10.6　实验十三：用多用电表测量电学中的物理量 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“用多用电表测量电学物理量”实验专题，覆盖多用电表构造原理、电压电流电阻测量、二极管特性及黑箱元件探测等高考核心考点，依据高考评价体系分析读数规范、操作步骤、黑箱探究等高频考查维度，归纳选择、实验题型的命题规律，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+素养培养+技巧提炼”，如典例1通过电阻测量步骤（调零、选挡、读数）和误差分析（电池老化影响），培养科学思维与科学探究素养，提炼“欧姆挡调零三步法”“黑箱元件判断流程”，助力学生掌握实验题答题技巧，教师可依托此课件系统规划复习，提升备考效率。

第51课时　实验十三:用多用电表测量电学中的物理量 学习目标:1.了解多用电表的构造和工作原理。 2.会用多用电表测量电压、电流、电阻以及二极管等。 1.认识多用电表 (1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等,并且每一种测量项目都有几个量程。 (2)外形如图所示:上半部分为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度;下半部分为选择开关,它的四周刻有各种测量项目和量程。 多用电表面板上还有:欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处)、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置)、表笔的正、负插孔(　　　　表笔插入“+”插孔,　　　　表笔插入“-”插孔)。  红 黑 2.用多用电表测量小灯泡的电压和电流 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　　 　　挡,测小灯泡两端的电压。红表笔接电势　　　　(填“高”或“低”)的点。  甲 乙 按如图乙所示的电路图连好电路,将选择开关置于　　 　　挡,测量通过小灯泡的电流。此时电流从　　　　色表笔流入电表。  直流电压 高 直流电流 红 3.用多用电表测定值电阻的阻值 (1)原理 电路图       I与Rx 的对应 关系 相当于待测电阻Rx=0,调节R使I=Ig=,此时指针指在Ig处 相当于待测电阻Rx=∞,此时I=0,指针不偏转 待测电阻为Rx,I=,指针指到某确定位置,此时Rx=-RΩ。(RΩ=Rg+r+R) 刻度 特点 表头电流满偏Ig处,对应欧姆表零刻度(右侧) 表头电流I=0处,对应欧姆表∞刻度(左侧) 表头电流I与电阻Rx一一对应,但不是线性关系,表盘刻度不均匀 (2)注意:①黑表笔与电表内部电源的正极连接,红表笔与电表内部电源的负极连接,电流方向为“红进黑出”。 ②当多用电表指针指在中央时,由,知中值电阻R中=RΩ。 (3)测量步骤 ①估测待测电阻阻值,选择合适的量程。 ②欧姆调零。 ③将被测电阻接在红黑表笔之间。 ④读数:指针示数乘以倍率。 ⑤使用完毕:选择开关置于　　 　　,长期不用应取出电池。  “OFF”挡 4.用多用电表测二极管的正、反向电阻 (1)认识二极管:晶体二极管由半导体材料制成,它的符号如图所示,左端为正极,右端为负极。 特点:当给二极管加正向电压时电阻　　　　,当给二极管加反向电压时电阻　　　　。  很小 很大 (2)用欧姆挡判断二极管的正负极 将多用电表欧姆挡调零之后,若多用电表指针偏角很大,则黑表笔接触二极管的　　　　极,红表笔接触二极管的　　　　极(如图甲);若多用电表指针偏角很小,则黑表笔接触二极管的　　　　极,红表笔接触二极管的 　　　　极(如图乙)。  甲 乙 正 负 负 正 5.探索黑箱内的电学元件 项目 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 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 欧姆挡 正接时示数很小,反接时示数很大 命题分析 1.考读数:电压、电流、电阻挡的读数。 2.考使用:欧姆表选挡、调零、规范操作等。 3.考黑箱:多用电表探测黑箱内的元件。 注意事项 1.区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是表盘刻度　　　　侧的“0”位置,机械调零对应的是表盘下边中间的指针定位螺丝;欧姆零点是指刻度盘　　　　侧的“0”位置,欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮。  2.使指针指在中间附近,否则换挡。 3.测电阻时每换一次挡必须重新　　　 　。  4.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　　　　断开。  左 右 欧姆调零 电源 偶然误差 1.估读时易带来误差。 2.表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。 系统误差 1.电池用旧后,电动势会减小,内阻会变大,导致电阻测量值偏大,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、电压值均小于真实值。 考点一　教材原型实验 典例1　(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。 ①旋动部件　　　　,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　　　　。使指针对准电阻的 　　　　(选填“0刻线”或“∞刻线”)。  S T 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小,为了得到比较准确的待测量结果,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 (2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,下列说法正确的是　　　　。  A.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏小 B.测量时发现指针偏离中央刻度过大,则必需减小倍率,重新调零后再进行测量 C.选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值等于2 500 Ω D.欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将偏大 AD 解析 (1)①电表使用前要调节指针定位螺丝,使指针指在电流的0刻线位置,故调节部件S; ③欧姆表测量前要进行欧姆调零,故调节部件T(欧姆调零旋钮)使指针指向电阻0刻线; ④指针偏转角度过小,说明电阻偏大,故需选择较大的倍率,每次换挡要重新调零然后测量电阻,故步骤为A、D、C。 (2)双手捏住两表笔金属杆,人体与电阻并联,总电阻减小,测量值偏小,故A正确;测量时若发现指针向右偏离中央刻度过大,则必须减小倍率,若向左偏离中央刻度过大,则必须增大倍率,重新调零后再进行测量,故B错误;欧姆表刻度是左密右疏,选择“×100”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值小于2 500 Ω,大于2 000 Ω,故C错误;欧姆表内的电池使用时间太长,电动势减小,内阻增大,欧姆调零时,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流的示数体现出来的,由I=,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左,欧姆表的示数偏大,故D正确。 典例2　如图甲为某多用电表原理图的一部分,其中所用电源电动势E=3 V,内阻r=1 Ω,表头G满偏电流Ig=2 mA,内阻Rg=100 Ω。3个挡位分别为×1挡位、×10挡位、×100挡位,且定值电阻阻值R1<R2<Rg。 甲 (1)红表笔为　　　　(选填“A”或“B”)。  (2)某同学要测量一个电阻的阻值(约为1 000 Ω),实验步骤如下: ①选择挡位　　　　(选填“×1”“×10”或“×100”),将红黑表笔短接,进行欧姆调零。  ②将红黑表笔接在待测电阻两端,测量电阻阻值,如图乙所示,则该电阻的阻值为　　　　Ω。 乙 A ×100 1 100 (3)电阻R1=　　　　Ω(结果保留两位有效数字)。  (4)该同学实验时,由于电池使用时间过长会导致测量结果出现偏差。经测量知该电池的电动势为2.7 V,内阻为5 Ω。则第(2)问中电阻的真实值为 　　　　Ω。  1.0 990 解析 (1)红表笔与内部电源的负极连接,即红表笔为A。 (2)①要测量一个阻值约为1 000 Ω的电阻,选择挡位“×100”,将红黑表笔短接,进行欧姆调零; ②该电阻的阻值为11×100 Ω=1 100 Ω。　 (3)当题图甲中开关接空位置时,因此时内阻R内= Ω=1 500 Ω,即此时的挡位应该是×100挡,因R1<R2<Rg,可知接R1时欧姆挡对应×1挡,此时欧姆表内阻应该为15 Ω,根据R内1==15 Ω,可得Ig'=0.2 A,由Ig'=Ig+,可得R1≈1.0 Ω。 (4)设电阻真实值为R,则当电源的电动势为3 V,内阻为1 Ω时I=,其中Ig=,则当电源的电动势为2.7 V,内阻为5 Ω时I=,其中Ig=,其中的R测=1 100 Ω,解得R=990 Ω。 研考点·精准突破 典例3　小明同学通过实验探究多用电表欧姆挡的工作原理。 (1)小明同学利用自己所学物理知识,自制了一个欧姆表,他采用的内部等效电路图为甲图中的　　　　,表笔a为　　　　(选填“红”或“黑”)色。  甲 C 红 (2)已知G表的满偏电流为6 mA,制作好欧姆表后,小明同学对欧姆表进行欧姆调零,他将上图中欧姆表的红黑表笔短接,G表指针位置如图乙,调节欧姆调零旋钮,使G表指针指在　　　　(选填“0刻度”或“满偏”)位置,即完成欧姆调零。用此欧姆表粗测某电阻的阻值,当用“×10”挡时发现指针偏转角度过大,应该换用　　　　(选填“×1”或“×100”)挡,并重新欧姆调零后进行测量。  乙 满偏 ×1 (3)经欧姆调零后,小明同学打算测量此欧姆表的电动势和内阻,他找到5个规格相同的标准电阻R=50.0 Ω,他将n个(n=1,2,3,4,5)电阻串联后先后接在该欧姆表的红黑表笔之间,记下串联电阻的个数n和对应电流表的读数In。根据所得数据做出-n图像,如图丙所示,可求得欧姆表中电源的电动势为 　　　　V,该欧姆表的内阻为　　　　Ω(结果保留三位有效数字)。  丙 1.58 265 (4)小明同学发现该欧姆表使用一段时间后,电源电动势减少,内阻增加,但仍然能欧姆调零,结合上述分析,则调零后用该表测量的电阻的测量值 　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。  大于 解析 (1)根据欧姆表的原理可知其内部有电源,有滑动变阻器调节其内阻,并且黑表笔接电源的正极,红表笔接电源的负极。故选C。 (2)可以通过调节滑动变阻器使电流表满偏,令指针指在电流表的满偏电流刻度处,进行调零;用“×10”挡时发现指针偏转角度过大,示数较小,说明倍率挡选择过高,他应该换用“×1”挡。 (3)根据闭合电路欧姆定律可知E=In(R内+R外),R外=nR,整理得n+R内,由图丙可知 A-1= A-1,=168 A-1,即E=×50.0 V= V ≈1.58 V,R内=168× Ω≈265 Ω。　 (4)当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表得重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内得调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I=,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了。 对点演练　某同学在实验室探究二极管的伏安特性曲线。 (1)为了粗测二极管的正向电阻,该同学将多用电表的选择开关旋转到电阻“×100”挡,当指针偏转角度较大时,红表笔连接的是二极管的　　　　(选填“正”或“负”)极;此时,多用电表的指针如图所示,二极管的正向电阻为 　　　　Ω。  负 600 (2)用伏安法描绘二极管在0~3 V范围内的正向伏安特性曲线,器材如下 电压表V(量程为3.0 V,内阻约为10 kΩ) 电流表A(量程10 mA,内阻约为1.0 Ω) 滑动变阻器R1(总电阻为10 Ω,额定电流为0.1 A) 滑动变阻器R2(总电阻为20 Ω,额定电流为0.5 A) 电源E(电动势6 V,内阻不计) 开关S,导线若干 其中,滑动变阻器应该选　　　　(选填“R1”或“R2”),利用如图所示的器材符号,画出实验电路原理图。  R2 (3)二极管的正向电压伏安特性曲线如图丙所示,现将两个相同的二极管串联在电路中,如图丁所示。已知电阻R1=R2=1 kΩ,电源的电动势E=6 V(内阻不计),通过二极管D的电流为　　　　mA,电阻R1消耗的功率为 　　　　mW(结果保留两位有效数字)。  丙 丁 2.0 16 解析 (1)根据多用电表中两表笔电流的流向为“红进黑出”,电阻表指针偏转过大,可知红表笔与二极管的负极相连;此时,多用电表的指针位于6刻度处,二极管的正向电阻为600 Ω; (2)电源电动势为6 V,R1最大电阻为10 Ω,则电流为I==0.6 A超过其额定电流,故滑动变阻器选择R2;设计电路如图: (3)设二极管D两端的管压为UD,流过二极管的 电流为ID。则有2UD=E-R1,代入数据 解得UD与ID的关系为UD=1.5-0.25ID×103,这是 一个在图丙中横轴上截距为1.5,纵轴上截距为 6、斜率为-4的直线方程(称为二极管的负载线), 因管压UD与流过二极管电流ID还受二极管D的 ID-UD特征曲线的限制,因而二极管就工作在负载线与ID-UD特性曲线的相交点P上(如图所示),由此得二极管两端的管压和电流分别为UD=1.0 V, ID=2.0 mA,电阻R1上的电压U1=E-2UD=6 V-2×1 V=4 V,其功率P1==16 mW。 $