2
多用电表；
电压表：
量程5V，内阻十几千欧；
滑动变阻器：
最大阻值5kΩ；
导线若干．
回答下列问题：
（1）将多用电表挡位调到电阻“×1k”挡，再将红表笔和黑表笔________，调零点．
（2）将图S10 2中多用电表的红表笔和________（填“1”或“2”）端相连，黑表笔连接另一端．
（3）将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图S10 3甲所示，这时电压表的示数如图乙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ和________V.
甲 乙
图S10 3
（4）调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零．此时多用电表和电压表的读数分别为12.0kΩ和4.00V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.
（5）多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图S10 4所示．根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为________V，电阻“×1k”挡内部电路的总电阻为________kΩ.
图S10 4
式题如图S10 5甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：
图S10 5
（1）调节________，使电表指针停在________（填“电阻”或“电流”）的“0”刻线．
（2）将选择开关旋转到欧姆挡的________（填“×1”“×10”“×100”或“×1k”）位置．
（3）将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________（填“电阻”或“电流”）的“0”刻线．
（4）将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω.
（5）测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置．
■注意事项
（1）表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“＋”插孔，黑表笔插入“－”插孔，注意电流的实际方向应为“红入黑出”．
（2）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指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮．
（3）读数时注意乘以相应挡位的倍率．
（4）使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆．
（5）测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表．
（6）测电阻时每换一挡必须重新进行欧姆调零．
（7）使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡．长期不用，应把表内电池取出．
考点二 用多用电表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
电容器
欧姆挡
指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数
2[2020·江苏卷]如图S10 6甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测．
甲 乙
图S10 6
（1）在使用多用电表前，发现指针不在左边“0”刻度线处，应先调整图中多用电表的________（选填“A”“B”或“C”）．
（2）在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应______（选填“短暂”或“持续”）接b，同时观察指针偏转情况．
（3）在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×1”挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值．测量中发现，每对接点间正、反向阻值均相等，测量记录如下表．两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示．
请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路．
两表笔接的接点
多用电表的示数
a、b
________Ω
a、c
10.0Ω
b、c
15.0Ω
式题[2020·全国卷]在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、并联电路，黑箱面板上有三个接线柱1、2和3.用欧姆表测得1、2接线柱之间的电阻为1Ω，2、3接线柱之间的电阻为1.5Ω，1、3接线柱之间的电阻为2.5Ω.
（1）在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式．
（2）如果将1、3接线柱用导线连接起来，1、2接线柱之间的电阻为________Ω.
考点三 数据处理与误差分析
1.由于欧姆表表盘刻度不均匀（左密右疏），表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指在中央附近，读数需要估读到最小刻度下一位；
2．读数时易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．
3[2020·新课标全国卷Ⅱ]某同学用量程为1mA、内阻为120Ω的表头按图S10 7（a）所示电路改装成量程分别为1V和1A的多用电表．图中R1和R2为定值电阻，S为开关．回答下列问题：
（1）根据图（a）所示的电路，在图（b）所示的实物图上连线．
（2）开关S闭合时，多用电表用于测量________（填“电流”“电压”或“电阻”）；开关S断开时，多用电表用于测量________（填“电流”“电压”或“电阻”）．
（3）表笔A应为________色（填“红”或“黑”）．
（4）定值电阻的阻值R1＝________Ω，R2＝________Ω.（结果取3位有效数字）
（a） （b）
图S10 7
式题某同学想用以下器材组装一只欧姆表，并比较精确地测量一只电阻的阻值（几千欧）．
A．电流计：
满偏电流为1mA，内阻为20Ω
B．电流计：
满偏电流为0.6A，内阻为5Ω
C．电动势15V、内阻5Ω的直流电源
D．电动势3V、内阻3Ω的直流电源
E．最大阻值为5000Ω的滑动变阻器
F．最大阻值为100Ω的滑动变阻器
（1）以上器材应选用________（填字母），并在下面的方框内画出所组装的欧姆表的内部电路结构图．
Ｋ
（2）欧姆表调零后，滑动变阻器被接入电路部分的阻值为________Ω.
（3）若用此欧姆表测量电阻，发现指针指在满偏电流的三分之一处，则此电阻的阻值约为________Ω.
（4）如果电池长期未用，导致内阻增大，电动势基本不变，且仍然能正常调零，这将导致测量的结果________（选填“偏大”“偏小”或“准确”）．
考点四 同类实验拓展与创新
多用电表当作欧姆表使用时内有电源，往往会应用闭合电路的欧姆定律、电动势和内阻的测定等知识，往往涉及的变形有：
（1）与电压表串联形成闭合电路，则E＝U＋
r，通过计算得到E；
（2）与电流表串联形成闭合电路，则E＝I（RA＋r），通过计算得到E.
4[2020·安徽卷]某同学为了测量一个量程为3V的电压表的内阻，进行了如下实验．
（1）他先用多用电表进行了正确的测量，测量时指针位置如图S10 8甲所示，得出电压表的内阻为3.00×103Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用电表欧姆挡表盘中央刻度值为“15”，表内电池电动势为1.5V，则电压表的示数应为________V（结果保留两位有效数字）．
甲 乙
图S10 8
（2）为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图乙所示的电路图，实验步骤如下：
A．断开开关S，按图乙连接好电路；
B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；
C．将电阻箱R0的阻值调到零；
D．闭合开关S；
E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3V位置；
F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值，使电压表指针指到1.5V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；
G．断开开关S.
实验中可供选择的实验器材有：
a．待测电压表
b．滑动变阻器：
最大阻值2000Ω
c．滑动变阻器：
最大阻值10Ω
d．电阻箱：
最大阻值9999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
e．电阻箱：
最大阻值999.9Ω，阻值最小改变量为0.1Ω
f．电池组：
电动势约6V，内阻可忽略
g．开关，导线若干
按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：
①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________（选填“b”或“c”），电阻箱中选用________（选填“d”或“e”）．
②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真（选填“>”或“<”）；若RV越大，则
越________（填“大”或“小”）．
式题在物理课外活动中，刘聪同学制作了一个简单的多用电表，图S10 9甲为电表的电路图．已知选用的电流表内阻Rg＝10Ω，满偏电流Ig＝10mA，当选择开关接3时为量程为250V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．
图S10 9
（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，刘聪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________，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所示，则C处刻度应为________Ω.
③计算得到多用电表内电源的电动势为________V．（保留两位有效数字）
④调零后，将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连，若指针指在图乙所在位置，则待测电阻的阻值为________Ω.（保留两位有效数字）
1．如图S10 10所示为多用电表的刻度盘．若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：
图S10 10
（1）所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω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“×1k”）．
（2）用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA；当选用量程为250mA的直流电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA.
（3）当选用量程为10V的直流电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V.
2．[2020·宁夏银川一模]在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，某同学连接了如图S10 11甲所示的实物电路图．闭合开关，发现灯泡不亮，电流表的示数为零．
图S10 11
（1）他借助多用电表检查小灯泡，先断开开关，把多用电表的选择开关旋到“×1”挡，再进行________调零；又将红、黑表笔分别接触①、②接线柱，此时多用电表的表盘如图乙所示，说明小灯泡正常，此时灯丝的电阻为________Ω.
（2）他将多用电表的选择开关旋于某直流电压挡，将红、黑表笔分别接触②、③接线柱，闭合开关，发现电压表的示数约等于电源的电动势，说明②、③接线柱间的导线出现了________（选填“断路”或“短路”）．
（3）故障排除后，为了使电流表的示数从零开始，要在________接线柱间（选填“①、④”或“③、④”）再连接一根导线，并在闭合开关前把滑动变阻器的滑片置于最________端（选填“左”和“右”）．
3．[2020·山西太原联考]指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器，请完成下列问题：
（1）在使用多用电表测量时，指针的位置如图S1012甲所示，若选择开关拨至“×1Ω”挡，则测量的结果为________；若选择开关拨至“50mA”挡，则测量结果为________．
图S10 12
（2）多用电表测未知电阻阻值的电路如图乙所示，电池的电动势为E，内阻为r，R0为调零电阻，Rg为表头内阻，电路中电流I与待测电阻的阻值Rx关系图像如图丙所示，则该图像对应的函数关系式为___________________________________________________________.
（3）下列根据图丙中I Rx图线做出的解释或判断中正确的是（ ）
A．因为函数图线是非线性变化的，所以欧姆表的示数左大右小
B．欧姆表调零的实质是通过调节R0使Rx＝0时电路中的电流I＝Ig
C．Rx越小，相同的电阻变化量对应的电流变化量越大，所以欧姆表的示数左密右疏
D．测量中，当Rx的阻值为图丙中的R2时，指针位于表盘中央位置的左侧
4．
（1）如图S10 13所示为一黑箱装置，盒内有由两节干电池和几个电阻等元件组成的电路，a、b为黑箱的两个输出端，a端连接盒内电池的正极．
图S10 13
为了探测黑箱，某同学准备进行以下几步测量：
①用多用电表的欧姆挡测量a、b间的电阻；
②用多用电表的直流电压挡测量a、b间的输出电压；
③用多用电表的直流电流挡测量a、b间的输出电流．
你认为以上测量中不妥的有_____________________（填序号），理由是______________________________________________________________________________.
（2）若他用多用电表测某电阻丝的电阻，已经调零且选择开关指向欧姆挡“×10”挡位，发现指针的偏转角度太大，这时他应将选择开关换成欧姆挡的“________”（选填“×100”或“×1”）倍率的挡位；调零后测量，其表盘及指针所指位置如图S10 14所示，则此段电阻丝的电阻为________Ω.
图S10 14
5．某照明电路出现故障，其电路如图S10 15所示，该电路用标称值为12V的蓄电池作为电源，导线及其接触处完好．维修人员使用已调好的多用电表“直流50V”挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．
图S10 15
（1）断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图S10 16所示，读数为________V，说明题中________正常（选填：
蓄电池、保险丝、开关、小灯）．
图S10 16
（2）红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图S10 16相同，可判定发生故障的器件是________（选填：
蓄电池、保险丝、开关、小灯）．
实验10 多用电表的使用
【实验器材】
晶体二极管 电学黑箱
【考点互动探究】
考点一 多用电表的原理和读数
例1
（1）短接
（2）1
（3）15.0 3.60
（4）12.0
（5）9.00 15.0
[解析]
（1）多用电表调零时把两表笔短接相当把电路接通．
（2）根据流经电压表的电流是从正极流向负极，可判断出电流的方向；再根据对多用电表来说“红进黑出”即电流从红表笔流入，从黑表笔流出，可判断出红表笔接1.
（3）根据读数原则，最小刻度是1、0.1、0.01的都要估读一位．图甲中的指针指在15，而10～20间的最小刻度为1，所以读数为15.0；图乙中的电压表的最小刻度为0.1V，指针指在36格，所以读数为3.60V.
（4）当把滑动变阻器的电阻调为零时，相当于多用电表测的是电压表的电阻，所以多用电表的读数即为电压表的内阻．
（5）根据多用电表的原理，其中值电阻等于其内阻，即选“×1k”挡时的内阻为15.0kΩ，此时滑动变阻器接入电路的阻值调为零，相当于只有多用电表和电压表构成一回路，此时I＝
＝
，可得E＝9.00V.
变式题
（1）指针定位螺丝 电流
（2）“×1”
（3）欧姆调零旋钮 电阻 （4）19.0
[解析]使用多用电表欧姆挡，先机械调零．测量20Ω的电阻时，要使用“×1”的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19.0Ω.
考点二 用多用电表探索黑箱内的电学元件
例2
（1）A
（2）短暂
（3）5.0 如图所示
[解析]
（1）在使用多用电表时发现指针不在左边“0”刻度线处，则需要进行机械调零，即调节A；
（2）在用直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否有电源时，一个表笔接a，另一个表笔应短暂接b，防止电流过大烧毁电表；
（3）每对接点间正、反向电阻相等，说明黑箱中只有电阻，由于选择开关选择的是“×1”挡，因此两表笔分别接a、b时，多用电表的示数从表盘中读出为5.0Ω，根据表格中数据，可知各接点间的电阻连接如图所示．
变式题
（1）如图所示
（2）0.6
[解析]
（1）因为1、2接线柱之间的电阻与2、3接线柱之间的电阻之和等于1、3接线柱之间的电阻，所以2为中间的结点，又因为2、3接线柱之间的电阻与1、2接线柱之间的电阻的差等于1、2接线柱之间的电阻的一半，故2、3之间有两个电阻并联，后再与第三个电阻串联，每个电阻均为1Ω，连接方式如图所示．
（2）将1、3用导线相连后，等效电路如图所示：
1、2之间的等效电阻R＝0.6Ω.
考点三 数据处理与误差分析
例3
（1）连线如图所示
（2）电流 电压
（3）黑
（4）1.00 880
[解析]
（1）根据电路图连接实物图，注意两表笔与表头的正负接线柱．
（2）根据“串联分压，并联分流”可知，当S断开时，多用电表测量电压；当S闭合时，多用电表测量电流．
（3）电流从红表笔流进多用电表，从黑表笔流出．从电路图中表头和表笔的接法可知电流从表笔A流出，所以A为黑表笔．
（4）当S断开时为电压表，此时R2＝
－120Ω＝880Ω；当S闭合时为电流表，此时R1＝
≈1.00Ω.
变式题
（1）ADE 如图所示
（2）2977 （3）6000
（4）准确
[解析]
（1）选取器材要能够满足欧姆表调零的要求，即I＝
，调节滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器的阻值最大时，电流应小于电流表的满偏电流Ig，综合考虑应选A、D、E.欧姆表的内部电路结构图如图所示．
（2）欧姆表调零时，由闭合电路的欧姆定律得E＝Ig（r＋Rg＋R），代入数据解得：
R＝2977Ω.
（3）测量电阻时，由闭合电路欧姆定律得：
E＝I（R＋Rg＋r＋Rx），由题意得I＝
，代入数据解得Rx＝6000Ω.
（4）由于电池的电动势不变，根据上面的分析可知，测量的结果准确．
考点四 同类实验拓展与创新
例4
（1）1.0
（2）①c d ②> 小
[解析]
（1）已知电压表的内阻RV＝3.0×103Ω，由于欧姆表的内阻等于中值电阻，所以欧姆表的内阻r＝1.5×103Ω，根据分压关系可得电压表示数为1.0V.
（2）①根据分压电路的滑动变阻器的阻值小，测量支路的电阻变化对其所分得的电压影响小，因此滑动变阻器选择c，由于电压表的内阻约为3.0×103Ω，故电阻箱选择d.
②由于电阻箱串联接入测量支路，测量支路电阻增加，造成测量支路的电压大于3.0V，电阻箱两端的电压大于1.5V，因此R测>R真．RV越大，测量支路电阻越大，测量支路的电压越接近3.0V，电阻箱的电压越接近1.5V，因此R测越接近R真，相对误差越小．
变式题
（1）6.80mA 170V
（2）①短接
②150 ③1.5 ④71
[解析]
（1）选择开关接1时测电流，其分度值为0.2mA，示数为6.80mA；选择开关接3时测电压，其分度值为5V，其示数为170V.
（2）①选挡后，进行欧姆调零，即红、黑表笔短接，调节R1的阻值使电表指针满偏；
②由图丙可知，电阻箱示数为0×1000Ω＋1×100Ω＋5×10Ω＋0×1Ω＝150Ω；
③由图乙可知，指针指在C处时，电流表示数为5mA＝0.005A，C处电阻为中值电阻，则电表内阻为150Ω，电源电动势E＝IR总＝0.005×300V＝1.5V；
④由闭合电路的欧姆定律有I＝
，即6.80mA＝
，解得R＝71Ω.
【教师备用习题】
1．在“测定金属丝电阻率”的实验中，某同学连接的电路如图所示．闭合开关后，发现电路有故障（已知电源、电表和导线均完好，电源电动势为E）．
（1）若电流表示数为零、电压表示数为E，则发生故障的是________（填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“开关”）．
（2）若电流表、电压表示数均为零，该同学利用多用电表检查故障．先将选择开关旋至________挡（填“欧姆×100”“直流电压10V”或“直流电流2.5mA”），再将________（填“红”或“黑”）表笔固定在a接线柱，把另一支表笔依次接b、c、d接线柱．若只有滑动变阻器断路，则多用电表的示数依次是________、________、________．
[答案]
（1）待测金属丝
（2）直流电压10V 红 0 E E
[解析]
（1）电流表示数为零，说明电路断路，由于电压表示数为E，说明电压表两端与电源相连，因而待测金属丝断路．
（2）判断电路故障问题，应利用多用电表的直流电压挡，电流应从多用电表的红表笔流入，因而红表笔应与a接线柱相连，当只有滑动变阻器断路时，黑表笔接b时，多用电表不能与电源形成
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