内容正文:
[实验卷(十三)] 用多用电表测量电学中的物理量
(选择题每题5分,非选择题每题10分,建议用时:40分钟)
1.(2025·江西南昌模拟)物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。
(1)用电压表(内阻约为3 kΩ)和电流表(内阻约为0.1 Ω)测量一个电阻的阻值(约为2 kΩ)。要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图1中的________(选填“甲”或“乙”)。
(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约18 kΩ电阻的阻值,下列实验步骤正确的操作顺序为________(填各实验步骤前的字母)。
A.将选择开关置于“×1k”位置
B.将选择开关置于“OFF”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开
D.将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”
(3)图2是“测量电源的电动势和内电阻”实验的电路图。某同学在实验中闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数。为查找故障,在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c、d时,电压表均没有示数。若电路中仅有一处故障,则________(选填选项前的字母)。
A. 导线ab断路
B.导线cd断路
C.滑动变阻器断路
D.滑动变阻器短路
解析:(1)因为待测电阻约为2 kΩ,由
Rx> =10 Ω
可知为了减小误差应该采用电流表的内接法,即选用乙图。
(2)一多用电表表盘上的电阻刻度线正中间标有“15”字样。用它测量约18 kΩ电阻的阻值,先将选择开关置于“×1k”位置,将两表笔直接接触,调节欧姆调零旋钮,使指针指向“0”,将两表笔分别接触待测电阻两端,读出其阻值后随即断开,将选择开关置于“OFF”位置,故正确的顺序为ADCB。
(3)在实验中,闭合开关后,发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数且不变,电流表始终没有示数,说明在电路中有断路的地方。在其他连接不变的情况下,他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置,发现试触b、c、d时,电压表均没有示数,则说明导线ab断路。故选A。
答案:(1)乙 (2)ADCB (3)A
2.(2025·辽宁鞍山模拟)图甲为多用电表示意图。
(1)用多用电表“×100”倍率的欧姆挡测量某电阻的阻值,发现指针偏转角太大。为了测量结果比较准确,按以下步骤进行了实验:
①换用“×10”或“×1k”中合适倍率的欧姆挡;
②两表笔短接,通过调节________(选填“S”“T”或“K”),进行欧姆调零;
③重新测量并读数,根据图乙刻度盘上的指示并结合所选的合适倍率,测得电阻是________Ω。
(2)图丙为“×10”和“×100”两种倍率的欧姆挡内部电路示意图。若已知电流表G的内阻Rg=18 Ω,则R1的阻值为________Ω;若已知电源电动势为1.5 V,指针指在图乙位置时为电阻表的中值电阻,可得电流表G的满偏电流Ig=______mA。
(3)当电流正向流经发光二极管时(从正极流入),电阻较小,二极管正常发光。现用多用电表的欧姆挡测量发光二极管电阻,发现二极管发光,则可知红表笔连接的是二极管的__________(选填“正极”或“负极”)。
解析:(1)②指针偏角太大,即待测电阻偏小,为了使指针指在中央刻线附近,应换用小倍率,即选“×10”倍率,欧姆表选挡后,需要重新进行欧姆调零,即调节欧姆调零旋钮“T”。
③根据欧姆表的读数规律,换挡后,图乙中指针指示的数字为16,乘以倍率10后得到的测量值为160 Ω。
(2)图丙中,开关S闭合时,流过电源的电流较大,得到欧姆表的中值电阻较小,为较低倍率的欧姆挡,开关S断开时则为较高倍率的欧姆挡。开关S闭合,相当于电流表量程扩大10倍,干路电流为10Ig,则流过R1的电流为9Ig,则有9IgR1=IgRg,解得R1=2 Ω。当开关S断开时,结合上述可知,倍率为“×100”挡,由图乙可知中值电阻为1 600 Ω,故电流表G的满偏电流
Ig=≈0.94 mA。
(3)根据“红进黑出”、“正进负出”的规律,电流从黑表笔流出多用电表,流进二极管,二极管亮时电流从正极流进,故黑表笔接二极管正极,红表笔接二极管负极。
答案:(1)②T ③160 (2)2 0.94 (3)负极
3.(2025·河北唐山模拟)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指针如图乙所示,则此交变电流电压为________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“×1k”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”)。
解析:(1)①先调节图甲中的S旋钮,使指针指向左侧零刻度,故选A。
②指针如图乙所示,则此交流电压为5.0 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,电阻表内阻为RΩ,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
则欧姆表指针偏左,电阻的测量值偏大,所以该电阻真实值比R偏小。
答案:(1)①A ②5.0 (2)①大 ②daeb ③小
4.(2025·浙江温州一模)某实验小组的同学在实验室练习多用电表的使用。
(1)使用多用电表不同挡位进行测量时,下列接法正确的有________。
A.如图甲所示,用直流电压挡测量小灯泡两端的电压
B.如图乙所示,用直流电流挡测量电路中的电流
C.如图丙所示,用欧姆挡测量小灯泡的工作电阻
D.如图丁所示,用欧姆挡测量二极管的反向电阻
(2)老师告诉同学们:“我们可以根据多用电表的表头,判断旋钮在欧姆挡不同倍率时,欧姆表的内阻。”欧姆挡的电路原理如图戊所示,实验室某个欧姆表的表头照片如图己所示。
①当旋钮在“×10”倍率时,正确调零后,欧姆表的内阻为________Ω。
②若某个多用电表内的电学元件R1(如图戊所示)损坏,换成最大阻值比R1略大的R2,________(选填“需要”或“不需要”)更换该多用电表的表头。
(3)使用多用电表探索某个黑箱内的电学元件。如图庚所示,该黑箱有3个接线柱。已知该黑箱内的元件不超过2个,每两个接线柱之间最多只能接1个元件,且元件种类仅限于定值电阻、干电池和二极管。实验操作如下:
①进行____________(选填“机械调零”或“欧姆调零”)后,使用直流电压2.5 V挡依次接A和B、B和C、A和C,示数均为零。
②将选择开关旋到欧姆挡,正确调零后,连接情况和所得数据如下表所示。
黑表笔接
A
B
A
C
B
C
红表笔接
B
A
C
A
C
B
测得的电阻/Ω
20
20
∞
35
∞
15
③根据步骤①、②得到的结果,将黑箱的内部结构画在下方的虚线框中。若有干电池,标出电压;若有定值电阻,标出阻值;若有二极管,标出二极管正向电阻。
解析:(1)甲图中,多用电表与小灯泡并联,但黑表笔不应与电源的正极相连,故A错误;图乙中,多用电表串联在电路中,红表笔与电源正极相连,可以用直流电流挡测量电路中的电流,故B正确;图丙中,若用欧姆挡测量小灯泡的工作电阻,电源不可接入电路中,故C错误;图丁中,黑表笔与内部电源的正极相连,所以用的是欧姆挡测量二极管的反向电阻,故D正确。
(2)①由图己可知,表盘中间刻度为10,所以当倍率为“×10”时,欧姆表的内阻为R内=10×10 Ω=100 Ω。
②若某个多用电表内的电学元件R1(如图戊所示)损坏,换成最大阻值比R1略大的R2,由于电源电动势不变,满偏电流不变,所以欧姆表的内阻不变,所以不需要更换该多用电表的表头。
(3)①由于用多用电表的直流电压挡测量电压,所以测量前应进行机械调零。
③由于使用直流电压2.5 V挡依次接A和B、B和C、A和C,示数均为零,说明黑箱内没有电源;将选择开关旋到欧姆挡,正确调零后,由测量结果可知,AB间正接、反接示数相同,说明AB间存在阻值为20 Ω的定值电阻;同理BC间正接、反接示数变化较大,说明BC间存在二极管,且二极管的正向电阻为15 Ω;AC间正接、反接示数变化较大,说明AC间存在二极管,且黑表笔接C,红表笔接A时,欧姆表的读数等于定值电阻与二极管正向电阻之和,说明此时二极管与定值电阻串联,故黑箱的结构如图所示。
答案:(1)BD (2)①100 ②不需要 (3)①机械调零
③见解析图
5.(2025·湖北武汉模拟)如图1所示为实验室一个多用电表欧姆挡内部电路示意图。电流表满偏电流1 mA、内阻99 Ω;电池电动势1.5 V、内阻5 Ω。
(1)图1中表b为________色(选填“红”或“黑”)。调零电阻R0可能是下面两个滑动变阻器中的________(填选项序号)。
A.电阻范围0~2 000 Ω
B.电阻范围0~200 Ω
(2)在进行欧姆调零后,正确使用该电表测量某电阻的阻值,电表读数如图2所示,被测电阻的阻值为________Ω。
(3)若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变为1.4 V,内阻变为10 Ω,但此表仍能进行欧姆调零,用此表测量电阻为1 500 Ω,则该电阻真实值为________Ω。
(4)如图3所示,某同学利用定值电阻R1给欧姆表增加一挡位“×1”,则定值电阻R1=______Ω。(结果保留1位小数)
解析:(1)多用电表红黑表笔的特点是“红进黑出”,所以b为黑色;欧姆表在调零时,电路中总电阻为R′==1 500 Ω,所以滑动变阻器应选A。
(2)可以先求欧姆表的中值电阻,当表针指在表盘的正中央时对应的电流为满偏电流的一半,对应的电阻为中值电阻E=Ig(R中+R内)
R中=R内=1 500 Ω
即表盘刻度为15时代表1 500 Ω,所以被测电阻为1 600 Ω。
(3)若电源电动势为1.4 V,满偏电流不变,所以调零后中值电阻为1 400 Ω,即电阻真实值为半偏电阻1 400 Ω。
(4)倍率为“×1”时,中值电阻为15 Ω,即内阻为15 Ω,由此可知,总电流变为原来的100倍,即0.1 A,有
1×10-3×99=(0.1-1×10-3)R1
解得R1=1.0 Ω。
答案:(1)黑 A (2)1 600 (3)1 400 (4)1.0
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