2026届高三物理一轮复习实验专项复习讲义14： 用多用电表测量电学中的物理量

实验十四　用多用电表测量电学中的物理量 【知识梳理】 1.认识多用电表 (1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。 (2)外形如图所示:上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。 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)。 2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流 按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。红表笔接电势高的点。 按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。 3.用多用电表测定值电阻的阻值 (1)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＝，此时指针指在Ig处(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，此时Rx＝－RΩ 刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧) 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 (2)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当多用电表指针指在表盘的中央时，有，知中值电阻R中＝RΩ。 (3)测量步骤 ①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。 ②欧姆调零。 ③将被测电阻接在红、黑表笔之间。 ④读数:指针示数乘以倍率。 ⑤使用完毕:选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。 (4)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欧姆表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。 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测量电阻时，每换一次挡必须重新欧姆调零。 4.用多用电表测二极管的正、反向电阻 (1)认识二极管:晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。 特点:当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。 (2)用欧姆挡判断二极管的正、负极 将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲);若多用电表指针偏角很小，则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)。 5.用多用电表探测黑箱内的电学元件 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 【考点突破】 考点一　教材原型实验 【典例剖析】 角度1　多用电表的使用与读数 例1 (1)用如图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。 ①请将以下测量步骤补充完整: a. 旋动部件　　　　，使指针对准电流的“0”刻线。  b. 将K旋转到电阻挡“×100”的位置。 c. 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”)。  ②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“×1 k”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 (2)如图为表头改装欧姆表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。 ①由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测电阻阻值应为　　Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则按上述方式直接改装得到的应是该欧姆表的　　　　挡(选填“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。  ②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至　　　　V。  ③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻，将会导致测量值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。  答案　(1)①a.S　c.T　0刻线　②ADC　(2)①10 000　×1 k　②0.03　③无影响 解析　(1)①a.旋动部件S，进行机械调零，使指针对准电流的“0”刻线。 c.将插入“＋”“－”插孔的表笔短接，旋动部件T，进行欧姆调零，使指针对准电阻的0刻线。 ②将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，可知待测电阻阻值较大，应将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置，将两表笔短接，重新进行欧姆调零，将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接进行测量，则进行操作的步骤顺序为ADC。 (2)①改装后欧姆表进行欧姆调零时，有Ig＝ 解得欧姆表内阻为R欧＝10 000 Ω 该表盘的正中央对应的电流为满偏电流的一半，有Ig＝ 解得待测电阻阻值为Rx＝10 000 Ω 若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则有 Rx＝10 000 Ω＝1 000×10 Ω 可知改装得到的应是该欧姆表的×1 k挡。 ②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，则欧姆表内阻变为 R欧'＝×10 000 Ω＝100 Ω 需将电源电动势调整至为 E'＝IgR欧'＝300×10－6×100 V＝0.03 V。 ③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。由于欧姆调零后，电动势不变，欧姆内阻也不变，所以此时用欧姆表测电阻，将对测量值无影响。 角度2　多用电表的原理 例2 (2024·湖北恩施模拟)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。所用器材如下: A.干电池:电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.3 Ω B.电流表G:满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝160 Ω C.定值电阻:R1＝1 100 Ω D.电阻箱R2和R3:最大阻值均为999.9 Ω E.电阻箱R4:最大阻值为9 999 Ω F.开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干 (1)该实验小组按图甲正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻R内，则R内＝　　　　Ω，欧姆表的倍率是　　　　(选填“×10”或“×100”)。  (2)闭合开关S: 第一步:调节电阻箱R2和R3，当R2＝　　　　Ω且R3＝　　　　Ω时，再将红、黑表笔短接，电流表再次满偏。  第二步:在电流表刻度上方标出两种倍率通用的欧姆表刻度。如:1.0 mA的上方应该标0，0 mA的上方应该标∞，0.6 mA的上方应该标　　　。  答案　(1)1 500　×100　(2)23.7　140.0　10 解析　(1)欧姆表的内阻R内＝ Ω＝1 500 Ω 该倍率为×100挡。 (2)闭合开关S时为×10倍率挡，此时欧姆表的内阻为150 Ω，即＋R2＋r＝150 Ω 电流计再次满偏时由闭合电路的欧姆定律得E＝Ig(R1＋Rg)＋[Ig＋](R2＋r)，联立解得R2＝23.7 Ω，R3＝140.0 Ω 当S断开时，倍率为×100挡;根据I＝0.6 mA＝，其中R内＝1 500 Ω，解得Rx＝1 000 Ω，则0.6 mA的上方应该标10。 角度3　使用多用电表判断二极管的正、负极 例3 (2024·浙江6月选考，16－Ⅱ)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)用多用电表欧姆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　　　　挡(选填“×10”或“×1 k”)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”)。  (2)图甲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，指针如图乙所示，则电流I＝　　　　mA。  (3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图丙所示，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。  答案　(1)×1 k　负极　(2)a　d　45.0(44.9~45.1均可)　(3)非线性　1.9~2.5 解析　(1)发现电表指针均不偏转，说明阻值过大，应选用更高倍率的挡位重新测试，即换用×1 k挡重新测试，根据电流“红进黑出”规律可知，导通情况下，红色表笔应与二极管负极相连。 (2)要求电压可从零开始调节，则滑动变阻器应采用分压式接法，即P应接a接线柱，根据题图甲中用两节干电池(3 V)作电源可知，电压表应选用3 V量程，即Q应接d接线柱。根据多用电表的读数规则结合题图乙可知，电流I＝45.0 mA。 (3)由题图丙可知二极管的I－U图线为曲线，说明该二极管为非线性元件，有电流通过，即正常发光时，电压在1.9~2.5 V范围。 考点二　故障检测和元件探测 角度1　用多用电表检测电路故障 1.断路故障的检测方法 (1)用直流电压挡 将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。 (2)用直流电流挡 将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。 (3)用欧姆挡检测 将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。 2.短路故障的检测方法 (1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路;若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。 (2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。 【典例剖析】 例4 多用电表不仅可以用来测量电压、电流、电阻和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，下列操作正确的是　　　　。  A.测电压时，应按图甲连接方式测量 B.测电流时，应按图乙连接方式测量 C.测电阻时，可以按图丙连接方式测量 D.测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量 (2)某同学发现如图戊所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，将滑动变阻器滑片滑到最右端，闭合开关S，用多用电表测量各点间的电压，则应将如图己所示的选择开关旋至　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)，用正确的测量方法得到Uab＝Ubc＝Uce＝0，Uef＝6 V，已知只有一处故障，则下列说法正确的是　　　　。  A.可能是R0断路 B.可能是R0短路 C.可能是R断路 D.可能是R短路 (3)为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于欧姆挡的“×1”挡，分别将红黑表笔接c、e端时，指针指在如图庚所示的位置，则该电阻为　　　　Ω，他将红黑表笔接e、f端时，指针　　　　(选填“几乎不偏转”或“偏转很大”)，因此电路故障为　　　　。  答案　(1)AB　(2)C　BC　(3)18　几乎不偏转　R断路 解析　(1)根据多用电表的使用方法，测电压时，红表笔应接电势较高的点，故A正确;测电流时，电流从红表笔进入，且串联在电路中，故B正确;测电阻时，应将待测电阻与电源断开，故C错误;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。 (2)选择开关应置于直流电压挡测电压，故选择开关应置于C。若R0断路，则Uce≠0，故A错误;若R0短路，Uab＝Ubc＝Uce＝0，电压全加在e、f间，故B正确;若R断路，则电压全加在e、f间，故C正确;若R短路，则Uef＝0，故D错误。 (3)指针读数为18 Ω，R0没有短路，因此是R断路，多用电表指针几乎不偏转。 角度2　用多用电表探测“黑箱问题” 例5 (2025·河南信阳模拟)如图所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件(一只定值电阻和一只半导体二极管)，为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测:用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表: 红表笔 A B B C A C 黑表笔 B A C B C A 阻值 有阻值 阻值同A、B测量值 很大 很小 很大 略大于 A、B间 电阻 (1)在虚线框中画出黑箱内的电路结构图。 (2)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验: 将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接如图，将e、f按照正确方式与A、B相连，并在A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的大小，读出多组对应的电压表读数，记录为U1。 (3)将e、f按照正确方式与A、C相连，电压表改接入A、C间，闭合开关，改变电阻箱R的大小，读出对应的电压表读数，记录为U2。 (4)分别作出－R和－R图像，发现两图像均为直线，若直线纵截距均为a，斜率分别为k1、k2，则电源电动势为　　　　，黑箱内定值电阻阻值为　　　　　，二极管正向电阻值为　　　　。  答案　(1)见解析图　(4)　　 解析　(1)A、B与B、A间电阻相同，说明A、B间是定值电阻，在测量B、C之间电阻时，黑表笔接B时电阻很小，接C时电阻很大，说明B、C之间有二极管，而且B接二极管的正极，电路如图所示。 (4)将e、f按照正确方式与A、B相连时，设电源电动势为E，定值电阻为R0，则U1＝R0，即R＋，则a＝，k1＝ 将e、f按照正确方式与A、C相连，此时A、C之间的电压表测的是二极管和定值电阻两端的总电压，设二极管正向电阻为RD，则由题意得 U2＝ 得R＋ 则a2＝，k2＝ 故电源电动势E＝ 电阻R0＝ 二极管正向电阻RD＝。 【限时训练】（35min） 1.(2025·浙江嘉兴模拟)在“练习使用多用电表”实验中， (1)下列操作正确的是　　　　(多选)。  A.每次转动选择开关前都需进行机械调零 B.每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零 C.测量未知电阻时必须先选择倍率最大挡进行试测 D.测量结束后应把选择开关置于“OFF”挡或交流电压量程最大挡 (2)选用“直流2.5 V挡”测量小灯泡两端电压时，指针位置如图甲所示，则其读数为　　　　V。  (3)小飞按如图乙所示连接电路，闭合开关后小灯泡不亮。他怀疑电路中某处断路，于是选择多用电表某一挡位，将表笔一始终接触图中A点，表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置。则表笔一应是　　　　表笔(选填“红”或“黑”)，所选电表挡位是　　　　。  A.直流10 V挡 B.直流10 mA挡 C.交流10 V挡 D.电阻“×10”挡 答案　(1)BD　(2)0.88~0.90　(3)红　A 解析　(1)机械调零只需调整一次，故A错误;每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零，故B正确;在测量未知电阻时，可以先选择一个倍率进行测量，然后根据指针偏转情况再选择合适的倍率进行测量，不一定必须先选择倍率最大挡进行试测，故C错误;使用完毕后应将表笔拔出，并把选择开关旋到交流电压最高挡或“OFF挡”位置，故D正确。 (2)“直流2.5 V挡”的分度值为0.05 V，故其读数为0.88 V。 (3)电流应从多用电表的红表笔流入，所以表笔一应是红表笔;表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置，可知多用电表充当电压表使用，应选择直流10 V挡，故选A。 2.(2024·河北石家庄模拟)小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。 (1)他先测量5 V左右的交流电压 ①下列操作不合理的是　　　　　。  A.先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度 B.将选择开关K调至10 V C.测量并读数 ②指针位置如图乙所示，则此交流电压为　　　　V。  (2)然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值Rx，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。 ①应使流过欧姆表表头的电流适当变　　　　。  ②接下来正确的操作顺序是　　　　。  a.将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b.旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔 c.将选择开关旋到“×10”挡 d.将选择开关旋到“×1 k”挡 e.将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值Rx，断开两表笔 ③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍(k<1)，内阻增大了Δr。正常操作测量某待测电阻，读数为R。则该电阻真实值比R偏　　　　(选填“大”或“小”)，真实值应为　　　　(用“k”与“R”表示)。  答案　(1)①A　②5.6　(2)①大　②daeb　③小　kR 解析　(1)①先调节题图甲中的S旋钮，使指针指向左侧零刻度，故A操作不合理。 ②指针位置如图乙所示，则此交流电压为5.6 V。 (2)①测量时发现指针偏转过小，流过欧姆表表头的电流过小，应使流过欧姆表表头的电流适当变大，使指针指到表盘中央附近。 ②为使指针指在刻度盘中央附近，应选用“×1 k”挡，再欧姆调零，测量，整理器材，因此正确的实验步骤为daeb。 ③设原来电池电动势为E，满偏电流为Ig，则I＝，电池电动势变为原来k倍(k<1)，内阻增大了Δr以后，I'＝，则I'<I，则欧姆表指针位置偏左，电阻的测量值偏大，所以该电阻真实值比R偏小。 R真与R的关系满足I'＝I时，则IgR测＝ 解得R真＝kR测＝kR。 3.在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A、B灯都不亮。 甲 乙 (1)用多用电表的直流电压挡检查故障: ①选择开关置于下列量程的　　　　挡较为合适(用字母序号表示)。  A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V ②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是　　　　。  A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯短路 (2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”， ①测试前，一定要将电路中的开关S　　　。  ②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为　　　　Ω，此时测量的是　　　　间的电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为　　　　Ω，它不等于测量值，原因是  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)①B　②A　(2)①断开　②6　e、f 12.7　温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻) 解析　(1)①因为电源的电动势大约为6 V，要使电压挡选择的量程安全以及准确，则选择开关应置于10 V挡，故B正确。 ②测得c、d间电压约为5.8 V，接近电源电动势，e、f间电压为0，可知灯泡A断路，故A正确。 (2)①用欧姆表测量电阻时，开关应断开，使得待测电阻与电源不相连。 ②欧姆表的读数为6×1 Ω＝6 Ω，因为c、d间断路，所以此时测量的是e、f间的电阻。根据R＝得，小灯泡正常发光时的电阻为R＝ Ω≈12.7 Ω。它不等于测量值，原因是温度高时灯丝电阻率大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下灯丝的电阻)。 4.(2025·重庆沙坪坝模拟)某兴趣小组用多用电表测量一个二极管的正向电阻，分别利用“×10”挡和“×100”挡进行正确操作，发现测得的阻值有很大差距。分析原因时，有同学提出，可能因为多用电表不同挡位的两个倍率所用电源电动势不同而造成二极管的正向电阻不同，为分析具体原因，该小组同学进行了如下实验。 (1)先将多用电表调到“×100”挡，红表笔和黑表笔短接，进行欧姆调零;再把多用电表、电流表(量程为(0~500 μA，内阻约为300 Ω)、电阻箱(阻值范围为0~9 999 Ω)和开关串联成闭合回路，并将电阻箱的阻值调到最大;如图甲所示，其中多用电表的红表笔应该接电流表的　　　　接线柱(选填“正”或“负”)。  (2)闭合开关，调整电阻箱的阻值，该多用电表的表盘指针和电流表指针位置如图乙所示，欧姆表中央刻度示数为15，可知多用电表内部电源的电动势为　　　　V(结果保留3位有效数字);再换用“×10”挡，重复上述操作，测得多用电表内部电源电动势与“×100”挡测得的结果相同。  (3)该型号二极管的伏安特性曲线如图丙所示，根据图丙和多用电表测电阻时内部电路可知，用不同倍率挡位测得二极管阻值的不同并非电表内部电动势不同，而是不同倍率挡位的　　　　不同，由图可知，“×10”挡测得的二极管正向电阻阻值为　　　　Ω(结果保留3位有效数字)。  答案　(1)负　(2)1.47　(3)内阻　225 解析　(1)用多用电表测电阻时，电流从黑表笔流出，流入电流表的正接线柱，再从电流表负接线柱流出，流进多用电表红表笔。 (2)由串联电路可知，电流表示数为420 μA，电流表内阻和电阻箱阻值之和为2 000 Ω，中值电阻为1 500 Ω，故多用电表内部电源的电动势E＝420 μA×3 500 Ω＝1.47 V。 (3)确定二极管伏安特性曲线和电源U－I图像的交点，即可得正向电阻不同是因为多用表不同挡位内阻不同，且在伏安特性曲线坐标图中作函数150I＝1.47 V－U图线，并找到两图线交点，即可算出二极管此时的正向电阻，大约是225 Ω。 5.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(选填“大于”或“小于”)。  (2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为　　　　(选填“×1”或“×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(选填“向上”或“向下”)。  (4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的;取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则Rx＝　　　　 Ω。  答案　(1)大于　(2)“×10”　(3)向上　(4)400 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。 (2)当开关S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S拨向n时对应欧姆表的挡位倍率较大，即×10。 (3)从“×1”挡位换成“×10”挡位，即开关S从m拨向n，电路的总电阻增大，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。 (4)设欧姆表内部等效电阻为R，欧姆表的最大电流为Ig，根据闭合电路的欧姆定律有Ig＝Ig＝，Ig＝，联立解得Rx＝400 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 实验十四　用多用电表测量电学中的物理量 【知识梳理】 1.认识多用电表 (1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量项目都有几个量程。 (2)外形如图所示:上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程。 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)。 2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流 按如图甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压。红表笔接电势高的点。 按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流。此时电流从红色表笔流入电表。 3.用多用电表测定值电阻的阻值 (1)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＝，此时指针指在Ig处(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，此时Rx＝－RΩ 刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应欧姆表零刻度(最右侧) 表头电流I＝0处，对应欧姆表∞刻度(最左侧) 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 (2)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当多用电表指针指在表盘的中央时，有，知中值电阻R中＝RΩ。 (3)测量步骤 ①估测待测电阻阻值，选择合适的量程。 ②欧姆调零。 ③将被测电阻接在红、黑表笔之间。 ④读数:指针示数乘以倍率。 ⑤使用完毕:选择开关置于“OFF”挡，长期不用应取出电池。 (4)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欧姆表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。 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测量电阻时，每换一次挡必须重新欧姆调零。 4.用多用电表测二极管的正、反向电阻 (1)认识二极管:晶体二极管由半导体材料制成，它的符号如图所示，左端为正极，右端为负极。 特点:当给二极管加正向电压时电阻很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。 (2)用欧姆挡判断二极管的正、负极 将多用电表欧姆挡调零之后，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲);若多用电表指针偏角很小，则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)。 5.用多用电表探测黑箱内的电学元件 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 【考点突破】 考点一　教材原型实验 【典例剖析】 角度1　多用电表的使用与读数 例1 (1)用如图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。 ①请将以下测量步骤补充完整: a. 旋动部件　　　　，使指针对准电流的“0”刻线。  b. 将K旋转到电阻挡“×100”的位置。 c. 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”)。  ②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“×1 k”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 (2)如图为表头改装欧姆表的原理示意图。表头的量程为Ig＝300 μA，内阻为Rg＝500 Ω，电源电动势E＝3 V，内阻为r＝2.0 Ω，R为变阻器，最大阻值为10 kΩ。 ①由上述条件可知，改装后该表盘的正中央所标记的待测电阻阻值应为　　Ω，若该表盘正中央刻线标记数字为10 Ω，则按上述方式直接改装得到的应是该欧姆表的　　　　挡(选填“×1 k”“×100”“×10”或“×1”)。  ②若通过改变欧姆表内部电源的电动势来更换挡位，则要得到“×10”挡，需将电源电动势调整至　　　　V。  ③此欧姆表使用一段时间后，电源内阻明显增大，电动势不变，但仍可进行欧姆调零。此时用欧姆表测电阻，将会导致测量值　　　　(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。  角度2　多用电表的原理 例2 (2024·湖北恩施模拟)某物理兴趣小组设计了如图甲所示的欧姆表电路，通过控制开关S和调节电阻箱，可使欧姆表具有“×10”和“×100”两种倍率。所用器材如下: A.干电池:电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.3 Ω B.电流表G:满偏电流Ig＝1 mA，内阻Rg＝160 Ω C.定值电阻:R1＝1 100 Ω D.电阻箱R2和R3:最大阻值均为999.9 Ω E.电阻箱R4:最大阻值为9 999 Ω F.开关一个，红、黑表笔各1支，导线若干 (1)该实验小组按图甲正确连接好电路。当开关S断开时，将红、黑表笔短接，调节电阻箱R2使电流表达到满偏，此时闭合电路的总电阻叫作欧姆表的内阻R内，则R内＝　　　　Ω，欧姆表的倍率是　　　　(选填“×10”或“×100”)。  (2)闭合开关S: 第一步:调节电阻箱R2和R3，当R2＝　　　　Ω且R3＝　　　　Ω时，再将红、黑表笔短接，电流表再次满偏。  第二步:在电流表刻度上方标出两种倍率通用的欧姆表刻度。如:1.0 mA的上方应该标0，0 mA的上方应该标∞，0.6 mA的上方应该标　　　。  角度3　使用多用电表判断二极管的正、负极 例3 (2024·浙江6月选考，16－Ⅱ)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)用多用电表欧姆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　　　　挡(选填“×10”或“×1 k”)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”)。  (2)图甲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，指针如图乙所示，则电流I＝　　　　mA。  (3)根据测得数据，绘出伏安特性曲线如图丙所示，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。  考点二　故障检测和元件探测 角度1　用多用电表检测电路故障 1.断路故障的检测方法 (1)用直流电压挡 将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏。 (2)用直流电流挡 将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路。 (3)用欧姆挡检测 将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值说明元件完好，若电阻无穷大说明此元件断路。 2.短路故障的检测方法 (1)将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路;若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。 (2)用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路。 【典例剖析】 例4 多用电表不仅可以用来测量电压、电流、电阻和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，下列操作正确的是　　　　。  A.测电压时，应按图甲连接方式测量 B.测电流时，应按图乙连接方式测量 C.测电阻时，可以按图丙连接方式测量 D.测二极管的反向电阻时，应按图丁连接方式测量 (2)某同学发现如图戊所示的实验电路不能正常工作，为排查电路故障，将滑动变阻器滑片滑到最右端，闭合开关S，用多用电表测量各点间的电压，则应将如图己所示的选择开关旋至　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)，用正确的测量方法得到Uab＝Ubc＝Uce＝0，Uef＝6 V，已知只有一处故障，则下列说法正确的是　　　　。  A.可能是R0断路 B.可能是R0短路 C.可能是R断路 D.可能是R短路 (3)为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于欧姆挡的“×1”挡，分别将红黑表笔接c、e端时，指针指在如图庚所示的位置，则该电阻为　　　　Ω，他将红黑表笔接e、f端时，指针　　　　(选填“几乎不偏转”或“偏转很大”)，因此电路故障为　　　　。  角度2　用多用电表探测“黑箱问题” 例5 (2025·河南信阳模拟)如图所示，电学实验室的“黑盒子”表面有A、B、C三个接线柱，盒内总共有两个电学元件(一只定值电阻和一只半导体二极管)，为了探明盒内元件的连接方式，小华同学用多用电表进行了如下探测:用多用电表欧姆挡进行测量，把红、黑表笔分别与接线柱A、B、C连接，测量结果如表: 红表笔 A B B C A C 黑表笔 B A C B C A 阻值 有阻值 阻值同A、B测量值 很大 很小 很大 略大于 A、B间 电阻 (1)在虚线框中画出黑箱内的电路结构图。 (2)小华为了精确测量黑箱内二极管的正向电阻值和定值电阻阻值，又进行了如下实验: 将电源(电动势未知，内阻不计)、电阻箱、开关连接如图，将e、f按照正确方式与A、B相连，并在A、B之间再接入一个电压表，闭合开关，改变电阻箱R的大小，读出多组对应的电压表读数，记录为U1。 (3)将e、f按照正确方式与A、C相连，电压表改接入A、C间，闭合开关，改变电阻箱R的大小，读出对应的电压表读数，记录为U2。 (4)分别作出－R和－R图像，发现两图像均为直线，若直线纵截距均为a，斜率分别为k1、k2，则电源电动势为　　　　，黑箱内定值电阻阻值为　　　　　，二极管正向电阻值为　　　　。  【限时训练】（35min） 1.(2025·浙江嘉兴模拟)在“练习使用多用电表”实验中， (1)下列操作正确的是　　　　(多选)。  A.每次转动选择开关前都需进行机械调零 B.每次改变欧姆挡的倍率后都需重新进行欧姆调零 C.测量未知电阻时必须先选择倍率最大挡进行试测 D.测量结束后应把选择开关置于“OFF”挡或交流电压量程最大挡 (2)选用“直流2.5 V挡”测量小灯泡两端电压时，指针位置如图甲所示，则其读数为　　　　V。  (3)小飞按如图乙所示连接电路，闭合开关后小灯泡不亮。他怀疑电路中某处断路，于是选择多用电表某一挡位，将表笔一始终接触图中A点，表笔二依次接触图中B、C、D、E、F各点，以寻找故障位置。则表笔一应是　　　　表笔(选填“红”或“黑”)，所选电表挡位是　　　　。  A.直流10 V挡 B.直流10 mA挡 C.交流10 V挡 D.电阻“×10”挡 2.(2024·河北石家庄模拟)小新同学练习使用多用电表测量电压和电阻。 (1)他先测量5 V左右的交流电压 ①下列操作不合理的是　　　　　。  A.先调节图甲中的T旋钮，使指针指向左侧零刻度 B.将选择开关K调至10 V C.测量并读数 ②指针位置如图乙所示，则此交流电压为　　　　V。  (2)然后小新同学又用多用电表的欧姆挡粗略测量一定值电阻的阻值Rx，他先把选择开关旋到“×100”挡位，测量时发现指针偏转过小。 ①应使流过欧姆表表头的电流适当变　　　　。  ②接下来正确的操作顺序是　　　　。  a.将两表笔短接，调节欧姆挡调零旋钮，使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度，然后断开两表笔 b.旋转选择开关至“OFF”挡，并拔出两表笔 c.将选择开关旋到“×10”挡 d.将选择开关旋到“×1 k”挡 e.将两表笔分别连接到被测电阻的两端，读出阻值Rx，断开两表笔 ③最后小新同学对欧姆挡进行了深入分析。由于欧姆表老化，电池电动势变为原来k倍(k<1)，内阻增大了Δr。正常操作测量某待测电阻，读数为R。则该电阻真实值比R偏　　　　(选填“大”或“小”)，真实值应为　　　　(用“k”与“R”表示)。  3.在如图甲所示的电路中，四节干电池串联，小灯泡A、B的规格均为“3.8 V　0.3 A”。合上开关S后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，A、B灯都不亮。 甲 乙 (1)用多用电表的直流电压挡检查故障: ①选择开关置于下列量程的　　　　挡较为合适(用字母序号表示)。  A.2.5 V B.10 V C.50 V D.250 V ②测得c、d间电压约为5.8 V，e、f间电压为0，则故障是　　　　。  A.A灯丝断开 B.B灯丝断开 C.d、e间连线断开 D.B灯短路 (2)接着用欧姆表的“×1”挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”， ①测试前，一定要将电路中的开关S　　　。  ②测c、d间和e、f间电阻时，某次测量结果如图乙所示，读数为　　　　Ω，此时测量的是　　　　间的电阻，根据小灯泡的规格计算出的电阻为　　　　Ω，它不等于测量值，原因是  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  4.(2025·重庆沙坪坝模拟)某兴趣小组用多用电表测量一个二极管的正向电阻，分别利用“×10”挡和“×100”挡进行正确操作，发现测得的阻值有很大差距。分析原因时，有同学提出，可能因为多用电表不同挡位的两个倍率所用电源电动势不同而造成二极管的正向电阻不同，为分析具体原因，该小组同学进行了如下实验。 (1)先将多用电表调到“×100”挡，红表笔和黑表笔短接，进行欧姆调零;再把多用电表、电流表(量程为(0~500 μA，内阻约为300 Ω)、电阻箱(阻值范围为0~9 999 Ω)和开关串联成闭合回路，并将电阻箱的阻值调到最大;如图甲所示，其中多用电表的红表笔应该接电流表的　　　　接线柱(选填“正”或“负”)。  (2)闭合开关，调整电阻箱的阻值，该多用电表的表盘指针和电流表指针位置如图乙所示，欧姆表中央刻度示数为15，可知多用电表内部电源的电动势为　　　　V(结果保留3位有效数字);再换用“×10”挡，重复上述操作，测得多用电表内部电源电动势与“×100”挡测得的结果相同。  (3)该型号二极管的伏安特性曲线如图丙所示，根据图丙和多用电表测电阻时内部电路可知，用不同倍率挡位测得二极管阻值的不同并非电表内部电动势不同，而是不同倍率挡位的　　　　不同，由图可知，“×10”挡测得的二极管正向电阻阻值为　　　　Ω(结果保留3位有效数字)。  5.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(选填“大于”或“小于”)。  (2)将单刀双掷开关S与n接通，此时欧姆表的挡位为　　　　(选填“×1”或“×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(选填“向上”或“向下”)。  (4)在“×10”挡位调整欧姆零点后，在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的;取走R1，在①②间接入待测电阻Rx，稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的，则Rx＝　　　　 Ω。  学科网（北京）股份有限公司 $$