第10章 第三讲 第4课时 实验：用多用电表测量电学中的物理量（课件）-【创新方案】2026年高考物理一轮复习（江苏北京）

第4课时　 实验：用多用电表测量电学中的物理量（重点实验） |理|清|实|验|原|理|与|方|案| 一、理清原理与操作 原理装 置图 续表 操作 要领 (1)原理：闭合电路欧姆定律I= (2)机械调零：调节指针定位螺丝 (3)测量定值电阻：先机械调零后欧姆调零；每换一挡重新欧姆调零 (4)测量小灯泡的电压或电流：选择开关置于直流电压挡或直流电流挡 二、掌握数据处理方法 1.测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积；记录电阻读数时一般用科学记数法表示。 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。 三、强化重点环节和关键能力 1.注意事项 (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)测电阻时 ①指针指在中值附近较准，否则换挡。 ②每换一挡必须重新欧姆调零。 ③读出示数要乘以倍率。 (4)使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。 2.误差分析 偶然 误差 (1)估读时易带来误差 (2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大 系统 误差 (1)电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池 (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 |把|握|实|验|关|键|与|变|换| 多用电表本身是一个测量仪器，可以用于多类数据的测量，而且在日常生活和生产中应用广泛。考查多用电表，不但能考查学生的实验基本技能，也能考查学生的实验探究能力，该实验操作常常与其他实验交汇考查。 关键点(一) 电阻表的原理 [考法感悟] 1.(2025·泰州模拟)(1)小明同学利用自己所学物理知识，自制了一个电阻表，他采用的内部等效电路图为图中的　　　，表笔a为　　　(选填“红”或“黑”)色。  C 红 解析：(1)根据电阻表的原理可知其内部有电源，有滑动变阻器调节其电阻，并且黑表笔接电源的正极，红表笔接电源的负极。则他采用的内部等效电路图为图中的C；表笔a为红色。 (2)小明用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测其电阻，发现指针偏角过小，他应先将倍率调为　　　(选填“×1”或“×100”)，紧接着欧姆调零，正确操作后，表盘的示数如图，则该电阻的阻值约为　　　　Ω。(保留两位有效数字)  ×100 2.8×103 解析：(2)用此电阻表粗测某电阻的阻值，当用“×10”挡时发现指针偏角过小，可知待测电阻较大，他应先将倍率调为“×100”，紧接着欧姆调零，正确操作后，表盘的示数如题图所示，则该电阻的阻值约为Rx=28×100 Ω=2.8×103 Ω。 2.(2022·湖南高考，节选)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(Rs+R0m<Rm<Rn)，电流计G的内阻为RG(Rs≪RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值，回答下列问题： (1)短接①②，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(填“大于”或“小于”)；  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。 大于 (2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为　　　　(填“×1”或“×10”)；  解析：(2)当开关拨向n时，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，所以开关拨向n时对应欧姆表的挡位倍率较大，即挡位为“×10”； ×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(填“向上”或“向下”)。  解析：(3)从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，电路电阻增大，干路电流减小，①②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。 向上 [系统建模] 电阻表的原理 电路图 I与Rx 的对应 关系 相当于待测电阻Rx=0，调节R使I=Ig=，即表头满偏(RΩ=Rg+r+R) 相当于待测电阻Rx=∞，此时I=0，指针不偏转 待测电阻为Rx， I=，指针指到某确定位置 刻度 特点 表头电流满偏Ig处，对应电阻表零刻度(右侧) 表头电流I=0处，对应电阻表∞刻度(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 续表 [注意]　(1)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”。 (2)当电阻表指针指在中央时=，可知中值电阻R中=RΩ。 关键点(二) 多用电表不同挡位的灵活应用 [考法感悟] 1.(2025·苏州模拟)学习了电阻表原理和使用后，小明同学对电阻表如何实现更换不同测量倍率挡位产生了浓厚的探索兴趣。经过一番探究，他尝试完成了将一表头改装成有三种倍率挡位“×1”“×10”“×100”的电阻表，原理如图甲所示。 已知电源电动势为1.5 V、内阻约1 Ω；灵敏电流计满偏电流为1 mA、内阻为99 Ω；改装所用定值电阻为R1和R2(R1<R2)；滑动变阻器有RA(0~1 000 Ω)和RB(0~2 000 Ω)供选择；待测电阻Rx的阻值约200 Ω；电阻表表盘刻度如图乙所示(指针半偏所指刻度在表盘上的“15”位置)。 (1)要尽可能准确地测量电阻阻值，电阻表挡位开关K应旋转到　　　　　 (选填“1”“2”或“3”)；  解析：(1)由于电阻表指针半偏时所指的刻度为电阻表的内阻，则当K旋转到“3”时，电阻表内阻最大，即为“×100”倍率；由于R1<R2，故K旋转到“1”时对应“×1”倍率，K旋转到“2”时对应“×10”倍率；因为待测电阻的阻值约200 Ω，故选择“×10”倍率的挡位更准确，即开关K旋转到“2”。 2 (2)改装时用到的定值电阻阻值R1=　 　　Ω，R2=　 　 　Ω； 解析：(2)中值电阻与满偏电流的对应关系为Ig=，可知K旋转到“1”时改装后电表满偏电流为100 mA，其中通过灵敏电流计的电流为1 mA，故通过电阻R1的电流为99 mA，根据并联电路的电流与电阻成反比的关系可得R1=1 Ω；当K旋转到“2”时改装后的电表满偏电流为10 mA，同理可得R2=11 Ω。 1 11 (3)为使电阻表的三个挡位使用时都能正常欧姆调零，滑动变阻器阻值应选　　　　　；(选填“RA”或“RB”)；  解析：(3)因为K旋转到“3”时，电路中的电流最大值为1 mA，根据闭合电路欧姆定律估算可知，滑动变阻器的最大阻值超过1 000 Ω，所以选RB。 RB (4)用改装的电阻表测量待测电阻Rx的阻值，正确操作时电阻表示数如图乙所示，则待测电阻Rx的阻值为　　　　　Ω。  解析：(4)电阻表的挡位开关是旋转到“×10”倍率，故读数为240 Ω。 240 2.(2024·浙江6月选考)在测绘发光二极管在导通状态下的伏安特性曲线实验中： (1)用多用电表电阻挡判断发光二极管的正负极，选用“×100”挡时，变换表笔与二极管两极的连接方式，发现电表指针均不偏转。选用　　　　　(选填“×10”或“×1 k”)挡重新测试，指针仍不偏转，更换二极管极性后，发现指针偏转，此时与多用电表红色表笔相连的是二极管　　　　　(选填“正极”或“负极”)。  ×1 k 负极 解析：(1)指针未偏转，说明电阻过大，应换用“×1 k”挡继续实验；根据“红进黑出”原则及二极管单向导电性可知，与红色表笔相连的是二极管负极。 (2)图(A)是已完成部分连线的实物图，为实现电压可从零开始调节，并完成实验，P应连接　　　　接线柱(选填“a”“b”“c”或“d”)，Q应连接　　　　接线柱(选填“a”“b”“c”或“d”)。某次选用多用电表量程为50 mA 挡测量，指针如图(B)所示，则电流I=　　　　mA。  解析：(2)为实现电压可从零开始调节，滑动变阻器应采用分压式接法，P应连接a接线柱；电源使用的是两节干电池，电动势约为3 V，电压表应选取0~3 V量程，故Q接d接线柱。 多用电表量程为50 mA，分度值为1 mA，需要估读到0.1 mA，故电表的读数为40 mA+5.0×1 mA=45.0 mA。 a d 45.0 (3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图(C)所示，说明该二极管是　　　　元件(选填“线性”或“非线性”)，正常发光时电压在　　　　V范围。  解析：(3)根据题图(C)可知，I随U非线性变化，故说明该二极管是非线性元件，根据题图(C)可知，正常发光时即有电流通过时电压在1.9~2.5 V范围。 非线性 1.9~2.5 3.如图甲所示为某黑箱面板上的三个接线柱，黑箱里可能有直流电源、电阻、二极管、电容器等元件，但任意两个接线柱间最多只连接一个元件。 (1)某同学要用多用电表探测黑箱，探测的第一步应该是　　　　。  A.用多用电表的电阻挡测量任意两接线柱间的电阻 B.用多用电表的电压挡测量任意两接线柱间的输出电压 C.用多用电表的电流挡测量任意两接线柱间的输出电流 解析：(1)因黑盒子内部可能有电源，则不能先用多用电表的电阻挡测量，可先用电压挡判断内部是否有电源，故选B。 B (2)探测结果表明，黑箱里没有电源，并测得任意两个接线柱间的电阻如下表所示： 红表笔 A B A C B C 黑表笔 B A C A C B 测得阻值/Ω 200 200 11.2 k 270 11 k 70 由此可以判断，黑箱里的元件一定有　 　　　　，用电路元件符号在图甲所示线框内画出黑箱中的电路连接。  电阻、二极管 解析：(2)根据题表中的测量值可以断定：A、B之间肯定有电阻，B、C之间肯定有二极管，A、C之间肯定有电阻和二极管的串联，电路连接如图所示。 (3)多用电表的表盘如图乙所示，在上面探测A、C两接线柱间电阻时，红表笔接A接线柱，黑表笔接C接线柱，这时电流从　　　　(填“A”或“C”)接线柱流进黑箱；为了使测量的电阻读数尽可能减小误差，测电阻的挡位应选择　　　　　(填“×1 k”“×100”或“×10”)挡。  C ×1 k 解析：(3)在上面探测A、C两接线柱间电阻时，红表笔接A接线柱，黑表笔接C接线柱，这时电流从C接线柱流进黑箱；为了使测量的电阻读数尽可能减小误差，指针应指在中值附近，测电阻的挡位应选择“×1 k”挡。 [系统建模] 1.应用多用电表检测二极管 将多用电表的选择开关拨到电阻挡，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。 2.多用电表检测电路故障的方法 电流挡 检测 将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路 电压挡 检测 将多用电表与部分电路并联：①若示数为零，由于有多种可能原因，故无法做出具体判断；②若示数等于电动势，说明该部分电路中有断路处，进一步缩小并联范围可以找出断路的位置 电阻挡 检测 将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间：①若电阻无穷大说明此元件断路；②若电阻为零说明此元件短路 3.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 电阻挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 电阻挡 正接时示数很小，反接时示数很大 电容器 电阻挡 指针先指“0”后逐渐增大到“∞” 电感线圈 电阻挡 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数 |训|练|注|重|创|新|与|发|展| 1.(2025·镇江质检)图a是多用电表的表盘示意图，小明用多用电表“×10”倍率的电阻挡测量一只电阻的阻值，发现指针偏转角太小，为了测量结果比较精确，小明按以下步骤进行了实验： (1)应换用　　　　(选填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡。  解析：(1)用多用电表“×10”倍率的电阻挡测量电阻的阻值，指针偏转角太小，说明示数大了，要想使示数指在中值电阻附近，选用大倍率的，故选用“×100”倍率的电阻挡。 ×100 (2)两表笔短接，通过调节　　　(选填“S”“T”或“K”)，进行欧姆调零。  解析：(2)两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 Ω处。 T (3)重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图b所示，测量结果是　　 　Ω。  解析：(3)由图可知，指针示数为11.0，因挡位为×100，故电阻读数为R=11.0×100 Ω=1 100 Ω。 1 100.0或1 100 (4)图c是小明刚刚使用过的两种倍率的电阻挡内部电路示意图，R2为欧姆调零电阻。当开关S断开时的倍率是　　　　 　　(选填“×1”“×10”或“×100”)。同时应保证R1的阻值是灵敏电流计Rg的　　　　倍。  ×100 解析：(4)当开关S断开时，通过干路的最大电流最小，根据闭合电路欧姆定律，表头达到最大电流时，电路总电阻变大，故量程变大，故是“×100”倍率的电阻挡；小明选用的电阻挡倍率扩大十倍，即断开前通过干路的最大电流是表头最大量程的十倍，根据并联电路电压电流关系可得Ig+I1=10Ig IgRg=I1R1 解得R1=Rg。 2.(2024年1月·九省联考安徽卷)多用电表是一种多功能、多量程的电学仪表，可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻等物理量。 (1)指针式多用电表使用前应该调整　　 　　，使指针指向“0”。  解析：(1)指针式多用电表使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指向“0”。 指针定位螺丝 (2)某电阻阻值约为几百欧姆，现用该多用电表测此电阻，测量前，需要以下操作，其顺序是　　　　　。(填写序号)  A.将红表笔和黑表笔直接接触 B.把选择开关旋转到“×10”位置 C.调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点 正确进行实验操作后，电表的读数如图甲所示，该读数是　 　Ω。 BAC 190 解析：(2)用指针式多用电表测该电阻时，应先将选择开关旋转到“×10”位置，再将红表笔和黑表笔直接接触，最后调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点，所以正确的顺序是BAC。 该电阻的阻值为19×10 Ω=190 Ω。 (3)图乙是某同学设计的多用电表测电阻的欧姆调零原理图，电池的负极应接　　　　表笔(选填“红”或“黑”)。图中G为表头，量程100 μA，内阻Rg=2.5 kΩ，RT=0.5 kΩ，通过调节a、b间的触点，使G满偏。已知R2=4.8 kΩ，电池电动势为1.50 V(电池内阻可忽略)，触点在a端时G满偏，则R1=　　　　kΩ。  红 2 解析：(3)电池的负极应接多用电表的负极，则应接多用电表的红表笔；触点在a端时G满偏，则RT与G串联，串联部分的电压为U1=Ig(RT+Rg)=0.30 V，根据串并联电路的特点可知R2两端的电压为U2=E-U1=1.20 V，所以通过R2的电流为I==250 μA，则通过R1的电流为I1=I-Ig=150 μA，根据部分电路欧姆定律得R1==2 000 Ω=2 kΩ。 3.(2025·靖江高级中学月考)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成电阻表并进行刻度和校准，要求改装后电阻表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度。可选用的器材还有：定值电阻R0(阻值14 kΩ)，滑动变阻器R1(最大阻值1 500 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值500 Ω)，电阻箱(0~99 999.9 Ω)，干电池(E=1.5 V，r=1.5 Ω)，红、黑表笔和导线若干。 (1)电阻表设计 将图(a)中的实物连线组成电阻表。电阻表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为　　　　Ω；滑动变阻器选　　　　(填“R1”或“R2”)。  900 R1 解析：(1)依次将题图(a)中元件串联连接，注意红表笔连接电池负极，黑表笔连接电池正极，如图所示。 根据题述，改装后电阻表的15 kΩ刻度正好对应电流表表盘的50 μA刻度，电阻表的中值刻度为电阻表的内阻，即r+R0+RA+R=15 kΩ，解得R=900 Ω。故滑动变阻器选最大阻值为1 500 Ω的R1。 (2)刻度电阻表表盘 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　　　　　　　、　　　　　　　。  解析：(2)电阻表的内阻R内=15 kΩ，根据闭合电路欧姆定律，得Ia=，Ib=，解得Ra=45 kΩ，Rb=5 kΩ，即a处的电阻刻度为45，b处的电阻刻度为5。 45 5 (3)校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使电阻表指针指向　　 kΩ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电阻表上对应的测量值，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　　　 　kΩ。 0 35 解析：(3)红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使电阻表指针指向0 kΩ处；根据电阻箱读数规则，则电阻箱接入的阻值为3×10 kΩ+5×1 kΩ=35 kΩ。 4.(2025·南通模拟)科技实践小组的同学们应用所学电路知识，对“一抽到底”的纸巾盒进行改装，使纸巾剩余量可视化。同学们使用的器材有： 电源(E=1.5 V，内阻不计)、定值电阻(R0=6 Ω)、多用电表、铅笔芯如图中AB所示、导线若干、电键开关。 (1)用多用电表测量整根铅笔芯的电阻，选用“×10”倍率的电阻挡测量，发现多用电表指针的偏转角度很大，因此需选择　　　　(选填“×1”或“×100”)倍率的电阻挡，并需　　　　　　(填操作过程)后，再次进行测量，多用电表的指针如图所示。  解析：(1)多用电表指针的偏转角度很大，说明读数很小，倍率较高，则需选择“×1”倍率的电阻挡，并需要重新欧姆调零之后进行测量。 ×1 欧姆调零 (2)将铅笔芯固定在纸巾盒侧边，截取一段导线固定在挡板C，并保证导线与铅笔芯接触良好且能自由移动。 (3)不计多用电表内阻，将多用电表选择开关置于“mA”挡，量程为　　　　(选填“2.5”“25”或“250”)mA。  解析：(3)没有纸巾时，铅笔芯的电阻视为零，则最大电流为I==0.25 A=250 mA，则量程为250 mA。 250 (4)将以上装置调试完毕并固定好，便可通过电表读数观察纸巾剩余厚度，设铅笔芯总电阻为R，总长度为L，不计多用电表内阻，则多用电表示数I与纸巾剩余厚度h的关系式为I=　 　　　(用题中物理量符号表达)。依次实验将剩余纸巾厚度和对应电表读数一一记录下来，并进行标识，从而完成“一抽到底”纸巾盒的可视化改装探究。  解析：(4)铅笔芯接入电路的电阻为R铅笔=R 回路中的电流为I=代入可得I=。 $$