第11章 5. 实验：练习使用多用电表-【新课程能力培养】2024-2025学年高中物理必修第三册学习手册（人教版2019）

学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） A. 乙图电路中的滑动变阻器采用 “一上一 下” 的连接方式 B. 在闭合开关测量前， 甲、 乙两图中滑片 P 都应置于 b 端 C. R x 阻值远远大于滑动变阻器阻值时， 选 择甲图电路连接 D. 甲、 乙两图中待测电阻 R x 上的电压都可 以调到零 拓 展 创 新 惠斯通电桥是由四个电阻组成的电桥电 路 ， 这四个电阻分别叫 作电桥的桥臂 ， 惠斯通 电桥利用电阻的变化来 测量物理量的变化 ， 单 片机采集可变电阻两端的电压然后处理， 就 可以计算出相应的物理量的变化， 是一种精 度很高的测量方式。 在电桥中有三个电阻阻 值是固定的， 分别为 R 1 ， R 2 ， R 3 ， 第四个电 阻是可变的为 R x ， R x 发生变化时， 图中 B ， D 两点之间的电压发生变化， 通过采集电压 的变化就可以知道环境中物理量的变化， 从 而实现测量的目的。 变式训练答案 1. D ２. Ｂ ３. Ｄ ４. b 大 5. B 知 识 梳 理 知识点 1 认识多用电表 1. 内部结构： 电压表、 电流表、 欧姆表共用 一个表头组合在一起成为一个多用电表， 在外面它们共用一副红黑表笔。 2. 外部构造： 多用电表的上半部分为表盘， 下半部分为选择开关。 周围标有测量功能的区域及量程， 如 图。 将多用电表的选择开关旋转到电流挡， 多用电表内的电流表电路就被接通， 将多用 电表的选择开关旋转到电阻挡， 多用电表的 欧姆表电路就被接通。 3. 电流方向： 无论使用万用表的哪一个功 能， 内部电路都被接通， 电流方向都是从 红表笔流入表内， 从黑表笔流向表外。 4. 数字式多用电表的测量值以数字形式直接 显示， 使用方便。 数字式多用电表内都装 有电子电路， 除可测电压、 电流和电阻 外， 还可测量其他多种物理量。 5. 实验： 练习使用多用电表 R x R P a b E S R P a b R x E S 乙甲 变式训练 5 题图 V G R 1 R x R 2 R 3 C D A B + Na 欧 姆 调 零 旋 钮 选择 开关 指针定 位螺丝 表盘 54 学 第十一章 电路及其应用 知识点 2 使用多用电表测直流电压、 电流 1. 基本操作： 首先检查指针是否指在左端电 流 0 值处， 若不指 0 应进行机械调零。 然 后将红、 黑表笔分别接正、 负插孔。 测量 时， 旋转 “选择开关”， 选择合适的挡位 和量程； 测量结束后， 将 “选择开关” 旋至 OFF 挡。 2． 测电压。 （ 1 ） 选择直流电压挡合适的量程， 并将选择 开关旋至相应位置。 （ 2 ） 将多用电表并联在待测电路两端， 注意 红表笔接触点的电势应比黑表笔接触点 的电势高。 （ 3 ） 根据表盘上的直流电压标度读出电压 值， 读数时， 注意最小刻度所表示的电 压值。 3． 测电流。 （ 1 ） 选择直流电流挡合适的量程， 并将选择 开关旋至相应位置。 （ 2 ） 将被测电路导线拆开一端， 把多用电表 串联在电路中。 （ 3 ） 读数时， 要认清刻度盘上的最小刻度。 注意： 电流应从红表笔流入多用电表。 知识点 3 测电阻 1. 将选择开关旋至欧姆挡， 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 被测电阻， 从红表笔流入。 2. 测量步骤。 （ 1 ） 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。 （ 2 ） 欧姆调零： 将红、 黑表笔短接， 调整 “欧姆调零旋钮”， 使指针指向 0 。 （ 3 ） 测量、 读数： 将两表笔分别与待测电阻 的两端接触， 指针示数乘以量程倍率即 为待测电阻阻值。 （ 4 ） 实验完毕， 应将选择开关置于 OFF 挡 或交流电压最高挡。 3. 注意事项。 （ 1 ） 测电阻必须把待测电阻隔离。 （ 2 ） 两个调零过程， 切记换挡需进行欧姆 调零。 （ 3 ） 合理选择量程， 使指针尽可能指在中值 附近。 （ 4 ） 读数时， 应乘以相应的倍率。 （ 5 ） 欧姆表的表盘刻度不均匀， 一般不估读。 （ 6 ） 电池用旧后， 电动势会变小， 内电阻会 变大， 致使电阻测量值偏大， 要及时换 电池。 要 点 突 破 要点 1 多用电表使用 1． 使用前要机械调零。 2． 两表笔在使用时， 无论测电流、 电压还是 电阻， 电流总是 “红入黑出”。 3． 测电阻时， 应选择合适量程， 使指针指在 中值电阻附近， 且注意每换一次挡都需重 新进行欧姆调零。 4． 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。 例 1 多用电表使用中 ， 将红表笔插入正 55 学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） （ ＋ ） 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， 故 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 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， 故 D 错误。 答案： C 变式训练 1 多用电表是实验室必备仪器， 利用多用 电表可以测量电流、 电压和电阻等物理量。 已知多用电表的黑表笔接内部电源的正极。 关于多用电表的使用， 下列说法正确的是 （ ） A． 测量电路中电流时， 需要把多用电表选 择到相应量程的电流挡 ， 黑表笔接高 电势 B． 测量电阻时， 由于双手手指与表笔金属 部分接触， 会导致测量值偏大 C． 测电阻时， 若指针偏转角度较小， 应换 较大倍率后， 重新调零， 再进行测量 D． 多用电表选择欧姆挡， 若多用电表的黑 表笔接二极管的正极， 红表笔接二极管 的负极， 则指针偏转角度很小 要点 2 多用电表读数 1． 读数时， 要注意刻度线的选择。 欧姆表刻度不均匀， 读最上一排刻度 线； 直流电流、 直流电压刻度均匀， 读中间 刻度线。 2． 电压表、 电流表的读数要看清选择开关所 选择的量程， 搞清楚每一小格表示多少及 应读到的有效数字位数。 3. 测量仪器的读数规则。 （ 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。 例如： 最小分度是 0.1 A 的电流表 （量 程为 3 A ）， 最小分度为 0.1 V 的电压表 （量 程为 3 V ）， 读到小数点后两位。 （ 2 ） 最小分度是 “ 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。 例如 ： 最小分度是 0.02 A 的电流表 （量程为 0.6 A ）， 读到小数点后 2 位。 最小 分度为 0.5 V 的电压表 （量程为 15 V ）， 读 到小数点后 1 位。 例 2 用多用电表进行了几次测量， 指针分 思路点拨 多用电表红黑表笔统一要求 “红入 黑出”。 56 学 第十一章 电路及其应用 别处于 a 和 b 的位置， 如图所示， 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。 解析： 直流电流 100 mA 挡， 读第二行刻度 “ 0～10 ” 一排， 最小分度值为 2 mA ， 估读到 1 mA 就可以了， 读数为 34 mA ； 直流电压 2.5 V 挡， 读第二行刻度 “ 0～250 ” 一排， 最 小分度值为 0.05 V ， 估读到 0.01 V 就可以 了， 读数为 0.85 V ； 电阻 ×100 挡， 读第一 行刻度， 测量值等于表盘上读数 “ 8.5 ” 乘 以倍率 “ 100 ”。 答案： 34 0.85 850 变式训练 2 （ 1 ） 参考多用电表面板完成下列填空： 用多 用电表测直流电流时， 应把选择开关旋 转至标有 处， 选择合适的量 程， 并把多用电表 联接到被测 电路中； 若测直流电压时， 应把选择开 关旋转至标有 处， 选择合适的 量程， 并把多用电表与被测电路 联。 测直流电压或电流时， 都应把红笔 接在电势 处， 即电流从 表笔流进多用电表。 （ 2 ） 如图为一正在测量中的多用电表表盘。 ① 如果是用 “ ×10 ” 挡测量电阻， 则读数为 Ω 。 ② 如果是用直流 10 mA 挡测量电流， 则读 数为 mA 。 ③ 如果是用直流 5 V 挡测量电压， 则读数为 V 。 要点 3 研究二极管的单向导电性 1. 认识二极管： 如图所 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， 而 从正极流出时电阻很大。 2. 多用电表测二极管的正反向电阻。 （ 1 ） 测二极管正向电阻： 将多用电表的选择 开关旋至低倍率的欧姆挡， 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。 （ 2 ） 测二极管反向电阻： 将多用电表的选择 指针位置 选择开关所处挡位 读数 a 直流电流 100 mA mA 直流电压 2.5 V V b 电阻 ×100 Ω 思路点拨 直流电流和直流电压要注意选择的 刻度， 根据刻度正常读数， 然后再转换 倍率。 a b 例 2 题图 P N 正 极 负 极 变式训练 2 题图 57 学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） 开关旋至高倍率的欧姆挡， 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。 例 3 用多用电表欧姆挡 （ ×100 ） 测试三只 晶体二极管， 其结果依次如图中甲、 乙、 丙 所示， 由图可知， 图 中的二极管是 好的， 该二极管的正极是 端。 解析： 由题图可知， 图甲、 丙中二极管是坏 的， 图乙中二极管是好的， 且左边图加的是 反向电压， 右边图加的是正向电压， 由于红 表笔插入的是 “ ＋ ” 测试孔， 与内部电池负极 相连， 故二极管的正极是 a 端。 答案： 乙 a 变式训练 3 （多选） 关于多用电表的使用， 下列说 法正确的有 （ ） A. 甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯 泡两端的电压， 表笔接法正确 B. 乙图是用多用电表直流电流挡测量电路 中的电流， 表笔接法正确 C. 丙图中用的是多用电表电阻挡测量二极 管的反向电阻 D. 丁图中用的是多用电表电阻挡测量二极 管的反向电阻 要点 4 用多用电表判断电路故障 多用电表可通过选择开关置于不同的 挡位， 实现电压表、 电流表以及欧姆表的 功能， 检查电路故障时， 可以灵活选用不 同方法。 1. 电压表检测法。 （ 1 ） 电路短路检测： 先将电压表与电源并 联， 若电压表有示数， 后将电压表依次 与电路各部分相并联， 有示数说明该部 分没有短路， 无示数处为短路发生点。 （ 2 ） 电路断路检测法： 电压表与电源并联， 其中一端不动， 另一端与电路各部分依 次接触， 有示数说明电压表两点间有断 路， 无示数说明是通路， 从有示数到无 示数的为电路断路发生点。 2. 欧姆表检测法。 若欧姆表示数较大， 说明被测两点间有 断路； 若欧姆表示数非常小， 说明被测两点 间是通路。 欧姆表检测法使用中需要注意 两点： （ 1 ） 检测电路必须与电路中的电源断开。 （ 2 ） 欧姆表检测法主要用于断路检测。 3. 电流表检测法。 把电流表一端与电源相连， 另一端与电 例 3 题图 + - 0 a b + - 0 b a + - 0 a b + - 0 b a + - 0 a b + - 0 b a 甲 乙 丙 思路点拨 二极管加正向电压时， 电阻值越小 越好， 但不能为 0 ， 否则二极管已被击 穿， 加反向电压时， 电阻值越大越好 ， 但不能无穷大， 否则二极管引线断开。 黑 红 红 黑 黑 红 黑 红 甲 乙 丙 丁 变式训练 3 题图 58 学 第十一章 电路及其应用 路各部分测试点进行试触， 若有示数说明触 点外侧是通路， 若无示数说明触点外侧有断 路， 此种方法主要用于断路故障的检测。 例 4 某班同学在做 “练习使用多用电表” 的实验。 （ 1 ） 某同学用多用电表的欧姆挡测量电阻 R x 的阻值 ， 当选择开关置于欧姆挡 “ ×100 ” 的位置时 ， 多用电表指针示 数如图甲所示， 此被测电阻的阻值约 为 Ω 。 （ 2 ） 某同学按如图乙所示的电路图连接元件 后， 闭合开关 S ， 发现 A 、 B 灯都不亮。 该同学用多用电表的欧姆挡检查电路的 故障 。 检查前 ， 应将开关 S （填 “闭合” 或 “断开”）。 （ 3 ） 若 （ 2 ） 中同学检查结果如下表所示， 由此可以确定 （ ） 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 ） 欧姆表测电阻的测量值等于读 数乘以倍率。 （ 2 ） 用欧姆挡检查电路需将 电路断开。 （ 3 ） b 、 f 之间电阻无穷大说明 b 、 f 间有断路， b 、 e 之间电阻无穷大说明 b 、 e 间有断路， d 、 e 之间电阻无穷大说明 d 、 e 间有断路， b 、 d 间电阻有一定的数值， 说明 b 、 d 间没有断路 ， 所以断路在 d 、 e 之间。 答案： （ 1 ） 2.6×10 3 （ 2 ） 断开 （ 3 ） D 变式训练 4 如图是某同学连接的电路实物图， 合上 开关 S 后， 发现灯 A 、 B 都不亮。 他采用下 列两种方法检查故障： （ 1 ） 用多用电表的直流电压挡进行检查： ① 那么选择开关应置于下列量程的 （填字母） 挡。 A. 2.5 V B. 10 V C. 50 V D. 250 V ② 在测试 a 、 b 间直流电压时， 红表笔应接 触 （填 “ a ” 或 “ b ”）。 ③ 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 （只有下列 中的某一项有故障）。 甲 测试点 b 、 f b 、 e b 、 d d 、 e 多用电表示数 无穷大 无穷大 500 Ω 无穷大 S B A f e d c b 例 4 题图 乙 a 思路点拨 欧姆挡检查电路需将电路断开， 无 穷大说明断路。 S c d a b e f A （ 2.5 V ， 1 W ） B （ 2.5 V ， 1 W ） 变式训练 4 题图 A B 59 学 高 中 物 理 必 修 第三册 （人教版） 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： ① 测试前， 应将开关 S （填 “断 开” 或 “闭合”）。 ② 测量结果如下表所示， 由此可以断定故障 是 。 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 拓 展 创 新 二极管是用半导体材料 （硅、 硒、 锗 等） 制成的一种电子器件。 它具有单向导电 性能， 即给二极管阳极和阴极加上正向电压 时， 二极管导通。 当给阳极和阴极加上反向 电压时， 二极管截止。 因此， 二极管的导通 和截止， 则相当于开关的接通与断开。 二极管是最早诞生的半导体器件之一， 其应用非常广泛。 特别是在各种电子电路 中， 利用二极管和电阻、 电容、 电感等元器 件进行合理的连接， 构成不同功能的电路， 可以实现对交流电整流、 对调制信号检波、 限幅和钳位以及对电源电压的稳压等多种功 能。 无论是在常见的收音机电路还是在其他 的家用电器产品或工业控制电路中， 都可以 找到二极管的踪迹。 当我们用多用电表的欧姆挡测二极管的 阻值时， 黑、 红表笔正反接测量结果是不同 的。 黑表笔接内部电源的正极， 红表笔接内 部电源的负极， 黑表笔电势比红表笔高。 黑 表笔接二极管的阳极， 红表笔接二极管的阴 极时， 电阻较小； 红笔接二极管的阳极， 黑 表笔接二极管的阴极时， 电阻很大。 变式训练答案 1. C 2. （ 1 ） mA 串 V 并 高 红 （ 2 ） ①60 ②7.2 ③3.60 3. BD 4. （ １ ） ①B ②a ③D （ ２ ） ① 断开 ②D 测试点 表头指针示数 c 、 d 有 e 、 f 有 d 、 e 无穷大 测试点 电压表示数 a 、 b 有 c 、 b 有 c 、 d 无 d 、 f 有 60