第十章　第55课时　实验十三：用多用电表测量电学中的物理量 讲义 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习教案聚焦“用多用电表测量电学量”实验专题，涵盖电阻表构造原理、多用电表测电压电流电阻、二极管正负极判断及电路故障分析等核心考点，按“原理-操作-应用”逻辑层次展开。通过考点梳理构建知识网络，方法指导明确操作规范，真题讲解剖析高考命题规律，分层练习巩固重难点，形成系统复习闭环。 资料以科学思维和科学探究为导向，创新采用“原理推导-实验模拟-误差分析”教学模式。例如在电阻表原理教学中，引导学生基于闭合电路欧姆定律推导电流与电阻关系，建构非线性刻度模型，培养模型建构能力。设置从基础操作到综合故障分析的梯度训练，配合高考真题即时反馈，助力学生高效掌握实验技能，为教师精准把控复习进度提供实用教学资源。

第55课时　实验十三：用多用电表测量电学中的物理量 目标要求　1.了解电阻表的构造和工作原理。2.会用多用电表测量电压、电流。3.会测量定值电阻和判断二极管的正负极。4.会用多用电表进行简单的电路故障分析。 考点一　电阻表的构造及原理 1.结构及原理 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=，此时指针指在满偏电流Ig处(电阻表内阻RΩ=Rg+r+R) 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 刻度特点 表头电流满偏Ig处，对应电阻表零刻度(最右侧) 表头电流I=0处，对应电阻表∞刻度(最左侧) 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.(1)黑表笔与电源的正极连接，红表笔与电源的负极连接，电流方向为“红进黑出”。 (2)当多用电表指针指在表盘中央时=，故中值电阻R中=RΩ。 例1　(2025·广西卷·11)某小组将电流表改装成欧姆表，所用器材有电源(电动势E=1.5 V，内阻不计)，电流表(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。  答案　(1)短接　100　14.4　(2)10 解析　(1)测电阻之前需要进行欧姆调零，应先将红黑表笔短接，即题图中的A、B短接； 再调节滑动变阻器，使电流表指针调到电流表G满偏的状态，即让G表示数为100 μA； 因为电源内阻不计，调零过程中根据闭合电路欧姆定律可知Ig==100×10-6 A 解得R=-Rg-R0=14.4 kΩ (2)当电流表的示数是60 μA时， 根据I=，R内= 代入数据可得 Rx=-R内=-= Ω-15 000 Ω =10 000 Ω=10 kΩ。 考点二　多用电表及其使用 1.认识多用电表 (1)多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等物理量，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。 (3)多用电表面板上还有：电阻表的欧姆调零旋钮(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(红表笔插入“+”插孔，黑表笔插入“-”插孔)。 (4)多用电表原理图 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直流电压挡，测小灯泡两端的电压。红表笔接电势高(选填“高”或“低”)的点。 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。此时电流从红表笔流入电表。 3.用多用电表测定值电阻的阻值 (1)测量步骤 ①估测待测电阻阻值，选择适当倍率的电阻挡。 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“OFF”挡，长期不用应取出电池。 (2)注意事项 ①区分“机械零点”与“欧姆零点”。机械零点是使指针指到表盘刻度左侧的“0”位置，机械调零对应的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是使指针指到刻度盘右侧的“0”位置，欧姆调零对应的是欧姆调零旋钮。 ②使指针指在中值附近，否则换挡。 ③测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。 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电源断开。 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很小，当给二极管加反向电压时电阻很大。 (2)用电阻挡判断二极管的正负极 将多用电表电阻挡调零之后与二极管两端连接，若多用电表指针偏角很大，则黑表笔接触二极管的正极，红表笔接触二极管的负极(如图甲)；若多用电表指针偏角很小，则黑表笔接触二极管的负极，红表笔接触二极管的正极(如图乙)。 5.用多用电表探索黑箱内的电学元件 探究项目 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 电阻挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 电阻挡 黑接正、红接负时示数很小，黑接负、红接正时示数很大 电容器 电阻挡 指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢 例2　(2025·江苏盐城市二模)多倍率电阻表的内部示意图如图甲所示，该表有“×1”“×10”两个倍率。已知电源电动势E=1.5 V，表头允许通过的电流最大值Ig=100 μA，内阻Rg=270 Ω。现用该表测量一个阻值约为30 Ω的定值电阻Rx。 (1)图甲中a表笔为　　　　　(选填“红表笔”或“黑表笔”)，要测量Rx，开关c应与　　　　　　(选填“d”或“e”)相连，测量Rx时指针位置如图乙所示，电阻表的读数为　　　　　　 Ω。  (2)若c与e相连，图乙中电阻表盘的中间示数为“15”，则图甲中R1+R2=　　　　　　 Ω(结果保留3位有效数字)。  (3)电阻表电源经久未换，仍然能调零。测量后发现其电动势小于1.5 V，其内阻变大，在正确的操作下，Rx的测量值相较于真实值　　　　　　(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)，判断的理由　　　　　　。  答案　(1)黑表笔　d　32　(2)2.73　(3)偏大　见解析 解析　(1)电流总是从黑表笔流出电表，所以题图甲中a表笔为黑表笔；开关接e时电阻表内阻大，量程大，对应“×10”倍率，测量接近150 Ω的电阻比较准确；开关接d时电阻表内阻小，量程小，对应“×1”倍率，测量接近15 Ω的电阻比较准确；待测电阻约为30 Ω，故开关c应与d相连。电阻表的读数为Rx=32×1 Ω=32 Ω。 (2)若c与e相连，对应“×10”倍率，电阻表盘的中间示数为“15”， 则电阻表的内阻为R内=15×10 Ω=150 Ω 电阻表的最大电流Im==0.01 A， 则R1+R2=≈2.73 Ω (3)在正确的操作下，Rx的测量值相较于真实值偏大，原因如下。 电阻表的内阻R内=， 以本实验的电阻表为例，电阻表能调零，表明电阻表的最大电流Im不变，若电动势从1.5 V降低到1.4 V，电阻表的内阻从15 Ω降低到14 Ω，电阻表表盘的中值电阻应该将15 Ω修改为14 Ω，由于表盘没有随电动势修改，则电阻表的读数偏大。 例3　(2025·陕晋青宁卷·12)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表(表头)改装而成的，与电源及相关元器件组装后可构成多功能、多量程的多用电表。 (1)某同学使用多用电表正确测量了一个15.0 Ω 的电阻后，需要继续测量一个阻值大约是15 kΩ的电阻。在用红、黑表笔接触这个电阻两端之前，请选出以下必要的操作步骤并排序： ①把选择开关旋转到“×100”位置。 ②把选择开关旋转到“×1 k”位置。 ③将红表笔和黑表笔接触。 ④调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。 下列选项中正确的是　　　　　　(单选，填正确答案标号)。  A.①③④ B.②③④ C.②④③ D.①④③ (2)若将一个内阻为20 Ω、满偏电流为1 mA的表头改装为量程0~2 V的电压表，需要　　　　　　(填“串联”或“并联”)一个　　　　　　 Ω的电阻。  (3)如图，某同学为探究由一个直流电源E、一个电容器C、一个电阻RA及一个电阻RB(RA>RB)组成的串联电路中各元器件的位置，利用改装好的电压表分别测量各接线柱之间的电压，测得数据如表： 接线柱 1和2 2和3 3和4 1和4 2和4 1和3 U/V 0 1.53 0 0.56 1.05 0.66 根据以上数据可判断，直流电源E处于　　　　　　之间，电容器C处于　　　　　　之间，电阻RA处于　　　　　　之间(填“1和2”“2和3”“3和4”或“1和4”)。  答案　(1)B　(2)串联　1 980　(3)2和3　1和4　1和2 解析　(1)要测量阻值约为15 kΩ的电阻，需要选择电阻“×1 k”挡。把选择开关旋转到“×1 k”位置后，将红表笔和黑表笔短接，然后调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆零点。故选B。 (2)将表头改装为电压表需要串联一个电阻，串联电阻的阻值为R=-Rg= Ω-20 Ω=1 980 Ω。 (3)用电压表进行测量，电源两端电压最大，可知直流电源E处于2和3之间；接1和2、3和4时电压表示数为0，则1和2、3和4之间为电阻，接1和4时电压表有示数，电容器在1和4之间；接1和3时电压表示数比接2和4时小，则1和2之间的电阻阻值比3和4之间的大，即1和2之间电阻为RA，3和4之间电阻为RB。 考点三　电路故障检测 1.电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与多用电表串联的部分电路断路。 2.电压挡检测：将多用电表与部分电路并联， (1)若示数为零，由于有多种可能原因，故无法做出具体判断； (2)若示数等于电动势，说明该部分电路中有断路处，进一步缩小并联范围可以找出断路的位置。 3.电阻挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间， (1)若电阻无穷大，说明此元件断路； (2)若电阻为零，说明此元件短路。 例4　多用电表可以用来测电压、测电流、测电阻、检验二极管的导电性能，还可以探究故障电路。 (1)某同学发现如图甲所示的实验电路不能正常工作。某同学为排查电路故障，他将滑动变阻器滑片滑到最右端，闭合开关S，用多用电表测量各点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至　　　(填“A”“B”“C”或“D”)，用正确的测量方法得到Uab=Ubc=Uce=0，Uef=6 V，已知只有一处故障，则下列说法正确的是　　　　。  A.可能是R0断路 B.可能是R0短路 C.可能是R断路 D.可能是R短路 (2)为进一步判断电路故障的性质，他断开开关S后，将选择开关置于电阻挡的“×1”挡，分别将红、黑表笔接c、e端时，指针指在如图丙所示的位置，则该电阻为　　　　　 Ω，他将红、黑表笔接e、f端时，指针　　　　　(填“几乎不偏转”或“偏转很大”)，因此电路故障为　　　　　。  答案　(1)C　BC　(2)18　几乎不偏转　R断路 解析　(1)选择开关应置于直流电压挡测电压，故选择开关应置于C； 若R0断路，则Uce≠0，故A错误； 若R0短路，Uab=Ubc=Uce=0，电压全加在ef间，故B正确； 若R断路，则Uef为电源电动势，故C正确； 若R短路，则Uef=0，故D错误。 (2)指针读数为18 Ω，R0没有短路，因此是R断路，测其电阻时多用电表几乎不偏转。 课时精练 [分值：46分] 1.(10分)(2025·江苏扬州市检测)为了研究某导线的特性，某同学所做部分实验如下： (1)(2分)用螺旋测微器测出待测导线的直径，如图甲所示，则螺旋测微器的读数为　　　　　　 mm；  (2)(4分)用多用电表直接测量一段导线的阻值，选用“×10”倍率的电阻挡测量，发现指针偏转角度太大，因此需选择　　　　　　倍率的电阻挡(选填“×1”或“×100”)，欧姆调零后再进行测量，示数如图乙所示，则测量值为　　　　　　 Ω；  (3)(4分)另取一段同样材料的导线，进一步研究该材料的特性，得到电阻R随电压U变化图像如图丙所示，则由图像可知，该材料在不加电压时的电阻为　　　　　　 Ω；当所加电压为3.00 V时，材料实际消耗的电功率为　　　　　　 W。(结果保留2位有效数字)  答案　(1)1.730　(2)×1　22　(3)1.5　0.78 解析　(1)由题图甲可知，螺旋测微器的示数为 d=1.5 mm+23.0×0.01 mm=1.730 mm； (2)指针角度偏转太大，则说明示数太小，阻值太小，应换用小倍率挡位，故选用×1挡；由题图乙可知， 电阻值为22×1=22 Ω； (3)由题图丙可知，不加电压时，电阻为1.5 Ω；所加电压为3 V时，电阻为11.5 Ω； 则功率P== W≈0.78 W 2.(10分)(2025·江苏淮阴市二模)在练习使用多用电表的实验中： (1)(2分)一多用电表的电阻挡有四个倍率，分别是“×1”、“×10”、“×100”、“×1 k”，用“×100”挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到　　　　　　挡。  (2)(2分)重新测量后，指针位于如图甲所示位置，被测电阻的测量值为　　　　 kΩ(保留2位有效数字)。  (3)(2分)如图乙所示为电阻表某倍率的内部结构示意图，已知电流计的量程为Ig=100 μA，内阻为Rg，定值电阻R0=，电池电动势为E=4.5 V，R为调零电阻，则表盘上30 μA刻度线对应的电阻值是　　　　　　 kΩ(保留2位有效数字)。  (4)(4分)当图乙所示电阻表的电池的电动势下降到4.2 V、内阻增加了5 Ω时仍可调零，调零后，调零电阻R的阻值将变　　　(填“大”或“小”)，若测得某电阻为30 kΩ，则这个电阻的真实值为　　　　 kΩ。  答案　(1)×1 k　(2)17　(3)35　(4)小　28 解析　(1)根据题意可知，用“×100”挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，说明待测电阻较大，为了较准确地进行测量，应换到“×1 k”挡。 (2)由题图甲可知，被测电阻的测量值为 17×1 kΩ=17 kΩ (3)根据题意可知，当电流计满偏时，流过电源的电流为3Ig，由闭合回路欧姆定律可得， 电阻表内阻为R内==15 kΩ 则表盘上30 μA刻度线对应的电阻值是 Rx=-R内=35 kΩ (4)根据题意可知，电池的电动势下降到4.2 V， 则电阻表内阻为R内'==14 kΩ， 内阻增加了5 Ω时仍可调零，则调零电阻R的阻值将变小。若测得某电阻为30 kΩ， 电池电动势为E=4.5 V， 电阻表内阻为15 kΩ， 则电流计的电流为I1=×= μA， 电动势下降到4.2 V，电阻表内阻为14 kΩ， 则这个电阻的真实值为R真=-R内'=28 kΩ 3.(10分)(2025·安徽卷·12)某同学设计了一个具有两种挡位(“×1”挡和“×10”挡)的欧姆表，其内部电路如图甲所示。电源为电池组(电动势E的标称值为3.0 V，内阻r未知)，电流表G(表头)的满偏电流Ig=20 mA，内阻Rg=45 Ω，定值电阻R0=5 Ω，滑动变阻器R的最大阻值为200 Ω。设计后表盘如图乙所示，中间刻度值为“15”。 (1)(4分)测量前，要进行欧姆调零：将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合开关S1、S2，此时欧姆表处于“×1”挡，将红表笔与黑表笔　　　　　　，调节滑动变阻器的阻值，使指针指向　　　　　　(选填“0”或“∞”)刻度位置。  (2)(4分)用该欧姆表对阻值为150 Ω的标准电阻进行试测，为减小测量误差，应选用欧姆表的　　　　　　(选填“×1”或“×10”)挡。进行欧姆调零后，将电阻接在两表笔间，指针指向图乙中的虚线位置，则该电阻的测量值为　　　　　　 Ω。  (3)(2分)该同学猜想造成上述误差的原因是电源电动势的实际值与标称值不一致。为了测出电源电动势，该同学先将电阻箱以最大阻值(9 999 Ω)接在两表笔间，接着闭合S1、断开S2，将滑动变阻器的阻值调到零，再调节电阻箱的阻值。当电阻箱的阻值调为228 Ω时，指针指向“15”刻度位置(即电路中的电流为10 mA)；当电阻箱的阻值调为88 Ω时，指针指向“0”刻度位置(即电路中的电流为20 mA)。由测量数据计算出电源电动势为　　　　　　 V(结果保留2位有效数字)。  答案　(1)短接　0　(2)×10　160　(3)2.8 解析　(1)测量前，要进行欧姆调零：将滑动变阻器的阻值调至最大，闭合开关S1、S2，此时欧姆表处于“×1”挡，将红表笔与黑表笔短接，调节滑动变阻器的阻值，使指针指向0刻度位置。 (2)用该欧姆表对阻值为150 Ω的标准电阻进行试测，为减小测量误差，应选用欧姆表的“×10”挡；进行欧姆调零后，将电阻接在两表笔间，指针指向题图乙中的虚线位置，则该电阻的测量值为16×10 Ω=160 Ω。 (3)根据闭合电路欧姆定律E=I1(r+Rg+R箱)，E=Ig(r+Rg+R箱') 联立可得r=7 Ω，E=2.8 V。 4.(8分)(2022·河北卷·12)某物理兴趣小组利用废弃电饭煲的部分器材自制简易电饭煲，设计电路如图甲所示。选用的器材有：限温开关S1(手动将其按下，开始持续加热煮饭，当锅内温度高于103 ℃时自动断开，之后不能自动闭合)；保温开关S2(当锅内温度高于80 ℃时自动断开，温度低于70 ℃时自动闭合)；电饭煲的框架(结构如图乙所示)。自备元件有：加热电阻丝R(阻值为60 Ω，用于加热煮饭)；限流电阻R1和R2(阻值均为1 kΩ)；指示灯L1和L2(2.5 V，0.6 W，当电流低于30 mA时可视为熄灭)；保险丝T。 (1)(2分)按照兴趣小组设计的电路，下列说法正确的是　　　　　。  A.按下S1，L1和L2均发光 B.当锅内温度高于103 ℃时，S1自动断开，L1和L2均发光 C.保温过程中，S2自动在闭合、断开状态之间交替切换 D.当锅内温度低于70 ℃时，S2自动闭合，L1发光，L2熄灭 (2)(6分)简易电饭煲制作完成后，试用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常。在不增加元件的前提下，断开电源，使用多用电表判断发生故障的元件。下列操作步骤的正确顺序是　　　　　　(填写各步骤前的字母)。  A.将选择开关旋转到“×100”位置 B.将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点 C.调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度 D.测量指示灯L1两端的阻值 E.将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡 操作时，将多用电表两表笔与L1两端接触，若指针如图丙所示，可判断是　　　　　　断路损坏；若指针如图丁所示，可判断是　　　　　　断路损坏。(用电路中的元件符号表示)  答案　(1)CD　(2)CABDE　L1　R1 解析　(1)按下S1后L2支路被短路，则L2不会发光，A错误；当锅内温度高于103 ℃时，S1断开，而要温度降到70 ℃以下时S2才会闭合，则此时L2可能发光，此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，并联的整体再和L2、R2串联，RL≈10.42 Ω， 则回路中并联部分的电阻R并≈56.64 Ω 则回路总电阻R总=1 067.06 Ω 则回路总电流I总=≈0.21 A 则L2一定发光，此时并联的整体的电压为 U并=I总R并≈11.89 V 则流过L1的电流为 IL1== A≈0.012 A 流过L1的电流小于30 mA，则L1熄灭，B错误；由题知，S2在锅内温度高于80 ℃时自动断开，锅内温度降到70 ℃以下时S2自动闭合，C正确；当锅内温度低于70 ℃时，S2自动闭合，L2支路被短路，则L2不会发光，此时电路中R与R1和L1的串联部分并联，则此时流过L1的电流为 IL1'== A≈0.218 A， 此时流过L1的电流大于30 mA，则L1发光，D正确。 (2)多用电表的操作步骤为：调整“指针定位螺丝”，使指针指到零刻度——机械调零；将选择开关旋转到“×100”位置——选挡；将两支表笔直接接触，调节“欧姆调零旋钮”，使指针指向欧姆零点——欧姆调零；测量指示灯L1两端的阻值——测量；将选择开关置于OFF位置或交流电压最高挡——关闭多用电表。故正确顺序为CABDE。 由于使用时L1始终不亮，但加热和保温功能均正常，则说明R、L2、R2、T均正常，若指针如题图丙所示，可看出L1两端有1 100 Ω左右的电阻，则说明L1始终不亮的原因是L1断路损坏； 若指针如题图丁所示，可看出欧姆表的示数几乎为零，但由于RL=10.42 Ω，此时选用的是“×100”挡，则说明灯泡L1正常，则说明L1始终不亮的原因是R1断路损坏。 5.(8分)多用电表是电学实验中的常用仪器，它不仅可以当作测量仪器测量电压、电流、电阻，还可以用来检测电路故障、探索黑箱。 (1)(6分)利用图甲所示电路测量电源电动势和内电阻，正确连接电路，闭合开关，观测到电压表指针发生偏转，而电流表指针不动，移动滑动变阻器滑片，电流表指针读数始终为零。不断开电路的情况下，使用多用电表检查电路故障，应将多用电表旋钮拨到　　　　　(选填“电阻”“直流电流”“直流电压”或“交流电压”)挡，在a、e间检测，当检查滑动变阻器时，应将红表笔与　　　　(选填“c”或“d”)接线柱接触，若此时多用电表指针发生偏转，电路故障应是滑动变阻器　　　　(选填“短路”或“断路”)；  (2)(2分)图乙所示黑盒子有三个接线柱，用多用电表电阻挡探究其内部电路结构。当黑、红表笔分别接触1、2时电表指针发生瞬间偏转后又归零；当黑、红表笔分别接触2、3时电表指针稳定在某位置；当红、黑表笔分别接触2、3时电表指针不偏转；则黑盒内电路可能是下列选项中的　　　　。  答案　(1)直流电压　c　断路　(2)A 解析　(1)使用多用电表检查电路故障，应将多用电表旋钮拨到直流电压挡，在a、e间检测，当检查滑动变阻器时，根据“红进黑出”，则应将红表笔与c接线柱接触，若此时多用电表指针发生偏转，电路故障应是滑动变阻器断路； (2)当黑、红表笔分别接触1、2时，电表指针发生瞬间偏转后又归零，说明1、2间有电容器，电容器进行短暂充电后电路断开，电表指针不会发生稳定的偏转角度；当黑、红表笔分别接触2、3时电表指针稳定在某位置，说明2、3之间有固定的电阻；当红、黑表笔分别接触2、3时电表指针不偏转，属于截断状态，说明2、3间有二极管且加上了反向电压。故电路可能为A。 学科网（北京）股份有限公司 $