2026届高考物理一轮复习实验专题课件 　实验 用多用电表测量电学中的物理量

实验: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 根据闭合电路欧姆定律 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.测量定值电阻的阻值 (1)机械调零:调整定位螺丝,使指针指向左端的零位置。 (2)根据被测电阻的估计阻值,选择合适的挡位,把两表笔短接,进行欧姆调零。 (3)将被测电阻接在两表笔之间,待指针稳定后读数。 (4)改变选择开关挡位时,需重新进行欧姆调零。 (5)测量完毕,将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。 2.测量小灯泡的电压和电流 3.测量二极管的正、反向电阻 4.探索黑箱内的电学元件 判断元件 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 电阻挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 电阻挡 正接时示数很小,反接时示数很大 电容器 电阻挡 正接、反接示数先很小,然后逐渐变大,最后指针指在无穷大处 五、数据处理 1.测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。 2.测电流和电压时,如果表盘最小刻度为1、0.1、0.01 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、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;欧姆零点是表盘刻度右侧的“0”位置,调整的是欧姆调零旋钮。 3.电阻表读数时注意乘相应挡位的倍率。 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,选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。 七、误差分析 1.偶然误差 (1)估读时易带来误差。 (2)指针偏转过大或过小都会使误差增大。 2.系统误差 (1)电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换电池。 (2)测电流、电压时,由于电表内阻的影响,测得的电流、电压均小于真实值。 考点一 基础性实验 [例1] 【多用电表的原理】(2024·云南昆明阶段检测)电流表G1的量程为0～5 mA,内阻为290 Ω。把它改装成如图所示的一个多量程多用电表,电流和电压的测量都各有两个量程。当开关S接到1或2位置时为电流挡,其中小量程为0～10 mA,大量程为0～100 mA。 (1)对于此多用电表,当开关S接到位置5时是　　　　挡。  电压 【解析】 (1)当开关S接位置5、6时,为电压挡。 (2)开关S接位置　　　　(选填“1”或“2”)时是小量程的电流挡,图中电阻R2= 　　　　Ω。  2 【解析】 (2)当开关S接到2位置时,并联的电阻大,分流小,其电流表的量程小,因此开关S接位置2时是小量程的电流挡。设开关S接1时的最大电流为I1,接2时的最大电流为I2,由题意可知,当开关接到1时,有Ig(r+R2)=(I1-Ig)R1,当开关接到2时,有Igr=(I2-Ig)(R1+R2),代入数据解得R2=261 Ω。 261 300 200 掌握多用电表原理的两点注意 规律方法 (2)R+Rg+r为电阻表的内阻。 [例2] 【多用电表的使用】(2024·广东模拟)小明同学练习使用多用 电表测电阻。 (1)如图甲所示,请根据下列步骤完成电阻测量: ①旋动　　　　(选填“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。  S 【解析】 (1)①电表使用前,先旋动机械调零旋钮S使指针对准电流的“0”刻线。 ②将K旋转到电阻“×10”挡的位置。 ③将红、黑表笔短接,旋动　　　　(选填“S”或“T”),使指针对准电阻挡的“0”刻线。  T 【解析】 ③选择电阻挡位后进行欧姆调零,将红、黑表笔短接,旋动T使指针对准电阻挡的“0”刻线。 ④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过大。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“×100”的位置 B.将K旋转到电阻挡“×1”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,对电表欧姆调零 BDC 【解析】 ④将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过大,即被测电阻阻值偏小,将K旋转到电阻挡“×1”的位置,将两表笔短接,旋动T,对电表欧姆调零,然后将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,所以操作顺序为BDC。 (2)正确操作后,读数如图乙所示,则阻值为　　　　Ω。  19 【解析】 (2)读数为19×1 Ω=19 Ω。 (3)若电阻表内用一个新电池(电动势为1.5 V,内阻较小),测得该电阻读数为R;然后更换其他品牌的新电池(电动势为1.5 V,内阻较大),调零后测得该电阻读数为R′,则R　　　　(选填“>”“<”或“=”)R′。  = 【解析】 (3)由电阻表的结构可知,电源的内阻的变化,可以通过调零电阻的阻值变化来抵消,所以两次的测量值是相等的。 考点二 创新性实验 [例3] 【用多用电表检测电路故障】 如图是某同学连接的实验实物图,A、B灯都不亮,他采用下列两种方法进行故障检查。 (1)应用多用电表的直流电压挡进行检查,选择开关置于10 V挡。该同学测试结果如表1所示,在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触　　　　(选填“a”或“b”)。根据测试结果,可判定故障是　　　　。  A.灯A短路 B.灯B短路 C.cd段断路 D.df段断路 表1 测试点 电压示数 a、b 有示数 b、c 有示数 c、d 无示数 d、f 有示数 a D 【解析】(1)应用多用电表判断电路故障,首先要正确使用多用电表,对多用电表而言,电流应从红表笔流入该表内,由题图能看出a点接电源正极,电势高于b点电势,所以红表笔应接触a。由题表1可知,a、b间,b、c间,d、f间均有示数,c、d间无示数,说明d、f之外路段无断路,且d、f间有电阻,而灯不亮,则d、f间有断路,故C错误,D正确;若灯A或灯B短路,不会造成A、B灯都不亮,故A、B错误。 表2 BD (2)将开关断开,再选择电阻挡测试,测量结果如表2所示,那么检查出的故障是 　　　　。(多选)  A.灯A断路 B.灯B短路 C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路 测试点 指针偏转情况 c、d d、e e、f 【解析】(2)由题表2可知,c、d间有一定的电阻但不是很大,灯A既不短路也不断路,故A、C错误;d、e间存在很大电阻,表明d、e间导线断路,故D正确;e、f间电阻为零,则灯B短路,故B正确。 [例4] 【测量元件的电阻】 (2024·重庆沙坪坝三模)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　　　　(选填“正”或“负”)极。  负 【解析】(1)多用电表测电阻时,电流从黑表笔流出,流入电流表的正极,再从电流表负极流出,流进多用电表红表笔,故多用电表红表笔应该接电流表的负极。 (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,电阻表中央刻度示数为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,测得内部电源电动势与“×100”挡相同。  1.47 【解析】(2)电流表读数为420 μA,电流表内阻和电阻箱阻值之和可由电阻表示数得出,为2 000 Ω,中值电阻1 500 Ω,故电动势E=420 μA×3 500 Ω=1.47 V。 (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,由图丙可知,“×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)。 内阻 220(215～225均正确) [例5] 【多用电表探测“电学黑箱”】(2024·安徽合肥一模)如图甲,A、B、C和D、E、F分别是电学黑箱Ⅰ、Ⅱ的接线柱。现用多用电表探索黑箱内的电学元件。每个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,且元件的种类只限于定值电阻、干电池和二极管(非理想)。实验操作如下: (1)如图乙,在使用多用电表之前,发现指针未指左侧“0”刻度线,应先调节　　　　(选填“a”“b”或“c”)。  a 【解析】(1)如题图乙,在使用多用电表之前,发现指针未指左侧“0”刻度线,应机械调零,故应先调节a。 (2)探索黑箱Ⅰ。将选择开关拨至“直流电压10 V”挡,对A、B、C任意两个接线柱测量,将发生正向偏转时对应的接法和数值记录在表中,红表笔接A、黑表笔接C时,电表指针如图丙中P位置所示,将读数填入表1空白处。 表1 3.2 【解析】(2)电压表示数为U=3.2 V。 红表笔接 A A B 黑表笔接 C B C 电压表示数/V 1.5 1.5 (3)探索黑箱Ⅱ。先用“直流电压10 V”挡对D、E、F任意两接线柱正向、反向测量,发现均无偏转。再用电阻挡进行测量,将连接情况和数据填入下表。选择开关旋至电阻“×100”挡,红表笔接D、黑表笔接E,表盘指针如图丙中Q位置所示,读出阻值填入表2①处。若最后一组数据漏记,请推出并填入表2②处。 表2 红表笔接 黑表笔接 测得的电阻/Ω D E ①　　　  D F 1.0k E D ∞ E F ∞ F D 1.0k F E ②　　　  900 1.9k 【解析】(3)红表笔接D、黑表笔接E,ED间的阻值为RED=9×100 Ω=900 Ω。红表笔接F,黑表笔接E,EF间的阻值为REF=RED+RDF=0.9 kΩ+1.0 kΩ=1.9 kΩ。 (4)将探明的电路结构画在虚线框中。 【答案及解析】(4)红表笔接A,AB间的电压为1.5 V,则AB间接入干电池,干电池正极与A相连,同理可得,BC间接入干电池,干电池正极与B相连,黑箱Ⅰ内部结构如图甲所示。不管是红黑表笔正接还是反接,DF间的电阻都为1.0 kΩ,可知DF间接入定值电阻。红表笔接D,黑表笔接E,DE间阻值较小,红表笔接E,黑表笔接D,DE间阻值无穷大,可知DE间接入二极管,且二极管的正极与E相连,黑箱Ⅱ内部结构如图乙所示。 判断黑箱内元件的基本思路 规律方法 规律方法 (1)首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源。 (2)如果有电源,则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压,根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系,从而分析出黑 箱内各元件的连接情况。 (3)如果没有电源,则直接用多用电表的电阻挡测量任意两点间的电阻值,根据所测量的电阻值,分析黑箱内各元件的连接情况。 感谢观看 (1)当红、黑表笔短接时,Ig=。 (2)当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时,I=。 (3)当I=Ig时,中值电阻R中=Rg+R+r,此电阻等于多用电表的内阻。 【解析】 (3)由上述分析可知,当开关S接到位置3时,电路中的满偏电流Im=10 mA,根据闭合电路欧姆定律可得R内== Ω=300 Ω,由指针偏转到电流表G1满偏刻度的处可得,Im=,解得Rx=200 Ω。 (3)已知图中的电源E的电动势为3 V,短接A、B表笔进行欧姆调零后,此电阻挡的内阻为　　　　Ω。现用该挡测一未知电阻的阻值,指针偏转到电流表G1满偏刻度的处,则该未知电阻的阻值为　　　　Ω。  (1)多用电表根据闭合电路欧姆定律I=得到的Rx与电流I是一一对应关系。 【解析】 (3)当用多用电表的电阻“×10”挡和“×100”挡测量二极管的正向电阻时,多用电表可视为电动势E=1.47 V,内阻分别为r1=150 Ω和r2=1 500 Ω 的等效电源,故不同倍率的挡位内阻不同,在伏安特性曲线坐标图中作函数150I=1.47-U 图线,如图所示,两图线交点为(0.88 V,4.0 mA),可算出二极管此时的正向电阻约为 Ω=220 Ω。 $