第4章 第3节 科学测量：用多用电表测量电学量（Word练习）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（鲁科版 福建专用）

第3节　科学测量：用多用电表测量电学量 (实验课基于经典科学探究)　　　　　　　　　　　　　　　 一、多用电表构造 二、实验原理 1.原理：依据闭合电路欧姆定律制成，它是由表头改装而成的。 2.内部构造：由表头、电源和可变电阻三部分组成。 如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I=，改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。当Rx=r+Rg+R时，指针指向刻度盘正中央，这时Rx的电阻被称为中值电阻。 一、实验步骤 1.测量直流电压 (1)将选择开关旋转到直流电压挡。 (2)根据待测电压的估计值选择量程。如果难以估计待测电压值，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量。 (3)测量时，用红、黑表笔使多用电表跟待测电路并联，注意使电流从“+”插孔流入多用电表，从“-”插孔流出多用电表，检查无误后再闭合开关S，如图所示。 (4)根据挡位的量程以及指针所指的刻度值，读出电压表的示数。 2.测量直流电流 (1)将选择开关旋转到直流电流挡。 (2)根据待测电流的估计值选择量程。如果难以估计待测电流值，应按照由大到小的顺序，先将选择开关旋转到最大量程上试测，然后根据测量出的数值，重新确定适当的量程再进行测量。 (3)多用电表直流电流挡与电流表原理相同，测量时应使电表与待测电路串联。 (4)红表笔插入“+”插孔，黑表笔插入“-”插孔。测量时，使电流从红表笔流入(即红表笔接与电源的正极相接的一端)，从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端)，如图所示。 (5)根据挡位的量程以及指针所指的刻度值，读出电流表的示数。 3.测量导体的电阻 (1)机械调零：使用前若指针没有停在左端“0”刻度位置，要用螺丝刀转动机械调零旋钮，使指针指向零刻度。 (2)选挡：估计待测电阻的大小，旋转选择开关，使其尖端对准欧姆挡的合适倍率。 (3)欧姆调零：将红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在右端电阻零刻度处。 (4)测量读数：将两表笔分别与待测电阻的两端接触，指针示数乘以倍率即为待测电阻阻值。 (5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)三步。 (6)实验完毕：应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。 二、注意事项 1.用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔与电源的正、负极相连。 2.需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。 3.测电阻时应注意的问题 (1)选择挡位时，应使指针尽可能指在中央刻度线附近。选挡后要进行欧姆调零。 (2)换挡后要重新进行欧姆调零。 (3)被测电阻要与电源等其他元件分离，不能用手接触表笔的金属杆。 (4)被测电阻阻值等于指针示数乘以倍率。 (5)使用后，要将两表笔从插孔中拔出，并将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡，若长期不用，应将电池取出。 三、误差分析 1.电池用旧后，电源电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时换电池。 2.欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差。 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，使指针指在中值附近。 4.读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数。 [关键点反思] 1.多用电表上的“机械调零旋钮”与“欧姆调零旋钮”有什么区别? 2.若用多用电表测电阻时，发现指针偏角偏大，说明被测电阻是大电阻还是小电阻?如何调整倍率? 3.如图所示多用电表的选择开关没有“OFF”挡。两位同学用过这个多用电表以后，分别把选择开关放在图甲、乙所示的位置。你认为谁的习惯比较好? 考法(一)　多用电表测电阻的原理 　　[例1]　欧姆表是在电流表的基础上改装而成的。欧姆表内有电源，其简化电路如图所示。设电源的电动势为E、内阻为r，电流表的电阻为Rg，可调电阻为R1，电流表的满偏电流为Ig。 (1)测量前需将红、黑表笔短接(相当于被测电阻为0)，调节可调电阻R1使电流表满偏，根据闭合电路欧姆定律，电流表的满偏电流Ig=　　　(用题目中给出的物理量表示)。  (2)此后，在红、黑表笔之间接入待测电阻Rx，电流表指针指在Ix处，由闭合电路欧姆定律可得Rx=　　　　(用题目中给出的物理量表示)。  (3)若电流表的满偏电流Ig=200 mA，电源电动势E=3 V，请把电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中。 电流刻度(mA) 0 50 100 150 200 电阻刻度(Ω) ∞ 　 　  15 5 0 (4)现测量一个大约为180 Ω的电阻，需要选择开关旋转到欧姆挡　　　　(选填“×1”、“×10”、“×100”)位置。  考法(二)　多用电表的读数 　　[例2]　用如图甲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，请根据下列步骤完成电阻测量。 (1)旋动部件　　　　，使指针对准电流的“0”刻线。  (2)将K旋转到欧姆挡“×100”的位置。 (3)将插入“+”“-”插孔的两表笔短接，旋动部件　　　　，使指针对准电阻的　　　　(选填“0刻线”或“∞刻线”)。  (4)将两表笔与待测电阻两端相接，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旋转到欧姆挡“×1 k”的位置 B.将K旋转到欧姆挡“×10”的位置 C.将两表笔的金属部分与被测电阻的两根引线相接 D.将两表笔短接，旋动合适的部件，对电表进行校准 (5)如图乙所示为一多用电表表盘。 ①如果用直流10 V挡测量电压，则读数为　　　　V；  ②如果用“×100”挡测电阻，则读数为　　　　Ω。  　　[微点拨] (1)多用电表读数时，一定要找到与所测量相对应的刻度，分清其量程及最小刻度值，用欧姆挡测量电阻阻值的示数为：读数×倍率。 (2)直流电流和电压的刻度线都是均匀的，读数时可以共用，但需按比例计算，如读取5 mA量程的电流时可利用“50”的刻度线，只是“50”相当于“5 mA”。 考法(三)　用多用电表探索黑箱内的元件 　　[例3]　把一只定值电阻和一只半导体二极管串联装在盒子里，盒子外面只露出三个接线柱A、B、C，如图所示，现用多用电表欧姆挡进行测量，测量的阻值如下表所示，试在虚线框内画出盒内元件的符号和电路。 红表笔 A C C B A B 黑表笔 C A B C B A 阻值 有阻 值 同A、C 间电阻 很大 很小 很大 接近A、 C间电阻 1.(2025·广西高考)某小组将电流表改装成电阻表，所用器材有电源(电动势E=1.5 V，内阻不计)，电流表G(满偏电流Ig=100 μA，内阻Rg=100 Ω)，电阻R0=500 Ω，滑动变阻器R(0~20 kΩ)，导线若干，电路如图。 (1)欧姆调零时，应先将A、B　　　　，再调节滑动变阻器，使电流表示数为　　　 μA，此时滑动变阻器的阻值为　　　　 kΩ。  (2)调零后，在A、B间接入电阻Rx，当电流表示数为60 μA时，Rx为　　　　 kΩ。  2.小红用实验室提供的刻度尺、螺旋测微器和多用电表测量某电阻丝的电阻，电阻丝的电阻约为200 Ω。 (1)用刻度尺反复多次测量电阻丝长度，取平均值l； (2)用螺旋测微器在电阻丝的不同位置测量直径3次，取平均值d；图1是在某位同学测量时螺旋测微器的示数，该位置电阻丝直径为　　　　 mm。  (3)用多用电表测电阻R，补全下列操作步骤且正确排序为　　　(填写各步骤前的字母)  A.将选择开关旋至“OFF”挡并拔出表笔 B.调整机械调零旋钮，使指针指向电流零刻度 C.将两支表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针对准欧姆零点 D.测量电阻丝的电阻R，示数如图2所示，R=　　　　 Ω  E.将选择开关旋至“Ω”挡的　　　(填“×1”“×10”“×100”或“×1 k”)挡  (4)实验测得该电阻丝的电阻率ρ=　　　　(用测得物理量的符号表示)。  3.“色环电阻”是在电阻表面涂上一定颜色的色环，来代表这个电阻的阻值。其中四环电阻第1条色环代表十位数，第2条色环代表个位数，第3条色环代表倍率，第4条色环代表误差，色别对应的数值规格如下表所示。例如，图甲的色环电阻第1、2、3环颜色分别为绿、蓝、棕，表示该电阻的阻值为56×101 Ω。 色别 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 数值 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 某同学用多用电表试测一掉色的色环电阻的阻值。 (1)先把选择开关旋至欧姆挡“×1 k”，再将两支表笔　　　　，调节欧姆调零旋钮，使多用电表的指针指向欧姆挡的零刻度线。  (2)将表笔搭在待测电阻两端，发现指针偏转太大，如图乙中b所示； (3)将倍率更换至　　　　　(选填“×100”“×10”“×1”)挡，重新调零后，再次测量，指针偏转如图乙中a所示；  (4)可以推断，该色环电阻第3条环颜色应为　　　　色。  4.(2024·新课标卷)学生实验小组要测量量程为3 V 的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5 V)，电压表V1(量程5 V，内阻约3 kΩ)，定值电阻R0(阻值为800 Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50 Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5 kΩ)，开关S，导线若干。 完成下列填空： (1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应　　　　(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)；  A.将红、黑表笔短接 B.调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆 C.将多用电表选择开关置于电阻挡“×10”位置 再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的　　　　(填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，电阻表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到电阻挡　　　　(填“×1”“×100”或“×1 k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为　　　　kΩ(结果保留1位小数)；  (2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选　　　　(填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于　　　　(填“a”或“b”)端；  (3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV=　　　(用U1、U和R0表示)；  (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，则待测电压表内阻RV=　　　kΩ(结果保留3位有效数字)。  9 / 11 学科网（北京）股份有限公司 第3节　科学测量：用多用电表测量电学量 2实验操作 1.提示：“机械调零旋钮”是用螺丝刀调整，使指针指在电流零刻度处；“欧姆调零旋钮”是红黑表笔短接后，用手旋转，使指针指在电阻零刻度处。 2.提示：若用多用电表测电阻时，发现指针偏角偏大，说明电流偏大，被测电阻为小电阻。应换更小的倍率。 3.提示：甲的习惯好，因为实验完毕，应将选择开关置于“OFF”位置或交流电压最高挡，这样可以保护电表。 3实验考法 [例1]　解析：(1)欧姆调零时，两表笔短接，电流表满偏，则根据闭合电路欧姆定律，可以写出此时电路的电流的大小Ig=。 (2)接入待测电阻后，同样根据闭合电路欧姆定律有 Ix=，解得Rx=-。 (3)两表笔直接相连欧姆调零时，由闭合电路欧姆定律有 E=IgR内，解得R内=15 Ω 两表笔之间接有未知电阻Rx'时，电流表示数为Ix'=50 mA 由闭合电路欧姆定律得E=Ix'(R内+Rx')，解得Rx'=45 Ω。 (4)指针指在表盘的中央刻度线附近时，读数较准确，由于待测电阻大约为180 Ω，而表盘中央刻度为15，所以要使指针指在中央刻度线附近，则倍率应选择“×10”。 答案：(1)　(2)-　(3)45　(4)×10 [例2]　解析：(1)电表使用前要旋转机械调零旋钮S进行机械调零，使指针对准电流的0刻线。 (3)将插入“+”“-”插孔的两表笔短接，旋动欧姆调零旋钮T，使指针对准电阻的0刻线。 (4)将两表笔与待测电阻两端相接，发现指针偏角过小，则电阻阻值较大，说明所选挡位太小，为了得到比较准确的测量结果，应换用大倍率挡进行测量，将K旋转到欧姆挡“×1 k”的位置，然后将两表笔短接，旋动合适的部件，使指针指在电阻零刻度处，再将两表笔的金属部分与被测电阻的两根引线相接，因此合理的实验步骤顺序是ADC。 (5)如果是用直流10 V挡测量电压，由图示表盘可知，其分度值为0.2 V，读数为6.6 V(或6.7 V)，如果用“×100”挡测电阻，则读数为8×100 Ω=800 Ω。 答案：(1)S　(3)T　0刻线　(4)ADC (5)①6.6(或6.7)　②800 [例3]　解析：由于A、C间与C、A间电阻相同，所以A、C间只有定值电阻，没有二极管。C、B与B、C间电阻一个很大，另一个很小，说明C、B间有二极管，且正极与C连接。A、B间电阻很大，B、A间电阻接近A、C间电阻，说明A、B间是电阻与二极管串联，电路连接情况如图所示。 答案：见解析图 4训练评价 1.解析：(1)电阻表在使用前需要调零，这个过程需要将红、黑表笔短接，即题图中的A、B点短接；欧姆调零需要将指针调到电流表G满偏的状态，即让电流表示数为100 μA；因为电源内阻不计，根据闭合电路欧姆定律可知 Ig=，解得R=14.4 kΩ。 (2)当电阻表的示数是60 μA时，根据闭合电路欧姆定律有 I=，R内=，代入数据解得Rx=10 kΩ。 答案：(1)短接　100　14.4　(2)10 2.解析：(2)螺旋测微器的精确值为0.01 mm，由题图1可知电阻丝直径为d=0.5 mm+30.8×0.01 mm=0.808 mm。 (3)用多用电表测电阻R，应先进行机械调零，即调整机械调零旋钮，使指针指向电流零刻度；选择恰当欧姆倍率挡位，然后进行欧姆调零；接着测量待测电阻，进行读数；测量完毕后，应将选择开关旋至“OFF”挡并拔出表笔；故正确的操作步骤排序是：BECDA。因为电阻丝的电阻约为200 Ω，则将选择开关旋至“Ω”挡的×10挡；测量电阻丝的电阻R，示数如题图2所示，则电阻为R=19×10 Ω=190 Ω。 (4)根据电阻定律可得R=ρ，又S= 联立可得该电阻丝的电阻率为ρ=。 答案：(2)0.808(0.807~0.809均可) (3)BECDA　190　×10　(4) 3.解析：(1)先把选择开关旋至欧姆挡“×1 k”，再将两支表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使多用电表的指针指向欧姆挡的零刻度线。 (3)将表笔搭在待测电阻两端，发现指针偏转太大，说明待测电阻阻值相对“×1 k”倍率较小，由题图乙可知应将倍率更换至“×100”挡，重新调零后，再次测量。 (4)由题图乙中a指针所示位置，可知待测电阻阻值为 R=16×100 Ω=16×102 Ω 对应表格数据可知，该色环电阻第3条环颜色应为红色。 答案：(1)短接　(3)×100　(4)红 4.解析：(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应将多用电表选择开关置于电阻挡“×10”位置；接着将红、黑表笔短接；然后调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆。故操作顺序为C、A、B。 根据多用电表使用时电流“红进黑出”的规则可知：测量电阻时电源在多用电表表内，故将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的“负极、正极”相连。 读数时电阻表的指针位置如题图(a)中虚线Ⅰ所示，偏转角度较小，即倍率选择过小，为了减少测量误差，应将选择开关旋转到电阻挡倍率较大处，而根据题图(a)中数据可知选择“×1 k”倍率又过大，故应选择电阻挡“×100”的位置。 重新调节后，测量得到指针位置如题图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为R=16.0×100 Ω=1.6 kΩ。 (2)题图(b)所示的电路，滑动变阻器采用的是分压式连接，为了方便调节，应选最大阻值较小的滑动变阻器R1； 为保护电路，则测量电路部分的电压应从零开始调节， 闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于a端。 (3)由题图(b)可知，待测电压表与定值电阻R0串联，则通过待测电压表的电流大小与通过定值电阻的电流大小相同，为I= 根据欧姆定律得待测电压表的内阻为RV==。 (4)测量得到U1=4.20 V，U=2.78 V，代入待测电压表的内阻表达式，得RV== Ω≈1 566 Ω≈1.57 kΩ。 答案：(1)CAB　负极、正极　×100　1.6 (2)R1　a　(3)　(4)1.57 $