内容正文:
第十七章 实验
第八节 练习使用多用电表
生物
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目 录
ONTENTS
C
[典例精析]
[知识梳理]
[巩固练习]
生物
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知 识 梳 理
生物
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实验过程
1.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。
2.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。
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(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。
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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,选择合适的挡位,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;
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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。
规律方法总结
1.多用电表使用注意事项
(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”。
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(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,测量结果只需取两位有效数字,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。
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(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。
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2.多用电表对电路故障的检测
(1)断路故障的检测方法
①将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用。
a.将电压表与电源并联,若电压表示数不为零,说明电源良好,若电压表示数为零,说明电源损坏。
b.在电源完好时,再将电压表与外电路的各部分电路并联。若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点。
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②将多用电表拨到直流电流挡作为电流表使用,将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。
③用欧姆挡检测
将各元件与电源断开,然后接到红、黑表笔间,若有阻值(或有电流)说明元件完好,若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路。
不能用欧姆表检测电源的情况。
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(2)短路故障的检测方法
①将电压表与电源并联,若电压表示数为零,说明电源被短路;若电压表示数不为零,则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路。
②用电流表检测,若串联在电路中的电流表示数不为零,故障应是短路。
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典 例 精 析
生物
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例1 (1)用多用表的欧姆挡测量阻值约为几十千欧的电阻Rx,以下给出的是可能的操作步骤,其中S为选择开关,P为欧姆调零旋钮,把你认为正确的步骤前的字母按合理的顺序填写在下面的横线上 。
a.将两表笔短接,调节P使指针对准刻度盘上欧姆挡的零刻度,断开两表笔
b.将两表笔分别连接到被测电阻的两端,读出Rx的阻值后,断开两表笔
c、a、b、e
答案
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c.旋转S使其尖端对准欧姆挡×1 k
d.旋转S使其尖端对准欧姆挡×100
e.旋转S使其尖端对准交流500 V挡,并拔出两表笔
根据下图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为 . Ω。
30 k
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测量几十千欧的电阻Rx我们一般选择较大的挡位先粗测,使用前应先进行调零,然后依据欧姆表的示数,再更换挡位,重新调零,再进行测量;使用完毕应将选择开关置于OFF位置或者交流电压最大挡,拔出表笔。欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率即为待测电阻的阻值30 kΩ。
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(2)(多选)下述关于用多用表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 ( )
A.测量电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后测量
B.测量电阻时,如果红、黑表笔分别插在负、正插孔,则会影响测量结果
C.测量电路中的某个电阻,应该把该电阻与电路断开
D.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
AC
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欧姆挡更换规律“大小,小大”,即当指针偏角较大时,表明待测电阻较小,应换较小的挡位;反之应换较大的挡位。电流总是从红表笔流入从黑表笔流出多用电表,每次换挡一定要进行欧姆调零,测量电阻一定要断电作业。
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例2 (1)下述关于使用多用电表欧姆挡测电阻的说法中正确的是 ( )
A.测量前应检查指针是否停在“Ω”刻度线的“0”处
B.测量阻值不同的电阻时都必须重新调零
C.测电阻时如果指针偏转过大,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后再测
D.在外电路,电流从红表笔流经被测电阻到黑表笔
C
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测量前应检查指针是否停在“A”刻度线的“0”处,即电阻的无穷大处,故A错误;欧姆表换挡时必须重新调零,同一挡时测不同电阻不需要重新调零,故B错误;测电阻时如果指针偏转过大,所测电阻较小,应将选择开关S拨至倍率较小的挡位,重新调零后再测,故C正确;测电阻时,电流从红表笔流入多用表,从黑表笔流出,在外电路,经被测电阻回到红表笔,故D错误。故选C。
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(2)根据图所示指针位置,此被测电阻的阻值约为
Ω。
22 000
多用电表用欧姆挡×1 k测电阻,由图示表盘可知,电阻为22×1 kΩ=22 kΩ。
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例3 (1)用如图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:(把部件符号填入空中)
①进行机械调零,使指针对准电流的“0”刻线。
②将K旋转到电阻挡“×100”的位置。
③将插入“+”“-”插孔的表笔短接,旋动部件T,进行欧姆调。
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④将两表笔分别与待测电阻相接,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旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”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,对电表进行校准
ADC
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指针偏转角度小,说明待测电阻大,所选倍率小,应改选更大的倍率,重新进行欧姆调零,所以应按ADC顺序操作。
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(2)如图所示,为多用电表的表盘,测电阻时,若用的是“×100”挡,这时指针所示被测电阻的阻值应为 Ω;测直流电流时,用的是100 mA的量程,指针所示电流值为
mA;测直流电压时,用的是50 V量程,则指针所示的电压值为 V。
1 700
47
23.5
答案
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欧姆表读数等于刻度盘读数乘以倍率,即为R=17×100 Ω=1 700 Ω。选用量程为50 mA的电流挡,读数选取中间刻度第二排,读数为23.5 mA,故100 mA的量程时读数为47 mA。选用量程为50 V的电压挡,读数选取中间刻度第二排,读数为23.5 V。
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巩 固 练 习
生物
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答案
1.(多选)关于多用电表的使用,下列说法不正确的是 ( )
A.待测电阻不跟别的元件断开,其测量值将偏大
B.测量电阻时,用两手碰表笔的金属杆,其测量值偏小
C.测量电阻时,如果电路不和电源断开,可能出现烧坏表头的
情况
D.用多用电表测量60 W灯泡的电阻,其阻值比用额定电压和
额定功率算出的电阻大
AD
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待测电阻不跟别的元件断开,待测电阻可能是与其他元件并联,测量值可能偏小,A错;测电阻时,两手碰表笔的金属杆,人体电阻与待测电阻并联,测量值偏小,B对;测量电阻时,如果电路不和电源断开,欧姆表两端的电压可能过大,从而烧坏电表,C对;用多用电表测量灯泡的电阻,测量的是灯泡不发光时的电阻,灯泡用额定电压和额定功率计算出的电阻是灯泡正常发光时的电阻,灯泡正常发光时温度很高,电阻较大,D错。符合题意的选项为A、D。
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答案
2.实验课上,老师在实验桌上摆放了晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,要求某实验小组用多用电表对以上三元件加以区分。该小组的做法是:将多用电表的选择开关拨到“R×100”挡,分别测它们的正负电阻加以区别:测甲元件时,R正=R反=0.5 kΩ;测乙元件时,R正=0.5 kΩ,R反=100 kΩ;测丙元件时,开始指针偏转到0.5 kΩ,接着读数逐渐增大,最后停在100 kΩ上。则甲、乙、丙三个元件分别是 ( )
A.电容器、电阻、二极管 B.电阻、电容器、二极管
C.电阻、二极管、电容器 D.二极管、电阻、电容器
C
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第八节 练习使用多用电表
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甲元件的正、反向电阻相同,说明甲为定值电阻;乙元件的正向电阻很小,反向电阻很大,说明乙为二极管;测丙元件时,电阻增大过程,是给电容器的充电的过程,充电完成后,电容器阻值很大,故丙为电容器。C项正确。
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第八节 练习使用多用电表
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3.(2019全国Ⅲ卷)某同学欲将内阻为98.5 Ω、量程为100 uA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 uA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。
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第八节 练习使用多用电表
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(1)欧姆表设计
将图(a)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 Ω:滑动变阻器选
(填“R1”或“R2”)。
900
R1
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第八节 练习使用多用电表
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连线如图所示;根据欧姆表的改装原理,当电流计满偏时,则Ig=,解得R=900 Ω;为了滑动变阻器的安全,则滑动变阻器选择R1。
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第八节 练习使用多用电表
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(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(b)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 、 。
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第八节 练习使用多用电表
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在a处,Ig=,解得Rxa=45 kΩ;在b处,则Ig=,解得Rxb=5 kΩ。
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第八节 练习使用多用电表
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(3)校准
红、黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指向 . 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(c)所示,则电阻箱接入的阻值为 Ω。
0
35 000.0
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第八节 练习使用多用电表
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校准:红黑表笔短接,调节滑动变阻器,使欧姆表指针指到0 kΩ处;由题图(c)可知,电阻箱接入的电阻为:R=35 000.0 Ω。
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第八节 练习使用多用电表
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4.图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。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G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。
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第八节 练习使用多用电表
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(1)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时B端是与“1”相连,多用电表为直流电流2.5 mA挡,则读数为 。若此时B端是与“3”相连,多用电表
为欧姆×100 Ω挡,则读数为 。若此时B端是与“5”相连,多用电表为直流电压5 V挡,则读数为 。(结果均保留三位有效数字)
1.47 mA
1.10×103 Ω
2.95 V
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第八节 练习使用多用电表
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B端是与“1”相连,多用电表为直流电流2.5 mA挡,则读数为1.47 mA。若此时B端是与“3”相连,多用电表为欧姆×100 Ω挡,则读数为1.10×103 Ω。若此时B端是与“5”相连,多用电表为直流电压5 V挡,则读数为2.95 V。
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第八节 练习使用多用电表
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(2)关于R6的使用,下列说法正确的是 (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
B
电阻R6为欧姆挡的调零电阻,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。故选B。
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第八节 练习使用多用电表
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(3)根据题给条件可得R1+R2= Ω,R4= Ω。
由电路结构可得
R1+R2== Ω=160 Ω
R4=-RA=Ω=880 Ω。
160
880
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5.指针式多用电表是实验室中常用的测量仪器。
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第八节 练习使用多用电表
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(1)多用电表未接入电路时,指针如图甲所示,需要调节部件
(选填“A”“B”或“C”),使指针停在电流挡“0”刻度线位置。
多用电表未接入电路时,指针如题图甲所示,需要调节部件A,使指针停在电流挡“0”刻度线位置。
A
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(2)调节好后,将选择开关拨至“50 V”直流电压挡测量电压,指针如图乙中a所示,则读数为 V。
调节好后,将选择开关拨至“50 V”直流电压挡测量电压,指针如题图乙中a所示,则读数为22.0 V。
22.0
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(3)使用多用电表测电阻时,将选择开关旋转到“×10”挡,进行欧姆调零,然后将两表笔接待测电阻两端,指针如图乙中b所示。为了得到比较淮确的测量结果,请选出需要的步骤,操作正确顺序是 。
①进行欧姆调零
②将选择开关旋转到“×100”挡
③将选择开关旋转到“×1”挡
④测量完毕后将选择开关拨至“OFF”挡
⑤再将待测电阻接到两表笔之间测量其阻值
②①⑤④
答案
.
.
.
.
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第八节 练习使用多用电表
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使用多用电表测电阻时,将选择开关旋转到“×10”挡,进行欧姆调零,然后将两表笔接待测电阻两端,指针如题图乙中b所示,则指针偏角过小,即挡位选择过低,则为了得到比较淮确的测量结果需要换更高的挡位,然后调零,再进行测量,最后整理仪器,即操作正确顺序是②①⑤④。
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第八节 练习使用多用电表
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(4)某同学练习使用多用电表,下列四幅图选择开关均已旋转到合适挡位,下列操作正确的是 。
B
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第八节 练习使用多用电表
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A.甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压
B.乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流
C.丙图是用多用电表欧姆挡测量小灯泡的电阻
D.丁图是用多用电表欧姆挡测量二极管的反向电阻
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第八节 练习使用多用电表
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甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压,红表笔应该接小灯泡的左端,选项A错误;乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流,红表笔接正极,选项B正确;丙图是用多用电表欧姆挡测量小灯泡的电阻,应该把小灯泡从电路中断开,选项C错误;丁图是用多用电表欧姆挡测量二极管的反向电阻,红表笔应该接二极管的正极,选项D错误。故选B。
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第八节 练习使用多用电表
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6.如图甲是多用电表简化电路图,电流计满偏电流0.5 mA、内阻20 Ω;电池电动势1.5 V、内阻可忽略;电阻R1阻值20 Ω,R3阻值24 990 Ω。
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第八节 练习使用多用电表
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(1)A插孔应接 (选填“红”或“黑”)表笔。
从题图甲可以看出,欧姆表的内接电源上端为负,再加上电流必须从G表的红接线柱流进,从黑接线柱流出,所以A插孔要接红接线柱。
红
解析
答案
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第八节 练习使用多用电表
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(2)若指针指在图乙中所示位置,选择开关接1时其读数为
;选择开关接3时其读数为 。
选择开关接1时,是电流表,其量程I=Ig+Ig=1 mA,从题图乙所指的数可以读出电流为0.69 mA,选择开关接3时,是电压表,量程U=Ug+2IgR3=25 V,结合题图乙指针可以确定此时电压为17.2 V。
0.69 mA
17.2 V
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第八节 练习使用多用电表
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(3)测量电阻时,需先进行欧姆调零,此时应将R2的阻值调整为 Ω。
调节调零电阻使电流表G满偏,此时通过电源的电流为2Ig,则调零电阻的阻值R2==1 490 Ω。
1 490
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第八节 练习使用多用电表
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7.(2022湖南卷)小梦同学自制了一个两挡位(“×1”“×10”)的欧姆表,其内部结构如图所示,R0为调零电阻(最大阻值为R0m),Rs、Rm、Rn为定值电阻(Rs+R0m<Rm<Rn),电流计G的内阻为RG(Rs≤RG)。用此欧姆表测量一待测电阻的阻值,回答下列问题:
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第八节 练习使用多用电表
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(1)短接①②,将单刀双掷开关S与m接通,电流计G示数为Im;保持电阻R0滑片位置不变,将单刀双掷开关S与n接通,电流计G示数变为In,则Im (选填“大于”或“小于”)In。
①根据题意可知Rm<Rn,所以开关拨向m时电路的总电阻小于开关拨向n时电路的总电阻,电源电动势E不变,根据I=可知Im>In。
大于
解析
答案
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(2)将单刀双掷开关S与n接通,此时欧姆表的挡位为 .
(选填“×1”或“×10”)。
当开关S拨向n时,全电路的总电阻较大,中值电阻较大,能够接入待测电阻的阻值也更大,所以开关S拨向n时对应欧姆表的挡位倍率较大,即“×10”。
×10
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答案
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(3)若从“×1”挡位换成“×10”挡位,调整欧姆零点(欧姆零点在电流计G满偏刻度处)时,调零电阻R0的滑片应该 .
(选填“向上”或“向下”)调节。
从“×1”挡位换成“×10”挡位,即开关S从m拨向n,全电路电阻增大,干路电流减小,①②短接时,为了使电流表满偏,则需要增大通过电流计G所在支路的电流,所以需要将R0的滑片向上调节。
向上
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(4)在“×10”挡位调整欧姆零点后,在①②间接入阻值为100 Ω的定值电阻R1,稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的;取走R1,在①②间接入待测电阻Rx,稳定后电流计G的指针偏转到满偏刻度的,则Rx= Ω。
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在“×10”挡位,电路图结构简化如图,
第一次,当①②短接,全电路的总电阻
R=Rn+,
通过干路的电流I=,
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电流表满偏,根据并联电路中电流之比等于电阻反比可知
。
第二次,①②之间接入R1=100 Ω,全电路总电阻为R+R1,通过干路的电流
I1=,
电流表偏转了量程的,则
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。
结合第一次和第二次解得
R=2R1=200 Ω。
第三次,①②之间接入Rx,全电路总电阻为Rx+R1,通过干路的电流
Ix=,
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电流表偏转了量程的,则
。
结合第二次和第三次,解得
Rx=R+2R1=400 Ω。
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