第8章 实验10 用多用电表测量电学中的物理量(Word教参)-【状元桥】2026高考物理一轮总复习（湖北专版）

实验十　用多用电表测量电学中的物理量 一、实验目的 1．了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法． 2．会使用多用电表测电压、电流及电阻． 3．会用多用电表探索黑箱中的电学元件． 二、实验原理 1．表盘：多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程．外形如图所示：上半部为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程．另外，还有欧姆表的调零旋钮、指针定位螺丝和测试笔的插孔． 由于多用电表的测量项目和量程比较多，而表盘的空间有限，所以并不是每个项目的量程都有专门的标度，有些标度就属于共用标度，如图中的第二行就是交、直流电流和直流电压共用的标度． 2．多用电表的内部构造：多用电表是由一个小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用． 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；选择开关旋转到电压挡或电阻挡，表内的电压表电路或欧姆表电路就被接通．如图所示，其中1、2为电流测量端，3、4为电压测量端，5为电阻测量端，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与待测量相对应的测量端． 3．多用电表测电阻阻值的原理：欧姆表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律，欧姆表内部电路简化如图所示．R为调零电阻，红黑表笔短接，进行欧姆调零时，指针满偏．根据闭合电路欧姆定律有Ig＝，当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时，有I＝，故每一个未知电阻都对应一个电流值I.我们在刻度盘上直接算出I对应的Rx的值，所测电阻Rx即可从表盘上直接读出．由于I与R的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度却是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏处．当Rx＝Rg＋R＋r时，I＝，指针半偏，所以欧姆表的内阻等于中值电阻． 三、实验器材 多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个． 四、实验步骤 1．观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程． 2．机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置．若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零． 3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔． 4．测量小灯泡的电压和电流． (1)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． (2)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． 5．测量定值电阻 (1)根据被测电阻的估计阻值，选择合适的倍率，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处． (2)将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数． (3)读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果． (4)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡． 五、数据处理 1．测电阻时，电阻值等于指针所指的示数与倍率的乘积．指针示数的读数一般读两位有效数字． 2．测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.001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． 六、误差分析 1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池． 2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点． 3．由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指向表盘的中值附近． 4．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． 5．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数． 七、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．由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取2位有效数字，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，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆． 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．测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零． 7．使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF”挡．长期不用，应把表内电池取出． 8．在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管. 命题点一　多用电表的原理(自主学习) 某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 μA的电流表改装成欧姆表并进行刻度和校准，要求改装后欧姆表的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)欧姆表设计 将图甲中的实物连线组成欧姆表．欧姆表改装好后，滑动变阻器R接入电路的电阻应为__900__Ω；滑动变阻器选__R1__(选填“R1”或“R2”)． 答案　(1)如图所示 (2)刻度欧姆表表盘 通过计算，对整个表盘进行电阻刻度，如图乙所示．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__45__、__5__. (3)校准 红、黑表笔短接，调节滑动变阻器，使欧姆表指针指向__0__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欧姆表上对应的测量值，完成校准数据测量．若校准某刻度时，电阻箱旋钮位置如图丙所示，则电阻箱接入的阻值为__35_000.0__Ω. 丙 某同学组装完成的简易多用电表的电路图如图甲所示．图中E是电池；R1、R2、R3、R4和R5是固定电阻，R6是可变电阻；表头Ⓖ的满偏电流为250 μA，内阻为480 Ω.虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连．该多用电表有5个挡位，5个挡位为：直流电压1 V挡和5 V挡，直流电流1 mA挡和2.5 mA挡，欧姆×100 Ω挡． 　　 (1)图甲中的A端与__黑__(选填“红”或“黑”)色表笔相连接． (2)关于R6的使用，下列说法正确的是__B__(填正确答案标号)． A．在使用多用电表之前，调整R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置 B．使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置 C．使用电流挡时，调整R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置 (3)根据题给条件可得R1＋R2＝__160__Ω，R4＝__880__Ω. (4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示．若此时B端是与“1”相连的，则多用电表读数为__1.5_mA__；若此时B端是与“3”相连的，则读数为__1.10×103_Ω__；若此时B端是与“5”相连的，则读数为__3.00_V__.(结果均保留3位有效数字) 命题点二　多用电表的使用和读数(师生共研) 小明手里有一块多用电表A，其功能完好，但刻度值已不清晰．他想通过实验测定该多用表(简称A表，下同)“×10 Ω”挡欧姆调零后的内阻R0和内置电源的电动势E. 他找来了另一个多用电表B(简称B表，下同)、一个电阻箱、一个开关和若干导线作为实验的器材． 实验的操作如下： (1)小明将A表调到“×10 Ω”挡，将B表调到“mA”挡，准备如图甲将所有的器材串联起来作为实验电路．请你在图中连好剩余的导线． 答案　略 (2)先使用B表的电流挡测量A表“×10 Ω”挡的满偏电流．将电阻箱阻值调为0，将A表调到欧姆挡“×10 Ω”挡位置．几次试测后，确定B表应使用“10 mA”挡，调节A表的欧姆调零旋钮直至A表满偏，此时B表的读数如图乙所示，记录下B表读数为__8.0__mA. (3)断开开关，保持A、B表挡位不变，将A表__红、黑表笔__短接进行欧姆调零，然后重新连入原来电路． (4)调节电阻箱，闭合开关，当B表读数为6.0 mA时，读出电阻箱阻值为R1；继续调节电阻箱阻值，当B表读数为4.0 mA时，读出电阻箱阻值为R2. (5)断开电路，整理器材． (6)数据处理．根据以上测量数据，可算出A表“×10 Ω”挡内置电源的电动势E＝　　V，A表“×10 Ω”挡欧姆调零后的内阻R0＝　　Ω，B表量程“10 mA”挡的内电阻RB＝　　Ω.(以上3空的结果用R1、R2表示) 用如图所示的多用电表测量定值电阻． (1)待测电阻的阻值约为20 Ω，测量步骤如下： ①调节指针定位螺丝，使多用电表指针对准__直流电流、电压__(选填“直流电流、电压”或“电阻”)“0”刻线． ②将选择开关转到电阻挡的__×1__(选填“×1”“×10”或“×100”)的位置． ③将红、黑表笔插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的__0刻线__(选填“0刻线”或“∞刻线”)． ④将两表笔分别与待测电阻相接，读取数据． (2)测量后需要继续测量一个阻值大约是2 kΩ左右的电阻．在红黑表笔接触这个电阻两端之前，请从下列选项中挑出必要的步骤，并按__DBE__的顺序进行操作，再完成读数测量． A．调节定位指针螺丝，使多用电表指针对准“0”刻线 B．将红黑表笔接触 C．把选择开关旋转到“×1 k”挡位置 D．把选择开关旋转到“×100”挡位置 E．调节欧姆调零旋钮，使电表指针对准电阻的“0”刻线 命题点三　多用电表的应用(师生共研) 如图甲所示，某叠层电池是由多块干电池块串联在一起组成的，它与普通干电池性质相似．现用该电池与表头、滑动变阻器组装成一个×10 k倍率的欧姆表，其原理图如图乙所示．为了将表头电流刻度改为电阻刻度，该同学进行了如下操作： ①将两表笔短接，调整滑动变阻器，使表头指针指到右侧“0”刻度线处． ②在两表笔间接入电阻箱，调节电阻箱阻值为150 kΩ时，表头示数为30 μA；再调节电阻箱阻值为450 kΩ时，表头示数为15 μA. 根据以上信息，回答下列问题： (1)图乙中a表笔是__红表笔__(选填“红表笔”或“黑表笔”)． (2)叠层电池的电动势为__9__V，改装的欧姆表内阻是__150__kΩ，表头的满偏电流Ig＝__60__μA. (3)将电流刻度改为电阻刻度，电流为7.5 μA处对应的电阻值为__1_050__kΩ. 某同学利用多用电表的欧姆挡测量未知电阻阻值以及判断二极管的正负极． (1)他选择“×100”倍率的欧姆挡按照正确的步骤测量未知电阻时，发现表针偏转角度很大，如图中虚线①的位置所示．为了能获得更准确的测量数据，他应该将倍率调整到__×10__(选填“×10”或“×1 k”)的挡位；并把两支表笔直接接触，调整“欧姆调零旋钮”，使表针指向__0__Ω.调整好此挡位的欧姆表后再正确测量上述未知电阻，表针指在如图中虚线②的位置，则未知电阻的测量值为__160__Ω. (2)若用已调好的多用电表欧姆挡“×10”挡来探测一只二极管的正、负极(如图所示)．当两表笔分别接二极管的正、负极时，发现表针几乎不发生偏转(即表示电阻接近无限大)；再将两表笔与二极管两极的连接情况对调，发现表针指在如图中的虚线①的位置，此时红表笔接触的是二极管的__负__(选填 “正”或“负”)极． 学科网（北京）股份有限公司 $$