内容正文:
电路及其应用
11.5 实验:练习使用多用电表
核心素养
学习重点、难点
物理观念
了解多用电表的表盘及测量功能,了解数字式多用电表的特点。了解二极管的单向导电性。
重点:多用电表的使用。
难点:引导学生进行正确、规范的操作,养成良好的实验习惯。
科学思维
通过观察,了解多用电表的表盘及测量功能,会根据需要正确选择挡位。
科学探究
通过实验操作,学会使用多用电表测量电压、电流和电阻。通过测量二极管正、反向电阻,了解二极管的单向导电性。
科学态度
与责任
在实验中培养学生规范操作的习惯。通过分组实验,讨论、交流,培养团队合作意识。
一、基础梳理
知识点1:多用电表的基本结构
如图所示是一种指针式多用电表外形图,表的上半部分为表盘,下半部分是选择开关,开关周围标有测量功能的区域及量程.
1.多用电表的外部构造
构造
作用
表盘的上部为表头
用来表示电流、电压和电阻的多种量程。
指针定位螺丝
使指针指在左侧的零刻度线上。
欧姆调零旋钮
在多用电表当做欧姆表使用时,将红、黑表笔直接相接(短接),调整指针使之指在欧姆表的零刻线。欧姆档每次换挡后都要调零。
选择开关
它的作用是选择测量项目和量程,它带有箭头,箭头所指表明该表的作用和量程。转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。
红黑表笔
如果是电压、电流档,就是红表笔接正极,黑表笔接负极;如果是万用表的电阻挡,那就是黑表笔相当于电池正极,红表笔相当于电池负极。
2.内部结构
多用电表是由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成,其中1、2为电流测量端,3、4为电阻测量端,5、6为电压测量端。测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入相应的测量端。使用时,电路只有一部分起作用。
知识点2:多用电表的使用方法
1.使用前应先调整指针定位螺丝,使指针指到零刻度.
2.使用时应先将选择开关旋转到与被测物理量对应的位置上并选择合适的量程.
3.不使用的时候应把选择开关旋转到OFF位置.
4.使用多用电表测量电压、电流和电阻.
(1)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根据表盘上相应量程的直流电压刻度读出电压值,读数时注意最小刻度所表示的电压值.
(2)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,注意电流应从红表笔流入多用电表.
③读数时,根据表盘上相应量程的直流电流刻度进行读数,要认清刻度盘上的最小刻度.
(3)测电阻:
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,指针示数乘倍率即为待测电阻阻值.
④实验完毕,将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.
知识点3:多用电表测电压、电流和电阻的注意事项
1.使用前要机械调零.
2.电流都是从红表笔流入,从黑表笔流出.
3.测电阻时注意:
①测电阻必须把待测电阻隔离.
②牢记两个调零过程,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读数时应乘相应的倍率.
⑤欧姆表的表盘刻度不均匀,一般不估读.
【重难解读】
测量二极管的正反向电阻
1.二极管的单向导电性:如右图所示,二极管的特点是电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻比较大。
2.用多用电表测电压、电流或电阻时,电流的流向特点
多用电表的“+”插孔插红表笔,“-”插孔插黑表笔。当用于测量电压或电流时,“+”插孔相当于电表的“+”接线柱,“-”插孔相当于电表的“-”接线柱,所以红表笔接触点的电势都比黑表笔高,电流从红表笔流入,从黑表笔流出;当用作欧姆表时,“+”(或红表笔)接线柱与内部电源的负极相连,而“-”接线柱(或黑表笔)与内部电源的正极相连,因此多用电表接入测量电路后电流仍是从红表笔流入,从黑表笔流出。
3.测正向电阻:用多用电表的欧姆挡,量程拨到“×10”的位置上,将红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,然后两表笔短接进行欧姆调零后,让黑表笔接触二极管正极,红表笔接触二极管负极,如图甲所示,指针稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻R1。
4.测反向电阻:将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“×1 k”)变换挡位之后,再次欧姆调零后,让黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极,如图乙所示,指针稳定后读取示数乘以倍率求出反向电阻R2。
二、内化知识·对点验收
【例1】如图所示为一个多量程多用电表的简化电路图。单刀多掷开关S可以与不同接点连接。下列说法正确的是( )
A.当S接1或2时为直流电压挡,接1时量程较大
B.当S接1或2时为直流电流挡,接2时量程较小
C.当S接3或4时为直流电流挡,接3时量程较大
D.当S接5或6时为直流电压挡,接6时量程较小
【例2】(1)用多用电表测直流电流时,应把选择开关旋至标有________处,并把多用电表________联到被测电路中;若测直流电压时,应把选择开关旋至标有________处,并把多用电表与被测电路________联;测直流电压和电流时,都必须把红表笔接在________处,即电流从________表笔流进。
(2)如图所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置。
①将多用电表选择开关置于“×1”挡,Ⅰ的示数为________Ω。Ⅱ的示数为________Ω。
②将选择开关置于直流“50 V”挡,Ⅰ的示数为________V,Ⅱ的示数为________V,Ⅲ的示数为________V。
③选择开关置于直流“250 V”挡时,Ⅰ的示数为________V,Ⅱ的示数为________V。
【例3】某学习小组练习使用多用电表,如图甲所示为多用电表欧姆挡内部结构简图。
(1)使用多用电表测定值电阻Rx阻值,插孔A接_____(选填“红表笔”或“黑表笔”),将选择开关置于欧姆挡“×100”倍率,红黑表笔短接,调节R使指针指向表盘____________(选填“左侧0刻度线”或“右侧0刻度线”),进行欧姆调零。将待测电阻R接在红黑表笔之间,指针如图乙所示位置,则待测电阻R阻值为_______Ω。
(2)分别用欧姆挡“×10”倍率、“×100”倍率测某一型号晶体二极管的正向电阻,读数分别为R1、R2,该二极管的正向I-U图像如下图所示,已知欧姆表的电源电动势恒为1.5 V,两次读数大小关系为R1_______R2(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【例4】关于多用电表的使用,下列说法正确的有( )
A.甲图是用直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B.乙图是用直流电流挡测量电路中的电流,表笔接法错误
C.丙图是用电阻挡测量二极管的正向电阻
D.用电阻挡按丁图接法测量二极管电阻时,测得的阻值很小
【例5】如图为简易多用电表的电路图。电源E为直流电源;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻;表头G的满偏电流为5mA,内阻为20;虚线方框为换挡开关;A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表共有5个挡位,分别为直流电压5V挡和10V挡,直流电流10mA挡和25mA挡,欧挡。则以下说法中正确的是( )
A.多用电表的B端应与黑色表笔相连接
B.在使用欧姆表中“×100”挡测量电阻阻值时,发现指针非常靠近欧姆零点,应该选择更小倍率挡
C.开关接1时比接2时电表量程小
D.若要使用直流电压5V挡,则换挡开关应与5相连
【例6】如图,电池、开关和灯泡组成串联电路.当闭合开关时,发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下,现使用一多用电表对故障电路进行检测:选择直流电压挡,闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为;断开开关S,选择欧姆挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转。则下列判断可能正确的是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.导线断开 D.导线断开
【例7】某实验小组为了测量某一段特殊金属丝的电阻率,采用如下操作步骤开展实验:
(1)先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻,显示结果如图甲所示,粗测其电阻阻值为 Ω;用螺旋测微器测量其直径;再用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为 cm。
(2)为了减小实验误差,实验过程中要求电流表示数从零开始记录多组数据,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电流表 ,量程为 ,内阻
B.电流表 ,量程为 ,内阻约为1Ω
C.电压表 ,量程为 内阻约为1kΩ
D.定值电阻。
E.定值电阻。
F.滑动变阻器。,最大阻值为10Ω
G.电源(电动势约为15V)
H.开关一只, 导线若干
回答下列问题:
①有实验小组选择采用的电路设计如图所示,为提高实验测量的准确度,与电流表 串联的电阻R应选择 (选填“R1”或“R2”),左端导线a应接 (选填“b”或“c”)触点;
②实验时测得。示数为 ,示数为 ,由此可测得该金属丝的电阻。 (用、 、或表示)。
【例8】在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图甲所示:若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,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)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,下面提供了测量过程中一系列可能的操作,请你选出尽可能准确地测定阻值的各项操作,并且将它们按合理的顺序填写在后面横线上的空白处:
A.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
B.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
C.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
D.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
E.旋动S,使其尖端对准
F.将两表笔分别接在的两端,读出的阻值,随后即断开
G.两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开。
所选操作及其顺序为(用字母代号填写):
(3)实验小组成员先采用多用电表粗测某电阻。在已经完成机械调零的情形下,当用挡时发现指针偏转角度过小,应该换用 (选填“”或“”挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)用多用电表欧姆挡测试三只晶体二极管,其结果依次如图甲、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。
三、课后知能作业
1.关于多用电表的使用,下列说法中正确的是( )
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,黑表笔电势低于红表笔
C.丙图中用的是多用电表电阻挡测量二极管的电阻,黑表笔电势低于红表笔
D.丙、丁图中用的是多用电表电阻挡测量同一个二极管的电阻,丙图中测量值较大
2.某同学用多用电表测量下图中各元件的物理量,若调零和挡位选择正确,闭合开关后,下列操作正确的是( )
A.测量通过灯泡的电流时,将红、黑表笔分别接在图中c、d两点
B.测量电阻两端的电压时,将红、黑表笔分别接在图中b、c两点
C.测量电阻的阻值时,将红、黑表笔分别接在图中b、c两点
D.测量电源的电动势时,将红、黑表笔分别接在图中a、e两点
3.如图,电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时,发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下,现使用一多用电表对故障电路进行检测:选择直流电压挡,闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为1.5 V;断开开关S,选择欧姆×1k挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转。则下列判断可能正确的是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.导线DE断开 D.导线BF断开
4.在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)先用多用电表进行粗略测量,将多用表选择开关置于×10挡并调零后,两表笔接触待测电阻的两端进行测量,表盘指针如图甲所示,为了使测量值更准确,“选择开关”应置于 (填“×1”、“ ×100”或“×1k””),并两表笔短接,调节图乙中 (“A”或“B”)重新调零后进行测量。
(2)若用多用电表的欧姆挡去探测一个正常的二极管,某次探测时,发现表头指针偏转角度很大,则与二极管正极相连的是多用电表的 (选填“红表笔”或“黑表笔”)。
(3)图丙为一正在测量中的多用电表表盘如果选择开关在电阻挡“×100”,则读数为 ;如果选择开关在直流电压挡“2.5V”,则读数为 V;如果选择开关在直流电流挡“50mA”,则读数为 mA。
5.如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,a、b为表笔插孔,下列说法错误的是( )
A.a孔插黑表笔
B.更换倍率测量电阻时,必须重新进行欧姆调零
C.要测量电路中某电阻的阻值,必须将该电阻与其他元件断开
D.用“”挡测量时,若指针指在表盘右端零刻度线附近,应换用“”挡
6.用多用电表进行测量时,表盘指针在左图中位置,右图是多用电表选择开关示意图。那么:
(1)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(2)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(3)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 。
7.在“练习使用多用电表”的实验中
(1)前两次测量时,表盘指针如图中a、b所示。请据此完成记录表中的①和②;
所测物理量
量程或倍率
指针
读数
第1次
直流电压
0~50V
① (选填“a”“b”)
34.0V
第2次
直流电流
0~10mA
② (选填“a”“b”)
4.4mA
第3次
电阻
c
(2)第3次测量时,用“”欧姆挡测量电阻,表盘指针如图中c所示,为了更准确测量需要换成 (选填“”“”)挡进行重新测量;
(3)多用电表改变不同倍率的欧姆挡后,测量电阻前 (选填“需要”“不需要”)重新调零。
8.多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能,还可以探究故障电路。
(1)关于多用电表的使用,下列说法正确的是_______。(填选项前字母序号)
A.测电压时,图(a)连接方式中红、黑表笔接法正确
B.测电流时,应按图(b)连接方式测量
C.测电阻时,应按图(c)连接方式测量
D.测二极管的反向电阻时,应按图(d)连接方式测量
(2)某同学发现如图(e)所示的实验电路不工作。为排查电路故障,他保持开关闭合,将滑动变阻器滑到最右端,用多用电表测量各接点间的电压,则应将图(f)中的选择开关旋至 (填“”“”“”或“”),用正确的测量方法得到。已知电路只有一处故障,则下列说法正确的是 。(填选项前字母序号)
A.可能是断路 B.可能是短路 C.可能是断路 D.可能是短路
(3)为进一步判断电路故障的性质,他断开开关后,将选择开关置于欧姆“”挡,分别将红、黑表笔接端时,指针指在如图(g)所示的位置,则该电阻约为 ;他将红、黑表笔接端时,指针 (填“几乎不偏转”或“偏转很大”),因此电路故障为 。实验后发现,欧姆表内部用的是旧电池,电池的电动势变小,内阻变大,但仍能欧姆调零,则红、黑表笔接端时,电阻的测量值 (填“偏大”“偏小”或“准确”)。
9.用多用电表测量一个定值电阻的阻值,测量步骤如下:
(1)请将测量步骤补充完整。
①调节指针定位螺丝,使多用电表指针指向电压和电流公共的零刻度线上;
②将选择开关旋转到“Ω”挡的“×10”位置;
③将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准 ;
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,多用电表的指针位置如图甲所示,此时应选择 (选填“×1”或“×100”)挡重新测量,选挡后 (选填“需要”或“不需要”)进行欧姆调零,然后重新测量;
⑤测量完毕,将选择开关旋转到OFF位置.
(2)黑箱面板上有三个接线柱1、2和3,黑箱内只有一个由三个阻值均为3Ω的定值电阻构成的电路.用多用电表测得1和2接线柱、1和3接线柱、2和3接线柱之间的电阻均为2Ω,请在图乙的虚线框中画出电阻的连接方式。
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电路及其应用
11.5 实验:练习使用多用电表
核心素养
学习重点、难点
物理观念
了解多用电表的表盘及测量功能,了解数字式多用电表的特点。了解二极管的单向导电性。
重点:多用电表的使用。
难点:引导学生进行正确、规范的操作,养成良好的实验习惯。
科学思维
通过观察,了解多用电表的表盘及测量功能,会根据需要正确选择挡位。
科学探究
通过实验操作,学会使用多用电表测量电压、电流和电阻。通过测量二极管正、反向电阻,了解二极管的单向导电性。
科学态度
与责任
在实验中培养学生规范操作的习惯。通过分组实验,讨论、交流,培养团队合作意识。
一、基础梳理
知识点1:多用电表的基本结构
如图所示是一种指针式多用电表外形图,表的上半部分为表盘,下半部分是选择开关,开关周围标有测量功能的区域及量程.
1.多用电表的外部构造
构造
作用
表盘的上部为表头
用来表示电流、电压和电阻的多种量程。
指针定位螺丝
使指针指在左侧的零刻度线上。
欧姆调零旋钮
在多用电表当做欧姆表使用时,将红、黑表笔直接相接(短接),调整指针使之指在欧姆表的零刻线。欧姆档每次换挡后都要调零。
选择开关
它的作用是选择测量项目和量程,它带有箭头,箭头所指表明该表的作用和量程。转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。
红黑表笔
如果是电压、电流档,就是红表笔接正极,黑表笔接负极;如果是万用表的电阻挡,那就是黑表笔相当于电池正极,红表笔相当于电池负极。
2.内部结构
多用电表是由表头G、直流电流测量电路、直流电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等部分组成,其中1、2为电流测量端,3、4为电阻测量端,5、6为电压测量端。测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入相应的测量端。使用时,电路只有一部分起作用。
知识点2:多用电表的使用方法
1.使用前应先调整指针定位螺丝,使指针指到零刻度.
2.使用时应先将选择开关旋转到与被测物理量对应的位置上并选择合适的量程.
3.不使用的时候应把选择开关旋转到OFF位置.
4.使用多用电表测量电压、电流和电阻.
(1)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根据表盘上相应量程的直流电压刻度读出电压值,读数时注意最小刻度所表示的电压值.
(2)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,注意电流应从红表笔流入多用电表.
③读数时,根据表盘上相应量程的直流电流刻度进行读数,要认清刻度盘上的最小刻度.
(3)测电阻:
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,指针示数乘倍率即为待测电阻阻值.
④实验完毕,将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡.
知识点3:多用电表测电压、电流和电阻的注意事项
1.使用前要机械调零.
2.电流都是从红表笔流入,从黑表笔流出.
3.测电阻时注意:
①测电阻必须把待测电阻隔离.
②牢记两个调零过程,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读数时应乘相应的倍率.
⑤欧姆表的表盘刻度不均匀,一般不估读.
【重难解读】
测量二极管的正反向电阻
1.二极管的单向导电性:如右图所示,二极管的特点是电流从正极流入时电阻比较小,而从负极流入时电阻比较大。
2.用多用电表测电压、电流或电阻时,电流的流向特点
多用电表的“+”插孔插红表笔,“-”插孔插黑表笔。当用于测量电压或电流时,“+”插孔相当于电表的“+”接线柱,“-”插孔相当于电表的“-”接线柱,所以红表笔接触点的电势都比黑表笔高,电流从红表笔流入,从黑表笔流出;当用作欧姆表时,“+”(或红表笔)接线柱与内部电源的负极相连,而“-”接线柱(或黑表笔)与内部电源的正极相连,因此多用电表接入测量电路后电流仍是从红表笔流入,从黑表笔流出。
3.测正向电阻:用多用电表的欧姆挡,量程拨到“×10”的位置上,将红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,然后两表笔短接进行欧姆调零后,让黑表笔接触二极管正极,红表笔接触二极管负极,如图甲所示,指针稳定后读取示数乘上倍率求出正向电阻R1。
4.测反向电阻:将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“×1 k”)变换挡位之后,再次欧姆调零后,让黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极,如图乙所示,指针稳定后读取示数乘以倍率求出反向电阻R2。
二、内化知识·对点验收
【例1】如图所示为一个多量程多用电表的简化电路图。单刀多掷开关S可以与不同接点连接。下列说法正确的是( )
A.当S接1或2时为直流电压挡,接1时量程较大
B.当S接1或2时为直流电流挡,接2时量程较小
C.当S接3或4时为直流电流挡,接3时量程较大
D.当S接5或6时为直流电压挡,接6时量程较小
【答案】B
【解析】当开关S旋到位置1、2位置,电阻与表头并联,则多用电表就成了电流表,接1时分流电阻小,其分流大,则量程大;接2时分流电阻大,其分流小,则量程小,故A错误,B正确;当开关S旋到位置3或4,电路中有电源,则多用电表就成了欧姆表,故C错误;当开关S旋转到5、6位置,表头与电阻串联,则多用电表就成了电压表,串联电阻越大,则量程越大,所以接5时量程较小,接6时量程较大,故D错误。故选B。
【例2】(1)用多用电表测直流电流时,应把选择开关旋至标有________处,并把多用电表________联到被测电路中;若测直流电压时,应把选择开关旋至标有________处,并把多用电表与被测电路________联;测直流电压和电流时,都必须把红表笔接在________处,即电流从________表笔流进。
(2)如图所示的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条线分别表示多用电表指针的指示位置。
①将多用电表选择开关置于“×1”挡,Ⅰ的示数为________Ω。Ⅱ的示数为________Ω。
②将选择开关置于直流“50 V”挡,Ⅰ的示数为________V,Ⅱ的示数为________V,Ⅲ的示数为________V。
③选择开关置于直流“250 V”挡时,Ⅰ的示数为________V,Ⅱ的示数为________V。
【答案】(1)mA 串 V 并 高电势 红
(2)①24.5 34 ②25.0 20.0 10.0 ③125 100
【解析】(1)测电流应将功能开关拨至电流挡“mA”的位置,并把它串联到被测电路中,若测直流电压,则需将功能开关拨至标有V的直流电压挡。并与被测电路并联,不论是测直流电压还是电流,都必须把红表笔接在高电势处,使电流从红表笔流进电表。
(2)多用表测电流或电压时,只要根据功能旋钮所指示的量程看表盘相对应的刻度弧线,并根据读数规则,直接读出指针指示的读数即可,而欧姆表的刻度指示数乘以旋钮指示的挡次倍率,才是电阻的测量值。
【例3】某学习小组练习使用多用电表,如图甲所示为多用电表欧姆挡内部结构简图。
(1)使用多用电表测定值电阻Rx阻值,插孔A接_____(选填“红表笔”或“黑表笔”),将选择开关置于欧姆挡“×100”倍率,红黑表笔短接,调节R使指针指向表盘____________(选填“左侧0刻度线”或“右侧0刻度线”),进行欧姆调零。将待测电阻R接在红黑表笔之间,指针如图乙所示位置,则待测电阻R阻值为_______Ω。
(2)分别用欧姆挡“×10”倍率、“×100”倍率测某一型号晶体二极管的正向电阻,读数分别为R1、R2,该二极管的正向I-U图像如下图所示,已知欧姆表的电源电动势恒为1.5 V,两次读数大小关系为R1_______R2(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)红表笔 右侧0刻度线 2 200 (2)小于
【解析】(1)电流应从红表笔流入多用表,从黑表笔流出多用表,由图甲中电源位置可知,插孔A应接红表笔;红黑表笔短接,调节R使指针向右偏转,指向欧姆表的0刻度位置,即表盘右侧0刻度线;选择开关置于欧姆挡“×100”倍率,由图乙指针所指位置可知待测电阻R阻值为R=22×100 Ω=2 200 Ω。
(2)欧姆挡“×10”倍率的内阻比“×100”倍率的内阻小,使用“×10”倍率测二极管的正向电阻时,二极管两端的电压较大,由二极管的正向I-U图像可知,此时二极管的电阻较小,则欧姆表读数R1小于R2。
【例4】关于多用电表的使用,下列说法正确的有( )
A.甲图是用直流电压挡测量小灯泡两端的电压,表笔接法正确
B.乙图是用直流电流挡测量电路中的电流,表笔接法错误
C.丙图是用电阻挡测量二极管的正向电阻
D.用电阻挡按丁图接法测量二极管电阻时,测得的阻值很小
【答案】C
【解析】多用电表在使用的时候,电流应该从红表笔流进多用电表,而图甲中电流的流向与此相反,表笔接法错误,A错误;测电流时,多用电表应该串在电路中,图乙的接法正确,B说法错误;多用电表在使用的时候,电流应该从红表笔流进多用电表,从黑表笔流出,按照此电流流向,丙图测量二极管的正向电阻,C正确;丁图测量的是二极管的反向电阻,阻值很大,D错误。故选C。
【例5】如图为简易多用电表的电路图。电源E为直流电源;R1、R2、R3、R4和R5是定值电阻;表头G的满偏电流为5mA,内阻为20;虚线方框为换挡开关;A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表共有5个挡位,分别为直流电压5V挡和10V挡,直流电流10mA挡和25mA挡,欧挡。则以下说法中正确的是( )
A.多用电表的B端应与黑色表笔相连接
B.在使用欧姆表中“×100”挡测量电阻阻值时,发现指针非常靠近欧姆零点,应该选择更小倍率挡
C.开关接1时比接2时电表量程小
D.若要使用直流电压5V挡,则换挡开关应与5相连
【答案】B
【详解】
A.设想当欧姆挡接入电路时,考虑到电流表的接线规则,电流从电源正极流出经A接线柱到待测电阻,根据“红进黑出”可知,图中的B端与红表笔相连接,故A错误;
B.使用欧姆表时,指针指在中值附近读数更准确,被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率,在使用欧姆表中“×100”挡测量电阻阻值时,发现指针非常靠近欧姆零点,说明选择倍率挡过大,应该选择更小倍率挡,故B正确;
C.开关接1和接2时,表头与分流电阻并联,都是电流挡,接1时分流电阻小,因此接1时的电表量程较大,故C错误;
D.由题意,直流电压有5V和10V两个挡位,由电压表的改装原理,串联的分压电阻越大,量程越大,所以直流电压5V挡,选择开关应与4相连,故D错误。
故选B。
【例6】如图,电池、开关和灯泡组成串联电路.当闭合开关时,发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下,现使用一多用电表对故障电路进行检测:选择直流电压挡,闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为;断开开关S,选择欧姆挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转。则下列判断可能正确的是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.导线断开 D.导线断开
【答案】B
【解析】“闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为”说明从电源正极到接线柱E是没有断路,从电源负极到接线柱F没有断路;“断开开关S,选择欧姆挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转”说明接线柱E、接线柱F之间也就是小灯泡电阻无穷大,是断路,如果灯泡短路,指针应该有明显地偏转。故B正确,ACD错误;
故选B。
【例7】某实验小组为了测量某一段特殊金属丝的电阻率,采用如下操作步骤开展实验:
(1)先用多用电表×1Ω挡粗测其电阻,显示结果如图甲所示,粗测其电阻阻值为 Ω;用螺旋测微器测量其直径;再用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为 cm。
(2)为了减小实验误差,实验过程中要求电流表示数从零开始记录多组数据,除待测金属丝外,实验室还备有的实验器材如下:
A.电流表 ,量程为 ,内阻
B.电流表 ,量程为 ,内阻约为1Ω
C.电压表 ,量程为 内阻约为1kΩ
D.定值电阻。
E.定值电阻。
F.滑动变阻器。,最大阻值为10Ω
G.电源(电动势约为15V)
H.开关一只, 导线若干
回答下列问题:
①有实验小组选择采用的电路设计如图所示,为提高实验测量的准确度,与电流表 串联的电阻R应选择 (选填“R1”或“R2”),左端导线a应接 (选填“b”或“c”)触点;
②实验时测得。示数为 ,示数为 ,由此可测得该金属丝的电阻。 (用、 、或表示)。
【答案】(1)26 10.006(2)
【解析】(1)[1]由图甲可知,多用电表×1Ω挡,粗测电阻阻值为26Ω。
[2]由图乙可知,用50分度的游标卡尺测量金属丝的长度,长度测量结果为
10cm+3×0.02mm=10.006cm
(2)①[1]由实验电路可知,与电流表串联的电阻R,组成电压表,为提高实验测量的准确度,电源电动势约为15V,因此电阻R应选择R2,由欧姆定律可得
[2]因待测电阻约为26Ω,则有
因此左端导线a应接c。
②[3]由实验电路图和欧姆定律可得
解得
【例8】在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图甲所示:若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,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)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,下面提供了测量过程中一系列可能的操作,请你选出尽可能准确地测定阻值的各项操作,并且将它们按合理的顺序填写在后面横线上的空白处:
A.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
B.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
C.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
D.旋动S,使其尖端对准欧姆挡
E.旋动S,使其尖端对准
F.将两表笔分别接在的两端,读出的阻值,随后即断开
G.两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开。
所选操作及其顺序为(用字母代号填写):
(3)实验小组成员先采用多用电表粗测某电阻。在已经完成机械调零的情形下,当用挡时发现指针偏转角度过小,应该换用 (选填“”或“”挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)用多用电表欧姆挡测试三只晶体二极管,其结果依次如图甲、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。
【答案】(1) (2)CGFE (3)×100 1000 (4)乙 a
【详解】(1)若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,滑动变阻器接入电路阻值为0,此时测得的是两端的电压。
(2)若S为选择开关,Q为欧姆挡调零旋钮,欧姆表的中央刻度为40。现在要用它测量一阻值约为的电阻,根据
可知应旋动S,使其尖端对准欧姆挡×10;两表笔短接,调节Q,使指针对准欧姆表刻度盘上的0,随后断开;将两表笔分别接在R的两端,读出R的阻值,随后即断开;旋动S,使其尖端对准OFF。则所选操作及其顺序为:CGFE。
(3)[1][2]当用×10挡时发现指针偏转角度过小,说明待测电阻较大,则应该换用×100挡,进行一系列正确操作后,指针静止时位置如图乙所示,其读数为
(4)[1][2]二极管的特性是正向电阻很小,反向电阻极大,由图可知,图中乙的二极管是好的。由于使用多用电表欧姆挡时,电流由黑表笔流出,从红表笔流入,图乙中电流由流向时二极管的电阻很小,故二极管的正极是端。
三、课后知能作业
1.关于多用电表的使用,下列说法中正确的是( )
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,黑表笔电势低于红表笔
C.丙图中用的是多用电表电阻挡测量二极管的电阻,黑表笔电势低于红表笔
D.丙、丁图中用的是多用电表电阻挡测量同一个二极管的电阻,丙图中测量值较大
【答案】B
【详解】A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,红黑表笔接反了,电流应从红表笔流进,黑表笔流出,故A错误;
B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,电流从红表笔流入,从黑表笔流出,黑表笔电势低于红表笔,故B正确;
CD.欧姆表内置电源正极与黑表笔相连,负极与红表笔相连,由图丙所示电路图可知,黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极,多用电表测二极管正向电阻,黑表笔电势高于红表笔;由图丁所示电路图可知,黑表笔接二极管负极,红表笔接二极管正极,多用电表测二极管反向电阻,测量值较大,故C错误,D错误。
故选B。
2.某同学用多用电表测量下图中各元件的物理量,若调零和挡位选择正确,闭合开关后,下列操作正确的是( )
A.测量通过灯泡的电流时,将红、黑表笔分别接在图中c、d两点
B.测量电阻两端的电压时,将红、黑表笔分别接在图中b、c两点
C.测量电阻的阻值时,将红、黑表笔分别接在图中b、c两点
D.测量电源的电动势时,将红、黑表笔分别接在图中a、e两点
【答案】B
【解析】测量通过灯泡的电流时,多用电表应串联接入电路;A错误;测量电阻两端的电压时,将红、黑表笔分别接在图中b、c两点,B正确;测量电阻的阻值时,应先将S断开,再将红、黑表笔分别接在图中b、c两点,C错误;测量电源的电动势时,应先将S断开,再将红、黑表笔分别接在图中a、e两点,D错误。故选B。
3.如图,电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时,发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下,现使用一多用电表对故障电路进行检测:选择直流电压挡,闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为1.5 V;断开开关S,选择欧姆×1k挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转。则下列判断可能正确的是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路
C.导线DE断开 D.导线BF断开
【答案】B
【解析】“闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为1.5 V”说明从电源正极到接线柱E是没有断路,从电源负极到接线柱F没有断路;“断开开关S,选择欧姆×1k挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转”说明接线柱E、接线柱F之间也就是小灯泡电阻无穷大,是断路,如果灯泡短路,指针应该有明显地偏转。故B正确,A、C、D错误。故选B。
4.在“练习使用多用电表”的实验中:
(1)先用多用电表进行粗略测量,将多用表选择开关置于×10挡并调零后,两表笔接触待测电阻的两端进行测量,表盘指针如图甲所示,为了使测量值更准确,“选择开关”应置于 (填“×1”、“ ×100”或“×1k””),并两表笔短接,调节图乙中 (“A”或“B”)重新调零后进行测量。
(2)若用多用电表的欧姆挡去探测一个正常的二极管,某次探测时,发现表头指针偏转角度很大,则与二极管正极相连的是多用电表的 (选填“红表笔”或“黑表笔”)。
(3)图丙为一正在测量中的多用电表表盘如果选择开关在电阻挡“×100”,则读数为 ;如果选择开关在直流电压挡“2.5V”,则读数为 V;如果选择开关在直流电流挡“50mA”,则读数为 mA。
【答案】(1) ×1 B (2)黑表笔 (3)1500 1.25 25.0
【详解】(1)[1]选择开关置于×10挡时,表盘指针如图甲所示,指针偏角过大,为了使测量值更准确,指针需要指在中央刻线附近,即需要换低倍率挡,选择开关应置于×1;
[2]欧姆表换挡后,需要重新进行欧姆调零,即将两表笔短接,调节图乙中B(欧姆调零旋钮)重新调零后进行测量。
(2)某次探测时,发现表头指针偏转角度很大,表明通过的电流较大,即待测电阻较小,可知,测量的是二极管的正向电阻,根据“红进黑出”规律可知,与二极管正极相连的是多用电表的黑表笔。
(3)[1]根据欧姆表的读数规律,该读数为
[2]根据直流电压挡“2.5V”的读数规律,该读数为1.25V;
[3]根据直流电流挡50mA的读数规律,该读数为25.0mA。
5.如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,a、b为表笔插孔,下列说法错误的是( )
A.a孔插黑表笔
B.更换倍率测量电阻时,必须重新进行欧姆调零
C.要测量电路中某电阻的阻值,必须将该电阻与其他元件断开
D.用“”挡测量时,若指针指在表盘右端零刻度线附近,应换用“”挡
【答案】D
【详解】A.多用电表的黑表笔连接内部电源的正极,红表笔连接内部电源的负极,由图可知a孔插黑表笔,故A正确,不满足题意要求;
B.更换倍率测量电阻时,由于不同倍率对应的欧姆内阻不同,所以要重新进行欧姆调零,故B正确,不满足题意要求;
C.要测量电路中某电阻的阻值,必须将该电阻与其他元件断开,故C正确,不满足题意要求;
D.用“”挡测量时,若指针指在表盘右端零刻度线附近,可知待测电阻阻值较小,应换用“”挡,故D错误,满足题意要求。
故选D。
6.用多用电表进行测量时,表盘指针在左图中位置,右图是多用电表选择开关示意图。那么:
(1)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(2)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 ;
(3)如果多用电表选择开关打在“”位置,则测量读数为 。
【答案】(1)0.88/0.87/0.89
(2)3.5
(3)/2.8k
【详解】(1)如果选择开关指在“”位置时,则中间刻度中最小刻度为0.05V,估读到0.01V,则此时电表的读数为0.88V(0.87、0.89);
(2),如果选择开关指在“”位置时,则中间刻度中最小刻度为0.2mA, 估读到0.1mA,则此时电表的读数为3.5mA;
(3)如果选择开关指在“”位置时,电阻的读数为28,测量结果为
7.在“练习使用多用电表”的实验中
(1)前两次测量时,表盘指针如图中a、b所示。请据此完成记录表中的①和②;
所测物理量
量程或倍率
指针
读数
第1次
直流电压
0~50V
① (选填“a”“b”)
34.0V
第2次
直流电流
0~10mA
② (选填“a”“b”)
4.4mA
第3次
电阻
c
(2)第3次测量时,用“”欧姆挡测量电阻,表盘指针如图中c所示,为了更准确测量需要换成 (选填“”“”)挡进行重新测量;
(3)多用电表改变不同倍率的欧姆挡后,测量电阻前 (选填“需要”“不需要”)重新调零。
【答案】 b a 需要
【详解】(1)[1]多用电表表盘刻度线有三条,上为电阻专用,中间为电流、直流电压、交流电压共用,下面为交流电压2.5V专用。由表格知,测量直流电压,且读数为34.0V,应选量程范围,观察中间刻度线三个指针刻度,b指针刻度读数满足要求,故选填“b”。
[2]由表格知,测量直流电流,且读数为4.4mA,由[1]知,应选量程范围,观察中间刻度线三个指针刻度,a指针刻度读数满足要求,用故选填“a”。
(2)[3]欧姆挡测量电阻,指针偏角太小,换大倍率挡;指针偏角太大,换小倍率挡。由图知应选小倍率挡,故选填“”。
(3)[4]将电阻档,由低档逐次变换到高档位时,其表头电压也逐次降低,电流逐次减小,指针偏转就会不到欧姆零位,这将造成很大的测量误差。所以必须调整调零旋钮使表头线圈电流维持不变,使指针重新在欧姆零位上,以保证各档在测量时的准确性,故选填“需要”。
8.多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能,还可以探究故障电路。
(1)关于多用电表的使用,下列说法正确的是_______。(填选项前字母序号)
A.测电压时,图(a)连接方式中红、黑表笔接法正确
B.测电流时,应按图(b)连接方式测量
C.测电阻时,应按图(c)连接方式测量
D.测二极管的反向电阻时,应按图(d)连接方式测量
(2)某同学发现如图(e)所示的实验电路不工作。为排查电路故障,他保持开关闭合,将滑动变阻器滑到最右端,用多用电表测量各接点间的电压,则应将图(f)中的选择开关旋至 (填“”“”“”或“”),用正确的测量方法得到。已知电路只有一处故障,则下列说法正确的是 。(填选项前字母序号)
A.可能是断路 B.可能是短路 C.可能是断路 D.可能是短路
(3)为进一步判断电路故障的性质,他断开开关后,将选择开关置于欧姆“”挡,分别将红、黑表笔接端时,指针指在如图(g)所示的位置,则该电阻约为 ;他将红、黑表笔接端时,指针 (填“几乎不偏转”或“偏转很大”),因此电路故障为 。实验后发现,欧姆表内部用的是旧电池,电池的电动势变小,内阻变大,但仍能欧姆调零,则红、黑表笔接端时,电阻的测量值 (填“偏大”“偏小”或“准确”)。
【答案】(1)AB (2)C BC (3)18.0 几乎不偏转 断路 偏大
【解析】(1)[1]A.根据多用电表的使用方法,可知测电压时,红表笔应接电势较高的点,故A正确;
B.测电流时,电流从红表笔进入,且串联在电路中,故B正确;
C.测电阻时,应将待测电阻与电源断开,故C错误;
D.测二极管的反向电阻时,红表笔应接二极管正极,黑表笔应接二极管负极,故D错误。
故选AB。
(2)[1]选择开关应置于直流电压挡测电压,故选择开关应置于C;
[2] A.若断路,则
故A错误;
B.若短路
电压全加在间,故B正确;
C.若断路,则电压全加在间,故C正确;
D.若短路,则
故D错误。
故选BC。
(3)[1][2][3][4]指针读数为,说明没有短路,因此电路故障是断路,多用电表红、黑表笔接端时,指针几乎不偏转。电池用旧后,欧姆表调零时,根据
可知欧姆表内阻变小,中值电阻还是按照新电池标出的,因此测量值偏大。
9.用多用电表测量一个定值电阻的阻值,测量步骤如下:
(1)请将测量步骤补充完整。
①调节指针定位螺丝,使多用电表指针指向电压和电流公共的零刻度线上;
②将选择开关旋转到“Ω”挡的“×10”位置;
③将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准 ;
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,多用电表的指针位置如图甲所示,此时应选择 (选填“×1”或“×100”)挡重新测量,选挡后 (选填“需要”或“不需要”)进行欧姆调零,然后重新测量;
⑤测量完毕,将选择开关旋转到OFF位置.
(2)黑箱面板上有三个接线柱1、2和3,黑箱内只有一个由三个阻值均为3Ω的定值电阻构成的电路.用多用电表测得1和2接线柱、1和3接线柱、2和3接线柱之间的电阻均为2Ω,请在图乙的虚线框中画出电阻的连接方式。
【答案】 欧姆表零刻度线 需要
【解析】(1)[1][2][3]欧姆调零时,应将红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使电表指针对准欧姆表零刻度线;测量过程中,如果指针偏转角过大,说明电阻值较小,欧姆挡的倍率选择较大,故换倍率较小的挡位挡,进行欧姆调零,然后重新测量;
(2)[4]黑箱内的电路由3个阻值均为的定值电阻构成,用多用电表测得1和2接线柱、1和3接线柱、2和3接线柱之间的电阻均为,说明1和2接线柱、1和3接线柱、2和3接线柱之间的电路结构相同,可知黑箱内电阻的连接方式如图所示.
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