内容正文:
微练57
实验13:用多用电表测量
电学中的物理量
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1.某同学用量程为1 mA、内阻为120 Ω的表头按图甲所示电路改装成量程分别为1 V和1 A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)根据图甲所示的电路,在图乙所示的实物图上连线。
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(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 (填“红”或“黑”)色。
(4)定值电阻的阻值R1= Ω,R2= Ω。(均保留3位有效数字)
电流
电压
黑
1.00
880
3
4
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(1)连线如图所示。
(2)本实验考查的是电表的改装。改装成电压表时,要串联电阻,改装成电流表时,要并联电阻。根据题图甲所画电路,闭合开关时,电流表与R2串联后再与电阻R1并联,用于测电流,断开开关时,只串联一个电阻R2,用于测电压。
解析
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3
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(3)根据表头可知电流应从表笔B进,从表笔A出,由“红进黑出”可知,表笔A应为黑色。
(4)断开开关S时,多用电表为1 V的电压表,故R2= Ω-120 Ω
=880 Ω,闭合开关S时,多用电表为1 A的电流表,故R1=
≈1.00 Ω。
解析
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2.如图甲所示,数字多用电表是近来发展起来的高科技电子产品,它具有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。以型号“DF930”普通数字多用电表为例,其电压挡所有量程内阻高达10 MΩ以上,而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧。
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现有一块型号为“DF930”的数字多用电表,用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的其他测量器材还有:一只滑动变阻器R(0~
30 Ω),两只开关,导线若干。
实验要求:利用这些器材,尽量采用最简单的测量方法,分两步进行。首先测量电动势,待电动势测定之后再测量其内电阻。现按图乙连接好测量电路。
操作步骤:
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(1)将数字多用电表选择开关置于 挡,选择合适的量程,断开开关 ,闭合开关 ,记录表的示数,然后反复测量多次,取平均值并记为a。
(2)将数字多用电表选择开关置于 挡,选择合适的量程,断开开关 ,闭合开关 ,记录表的示数,记为b,紧接着进行以下的操作:将选择开关置于 挡,选择合适的量程,然后同时闭合开关S1和S2,记录表的示数并记作c,把b和对应的c作为一组数据记录下来,然后反复测量多次,得到多组数据。
(3) (填“a”“b”或“c”)即为干电池的电动势。
1
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电压
S1
S2
欧姆
S2
S1
电压
a
3
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(4)干电池的内电阻的表达式r= (用a、b、c表示),将步骤(1)
(2)测得的数据代入公式,求出r的平均值,即为干电池的内电阻。
1
2
(1)为了测电源的电动势,需将选择开关置于电压挡,断开开关S1,闭合开关S2,此时电表示数即为电源的电动势E,E=a。
(2)测量外电阻需要将电路断开测量,故断开S2,选择开关应置于欧姆挡,闭合S1,此时电表示数即为变阻器接入电路的阻值R,
解析
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R=b;为测电源的路端电压,选择开关应置于电压挡,此时电表示数即为电源的路端电压U,U=c。
(3)由(1)知a即为干电池的电动势。
(4)由闭合电路欧姆定律E=U+r,即a=c+r,得r=。
解析
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3.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_____
(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_____
(填“正极”或“负极”)。
1
2
×1 k
负极
3
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(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 (填“a”“b”“c”或“d”)接线柱,Q应连接 (填“a”“b”“c”或“d”)接线柱。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。
1
2
a
d
45.0
3
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(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
(填“线性”或“非线性”)元件,正常发光时电压在 V范围。
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2
非线性
1.9~2.5
3
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(1)指针未偏转,说明可能电阻过大,应换用×1 k档继续实验;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)实现电压可从零开始调节,滑动变阻器采用分压式接法,P应连接a;根据题图丙可知电压表选取0~3 V量程,故Q接d;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4×10 mA+5×1 mA+0×0.1 mA=45.0 mA。
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(3)根据题图丙可知I随U非线性变化,故说明该二极管是非线性元件,根据题图丙可知正常发光时即有电流通过时电压在1.9 V~
2.5 V范围。
解析
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4.某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲,设计电路如图甲所示。选用的器材有:限温开关S1(手动将其按下,开始持续加热煮饭,当锅内温度高于103 ℃时自动断开,之后不能自动闭合);保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开,温度低于70 ℃时自动闭合);电饭煲的框架(结构如图乙所示)。自备元件有:加热电阻丝R(阻值为60 Ω,用于加热煮饭);限流电阻R1和R2(阻值均为
1 kΩ);指示灯L1和L2(“2.5 V 0.6 W”,当电流低于30 mA时可视为熄灭);保险丝T。
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(1)(多选)按照兴趣小组设计的电路,下列说法正确的是 (填选项字母)。
A.按下S1,L1和L2均发光
1
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CD
3
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B.当锅内温度高于103 ℃时,S1自动断开,L1和L2均发光
C.保温过程中,S2自动在闭合、断开状态之间交替切换
D.当锅内温度低于70 ℃时,S2自动闭合,L1发光,L2熄灭
(2)简易电饭煲制作完成后,试用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下,断开电源,使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是 (填写各步骤前的字母)。
A.将选择开关旋转到“×100”位置
1
2
CABDE
3
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B.将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点
C.调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度
D.测量指示灯L1两端的阻值
E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡
操作时,将多用电表两表笔与L1两端接触,若指针如图丙所示,可判断是 断路损坏;若指针如图丁所示,可判断是 断路损坏。(用电路中的元件符号表示)
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L1
R1
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丙 丁
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(1)按下S1后,L2支路被短路,则L2不会发光,A项错误;当锅内温度高于103 ℃时,S1断开,而要温度降到70 ℃以下时S2才会闭合,则此时L2可能发光,此时电路中R与R1和L1的串联部分并联,并联的整体再和L2、R2串联,指示灯L1的电阻RL1=≈10.42 Ω,则回路中并联的整体电阻R并≈56.64 Ω,则回路总电阻R总=1 067.06 Ω,回路总电流I总=≈0.21 A,则L2一定发光,此时并联的整体的
解析
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电压为U并=I总R并≈11.89 V,则流过L1的电流为IL1=≈
A≈0.012 A,小于30 mA,则L1熄灭,B项错误;由题知,
S2在锅内温度高于80 ℃时自动断开,锅内温度降到70 ℃以下时S2自动闭合,C项正确;当锅内温度低于70 ℃时,S2自动闭合,L2支路被短路,则L2熄灭,此时电路中R与R1和L1的串联部分并联,则此时流过L1的电流为IL1'== A≈0.218 A,大于
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30 mA,则L1发光,D项正确。
(2)多用电表的操作步骤为:调整“指针定位螺丝”,使指针指到零刻度——机械调零;将选择开关旋转到“×100”位置——选挡;将两支表笔直接接触,调节“欧姆调零旋钮”,使指针指向欧姆零点——欧姆调零;测量指示灯L1两端的阻值——测量;将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡——关闭多用电表。故正确顺序为CABDE。
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由于使用时L1始终不亮,但加热和保温功能均正常,则说明R、L2、R2、T均正常,指针如题图丙所示,可看出L1两端有约1 100 Ω左右的电阻,则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏;指针如题图丁所示,可看出欧姆表的示数几乎为零,但由于RL=10.42 Ω,此时选用的是“×100”挡则说明灯泡L1正常,则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏。
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