内容正文:
第5节 实验:练习使用多用电表
知识点1 欧姆表的原理及应用
1.构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。
外部:接被测电阻Rx。
2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=。
3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。
(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)
(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)
(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
知识点2 多用电表的构造及原理
(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: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(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。
(4)原理图:
知识点3 多用电表的使用
1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。
2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
3.测量小电珠的电压和电流。
(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。
(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。
4.用多用电表测电阻
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。
(2)选择开关置于“Ω”挡的×1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。
(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。
(4)选择开关改置于×100挡,重新进行欧姆调零。
(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。
(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5.注意事项:
(1)红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。
(2)区分“两个零点”: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,调整的是欧姆挡的调零旋钮。
(3)测电阻时:
①待测电阻与电源一定要断开。
②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。
③指针指中值附近较准,否则换挡。
④每换一挡必须重新欧姆调零。
⑤读出示数要乘以倍率。
(4)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。
考向1 欧姆表原理
【例1】1.如图所示,大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表和变阻箱改装而成。已知灵敏电流表的满偏电流为,内阻为,变阻箱接入电路的阻值均为。下列说法正确的是( )
A.甲表是电流表,量程为
B.乙表是电压表,量程为
C.丙电路图表示欧姆表,表笔A是黑表笔
D.丙电路图表示欧姆表,调整挡位后测量不需再进行欧姆调零
【变式】电阻表是在电流表的基础上改装而成的。如图是一个简单的电阻表电路,R1为可调电阻,电源电动势为E.测量电阻之前先把两支表笔直接接触,调节电阻R1使电流表指针指在最大值Ig处。当红、黑表笔之间接有待测电阻时,电流表指针指在Ix处。电阻与电流存在一一对应的关系,待测电阻的阻值Rx=________(用E、Ig、Ix表示)。因此,只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度,指针就能够指示出被测电阻值。改装后,刻度盘上电阻值的刻度________(填“均匀”或“不均匀”)。
考向2 多用表测电阻
【例2】某同学想设计一个测量导体棒电阻率的实验方案,实验室提供的器材有:多用电表、螺旋测微器、游标卡尺。
(1)如图甲,用螺旋测微器测导体棒的直径D为______mm;如图乙用10分度游标卡尺测导体棒的长度l为______mm。
(2)用多用电表粗测导体棒的阻值:
①当用“×10”挡时,正确操作后,发现指针偏转角度过小,该同学应该换用______挡(填“×1”或“×100”);
②换挡后,立即测量,得到导体棒的电阻;
③在②中,操作遗漏的步骤是______,重新正确操作后,表盘示数如图丙所示,则导体棒的阻值约为______Ω。
(3)该同学换用伏安法精确测量得到导体棒的电阻为R,则该导体棒电阻率的表达式ρ=______(用l、D、R表示)。
【变式】图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头的满偏电流为,内阻为。虚线方框内为换挡开关,端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压挡和挡,直流电流挡和挡,欧姆挡。
(1)图(a)中的端与__________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于的使用,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,先将选择开关旋至欧姆挡,然后两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得__________,__________。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时端是与“1”连接的,则多用电表读数为__________;若此时端是与“3”相连的,则读数为__________;若此时端是与“5”相连的,则读数为__________。
考向 3 多用表测电压
【例3】一多用电表的刻度盘上的指针指示如图所示。
(1)当选用“×100”倍率的欧姆挡测电阻时,所测电阻的阻值为____Ω。
(2)当选用量程为0~50 mA的电流挡测量电流时,所测电流为____mA。
(3)当选用量程为0~10 V的电压挡测量电压时,所测电压为____V。
【变式】某实验小组对两节旧干电池进行了实验探究。
用多用电表2.5V挡直接接在其中一节干电池的两端,示数如图甲所示,则该示数为 V,用同样方法测另一节干电池,两次示数也相差无几,小组成员猜测多用电表测量不准,需进一步精测。
考向4 多用表测电流
【例4】.(1)某物理兴趣小组用10分度的游标卡尺和螺旋测微器分别测量某金属圆片的直径和厚度,示数如图甲、乙所示。该游标卡尺读数为__________cm,螺旋测微器读数为__________mm。
(2)图丙为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用“”挡测量电阻,则读数为__________(结果保留2位有效数字)。
②如果是用“直流10mA”挡测量电流,则读数为__________。
【变式】.(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关和两个部件、。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”)。
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、将旋转到电阻挡“”的位置
B、将旋转到电阻挡“”的位置
C、将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
D、将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
(2)如图所示为某多用电表的表盘。测电阻时,若用的是“”挡,则指针所示阻值为____________;测直流电流时,若用的是的量程,则指针所示电流值为____________;测直流电压时,若用的是量程,则指针所示的电压值为____________。
一、单选题
1.如图所示,利用多用电表的欧姆挡测电阻时,指针偏转角度过大,需要进行的操作是( )
A.换更小倍率,重新进行欧姆调零 B.换更小倍率,不再进行欧姆调零
C.换更大倍率,重新进行欧姆调零 D.换更大倍率,不再进行欧姆调零
二、填空题
2.用多用电表(表盘如图)测量一个约为20Ω的电阻的阻值,从下列操作步骤中选出正确的并进行排序,其操作顺序为_________。
A.将选择开关置于“×1”位置
B.将选择开关置于“×10”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读数后随即断开
D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆挡“0”刻度
3.某同学自制了一个“”和“”双倍率的电阻表并用来测电阻,其内部结构如图所示。图中电源的电动势为,表头的满偏电流,内阻。A、B是自制电阻表的两个插孔。
(1)将开关闭合,断开,将红表笔插入________(填“A”或“B”)插孔,黑表笔插入另一插孔,将两表笔短接,调节,使表头指针满偏,此时调好的电阻表内阻为__________。
(2)再将开关闭合,_________(填“需要”或“不需要”)重新欧姆调零,这时电阻表的倍率应是__________(填“”或“”)。
(3)用调好的倍率为“”挡的电阻表测电阻,将被测电阻接在两表笔间,若表头的指针指在满刻度的位置,则被测电阻_____。
三、实验题
4.(1)某同学用实验测定某种材料的电阻率,现有一个用该材料制成的圆柱体,他先用游标卡尺测量圆柱体的直径,读数如图甲所示,该圆柱体直径________mm。之后将圆柱体按乙图接入电路,电流表示数为0.42A,电压表示数为2.20V,则金属圆柱体的电阻测量值为________Ω(结果保留三位有效数字)。用这一电路测出的电阻值比真实值偏________(选填“大”或“小”)。
(2)某物理兴趣小组要测量一未知电阻的阻值。
他们先用多用电表的欧姆挡粗测,现将多用电表的选择开关旋置欧姆挡“”倍率,将红黑表笔与电阻两端直接接触,多用电表的指针指到图1中的位置,此时应将多用电表的选择开关旋至______(填“”或“”)倍率,改变倍率后测量电阻前,他们______(填“需要”或“不需要”)进行欧姆调零,重新测量时,指针指到了图中的位置,则该电阻的阻值约为______(保留整数);
5.(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关和两个部件、。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”)。
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、将旋转到电阻挡“”的位置
B、将旋转到电阻挡“”的位置
C、将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
D、将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
(2)如图所示为某多用电表的表盘。测电阻时,若用的是“”挡,则指针所示阻值为____________;测直流电流时,若用的是的量程,则指针所示电流值为____________;测直流电压时,若用的是量程,则指针所示的电压值为____________。
6.小明通过实验测量某卷导线内芯的电阻率。
(1)用螺旋测微器测导线内芯的直径,图甲中的读数为________mm。
(2)用多用电表“×100”挡测量该卷导线的电阻,指针位于如图乙所示的位置,为了能较准确地测量该电阻,应将选择开关旋转到欧姆挡________(选填“×10”或“×1k”)位置。
(3)用伏安法更精确地测量该卷导线的阻值,并利用实验数据计算电阻率。实验电路如图丙所示,正确操作后,得到多组实验数据,并将数据标记在坐标纸上,如图丁所示,可求得________。(结果保留三位有效数字)
(4)第(3)问中电阻的测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(5)实验中,电源电压恒定,向右移动滑动变阻器滑片,电压表示数增加。小明认为,电压表示数随滑片向右移动的距离均匀增加。你是否同意他的观点?请简要说明理由。
7.某兴趣小组在练习使用多用电表的实验过程中,进行了以下实验。
(1)某同学先是设计了一个只有一种倍率挡位的欧姆表,内部电路为图(a),已知电源电动势V、内阻,灵敏电流计满偏电流,内阻,表盘如图(b),欧姆表表盘中值刻度为“15”。将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零,调零后欧姆表的内阻为________,将定值电阻接入红、黑表笔间,发现指针的偏转角度如图(b)所示。
(2)该同学重新改装了该欧姆表的内部结构,制作了一个有三种倍率挡位(“”、“”、“”)的欧姆表,如图(c),重新测量定值电阻的阻值,需要调到更合适的倍率挡位,应将开关K与________(选填“1”、“2”或“3”)接通。
(3)欧姆表的电源电动势原为V,使用较长时间后,电动势降为1.2V,用此欧姆表欧姆调零后测得某电阻的阻值为,则该电阻的真实值为________。
(4)该同学继续选择用欧姆挡,并将两表笔直接接到原本不带电的电容器两极,则观察到表盘指针的偏转情况是_________________。
8.某实验小组做“测量合金丝电阻率”的实验。
(1)首先用欧姆表粗略测量这段合金丝的电阻,欧姆表选择“×10”挡位,表盘如图1所示,则示数R=______________Ω。
(2)若用螺旋测微器测量合金丝直径时,刻度位置如图2所示,则该合金丝直径的测量值______________mm;
(3)用内阻约为0.1 Ω的电流表、内阻约为3 kΩ的电压表和滑动变阻器(最大阻值10 Ω)测量这段合金丝的电阻,要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图3中的______________(填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”),根据合适的电路图连接电路测合金丝电阻,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到______________端(填“左”或“右”),这样做的目的是______________。
(4)在操作正确的情况下,读得电流表的示数为I,电压表的示数为U,测出该合金丝的长度为L、直径为d,则该合金丝的电阻率______________(用I、U、L、d表示)。
9.如图所示是一个多量程多用电表的简化电路图,请完成下列问题。
(1)该多用电表的直流电流挡、直流电压挡和欧姆挡各有两个量程。当选择开关S旋到_________位置时,电表可测量直流电流,且量程较小。
(2)该多用电表的A表笔按规定应为_________(选填“红”或“黑”)表笔,当选择开关S旋到3或4时,电表可测量_________(选填“电阻”“电压”或“电流”)。当选择开关S旋到_________(选填“5”或“6”)时是小量程电压表,当选择开关S旋到_________(选填“5”或“6”)时是大量程电压表。
10.如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图,已知电源电动势,内阻,灵敏电流计满偏电流,内阻,表盘如图丙所示,欧姆表表盘中值刻度为“15”。
(1)多用电表的选择开关旋至“”区域的某挡位时,其内部电路为图甲所示。将多用电表的红、黑表笔短接,进行________调零,调零后多用电表的总内阻为________,此时甲图中电阻的阻值为________。某电阻接入红、黑表笔间,表盘如图丙所示,则该电阻的阻值为________。
(2)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量,如图乙所示,下列说法中正确的是________(填选项前的字母)。
A.欧姆表的表笔、应分别接二极管的、端
B.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
C.若采用“×100”倍率测量时,发现指针偏角过大,应换“×10”倍率,且要重新进行欧姆调零
D.若采用“×10”倍率测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略大于175 Ω
11.某同学自制了一个双量程的欧姆表,该简易欧姆表有“×1”、“×10”两个倍率,电表电路如图所示,A、B分别接表笔。所用器材如下:
A、电流表G(满偏电流Ig=2 mA,内阻Rg=200 Ω);
B、定值电阻R1=5 Ω、R2=45 Ω;
C、滑动变阻器R(最大阻值为120 Ω);
D、电源(电动势为1.5 V,内阻不计);
E、单刀双掷开关S;
F、红黑表笔各一支、导线若干。
(1)B端接____________(填“红表笔”或“黑表笔”)。
(2)将S接接线柱1时,应为__________(填“×10”或“×1”)倍率。
(3)现将S接接线柱2,经过欧姆调零后,将待测电阻Rx接在A、B间,发现指针指在表盘的正中央刻度处,该待测电阻的阻值为__________Ω。(结果保留三位有效数字)
(4)若因长时间使用,欧姆表内电池的电动势略有下降,但仍可欧姆调零。当开关S接接线柱2时,欧姆调零后,实际阻值为270 Ω的标准电阻的测量值为300 Ω,分析可知表内电池的电动势等于_____V。(结果保留三位有效数字)
12.某实验小组计划自己制作一块简易的多用电表,他们找了一块电流表(满偏电流,内阻)进行改装,欲改装成集电流表、电压表、和“”“”两个档位的欧姆表为一体的一块多用电表,选用合适的元件按图示的电路连接。
(1)改装电压表:断开开关S,使用P、c作为新电压表的接线柱,要改装成量程为0~10V的电压表,应选电阻___________Ω;
(2)改装后,欧姆表的两只表笔中,________(选填“a”或“P”)表笔是红表笔;
(3)已知电池的电动势为1.5V,内阻不计。闭合S,此时欧姆表的倍率为_________(填“×10”或“×100”),定值电阻R1=_________Ω;将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R3,电流表满偏时R3=___________Ω。
(4)断开S,欧姆调零后,将一未知电阻与红黑表笔连接,发现电流表指针偏转,则未知电阻的阻值为_________Ω。
13.多用电表是一种多功能仪表,如图甲为多用电表外形图。某物理实验小组使用该多用电表进行实验探究,遇到下列问题,请帮助解答:
(1)当用“”倍率的欧姆挡测量某电阻的阻值时,发现指针偏转角太大,为了测量结果比较准确,应旋转______(选填“S”、“T”或“K”),换用______(选填“×10”或“×1k”)倍率的欧姆挡;
(2)图乙为“×10”、“×100”两种倍率的欧姆挡内部电路示意图。若已知电流表G的内阻,则的阻值为______;
(3)若已知电源电动势为,结合图乙、图丙所示,可得电流表G的满偏电流______,正确使用该多用电表“×100”倍率挡测量某电阻的阻值,电表读数如图丙所示,被测电阻的阻值为______。
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第5节 实验:练习使用多用电表
知识点1 欧姆表的原理及应用
1.构造:欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。
欧姆表内部:电流表、电池、调零电阻串联。
外部:接被测电阻Rx。
2.工作原理:闭合电路欧姆定律,I=。
3.刻度的标定:红、黑表笔短接(被测电阻Rx=0)时,调节调零电阻R,使I=Ig,电流表的指针达到满偏,这一过程叫欧姆调零。
(1)当I=Ig时,Rx=0,在满偏电流Ig处标为“0”。(图甲)
(2)当I=0时,Rx→∞,在I=0处标为“∞”。(图乙)
(3)当I=时,Rx=Rg+R+r,此电阻值等于欧姆表的内阻值,Rx叫中值电阻。
知识点2 多用电表的构造及原理
(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: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(红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔)。
(4)原理图:
知识点3 多用电表的使用
1.机械调零:多用电表的指针若不指零,则可用小螺丝刀进行机械调零。
2.将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔。
3.测量小电珠的电压和电流。
(1)按如图甲所示连好电路,将多用电表选择开关置于直流电压挡,测小电珠两端的电压。
(2)按如图乙所示连好电路,将选择开关置于直流电流挡,测量通过小电珠的电流。
4.用多用电表测电阻
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度,插入表笔。
(2)选择开关置于“Ω”挡的×1挡,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,使指针指到“0”欧姆位置,然后断开表笔。
(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,再与标定值进行比较。
(4)选择开关改置于×100挡,重新进行欧姆调零。
(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端,读出指示的电阻值,然后断开表笔,与标定值进行比较。
(6)测量完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5.注意事项:
(1)红表笔插入“+”孔,黑表笔插入“-”孔。
(2)区分“两个零点”: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,调整的是欧姆挡的调零旋钮。
(3)测电阻时:
①待测电阻与电源一定要断开。
②两手一定不要同时接触两表笔金属杆。
③指针指中值附近较准,否则换挡。
④每换一挡必须重新欧姆调零。
⑤读出示数要乘以倍率。
(4)使用完毕,选择开关要置于“OFF”挡或交流电压最高挡,长期不用应取出电池。
考向1 欧姆表原理
【例1】1.如图所示,大量程电压表、电流表都是由灵敏电流表和变阻箱改装而成。已知灵敏电流表的满偏电流为,内阻为,变阻箱接入电路的阻值均为。下列说法正确的是( )
A.甲表是电流表,量程为
B.乙表是电压表,量程为
C.丙电路图表示欧姆表,表笔A是黑表笔
D.丙电路图表示欧姆表,调整挡位后测量不需再进行欧姆调零
【答案】B
【详解】A.甲图中灵敏电流表与电阻并联,改装成电流表。根据并联电路特点,改装后的量程为,故A错误;
B.乙图中灵敏电流表与电阻串联,改装成电压表。根据串联电路特点,改装后的量程为,故B正确;
C.丙图为欧姆表电路,根据欧姆表原理,内部电源正极应接黑表笔,负极接红表笔。图中插孔2与电源正极相连(经过表头),插孔1与电源负极相连,所以表笔B是黑表笔,表笔A是红表笔,故C错误;
D.欧姆表换挡后,内部电路结构或参数发生改变,导致内阻变化,必须重新进行欧姆调零才能测量,故D错误。
故选B。
【变式】电阻表是在电流表的基础上改装而成的。如图是一个简单的电阻表电路,R1为可调电阻,电源电动势为E.测量电阻之前先把两支表笔直接接触,调节电阻R1使电流表指针指在最大值Ig处。当红、黑表笔之间接有待测电阻时,电流表指针指在Ix处。电阻与电流存在一一对应的关系,待测电阻的阻值Rx=________(用E、Ig、Ix表示)。因此,只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度,指针就能够指示出被测电阻值。改装后,刻度盘上电阻值的刻度________(填“均匀”或“不均匀”)。
【答案】 不均匀
【详解】[1] [2]当红、黑表笔直接接触时,外电路电阻为零,根据闭合电路欧姆定律有
解得欧姆表内阻
当红、黑表笔之间接有待测电阻时,根据闭合电路欧姆定律有
联立上述两式,解得
由可知,电流与电阻不成线性关系,所以电阻刻度是不均匀的。
考向2 多用表测电阻
【例2】某同学想设计一个测量导体棒电阻率的实验方案,实验室提供的器材有:多用电表、螺旋测微器、游标卡尺。
(1)如图甲,用螺旋测微器测导体棒的直径D为______mm;如图乙用10分度游标卡尺测导体棒的长度l为______mm。
(2)用多用电表粗测导体棒的阻值:
①当用“×10”挡时,正确操作后,发现指针偏转角度过小,该同学应该换用______挡(填“×1”或“×100”);
②换挡后,立即测量,得到导体棒的电阻;
③在②中,操作遗漏的步骤是______,重新正确操作后,表盘示数如图丙所示,则导体棒的阻值约为______Ω。
(3)该同学换用伏安法精确测量得到导体棒的电阻为R,则该导体棒电阻率的表达式ρ=______(用l、D、R表示)。
【答案】(1) 4.120##4.119##4.121 101.4
(2) ×100 欧姆调零 1000
(3)
【详解】(1)[1] 螺旋测微器的固定刻度读数为,可动刻度第格与横线对齐,读数为
[2] 分度游标卡尺的精度为,游标零刻度在主尺后,游标第条刻线与主尺刻线对齐,读数为
(2)[3] 欧姆表指针偏转角度过小,说明待测电阻相对所选倍率偏大,应换用更大的倍率,故应选挡。
[4] 多用电表欧姆挡每次换挡后都要重新进行欧姆调零,才能测量电阻。
[5] 图丙中欧姆刻度示数约为,倍率为,导体棒电阻约为
(3)[6] 导体棒横截面积为
由电阻定律有
解得=
【变式】图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中是电池;、、、和是固定电阻,是可变电阻;表头的满偏电流为,内阻为。虚线方框内为换挡开关,端和端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位,5个挡位为:直流电压挡和挡,直流电流挡和挡,欧姆挡。
(1)图(a)中的端与__________(填“红”或“黑”)色表笔相连接。
(2)关于的使用,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,先将选择开关旋至欧姆挡,然后两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置
C.使用电流挡时,调整使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大位置
(3)根据题给条件可得__________,__________。
(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示。若此时端是与“1”连接的,则多用电表读数为__________;若此时端是与“3”相连的,则读数为__________;若此时端是与“5”相连的,则读数为__________。
【答案】(1)黑
(2)B
(3) 160 4880
(4) 1.25mA 2.50V
【详解】(1)多用电表遵循的规则为“红进黑出”,当B端与“3”连接时,电源正极在上,即电流从A端流出,故A端与黑表笔相连接。
(2)与欧姆调零旋钮连接,故只有使用欧姆挡时使用,且使用时应先将选择开关旋至欧姆挡,然后两表笔短接,调整使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置。
故选B。
(3)[1]由图可知B端接“1”时为直流电流2.5mA挡,B端接“2”时为直流电流1mA挡,由串并联关系可知B端接“2”时满足
解得
[2]由图可知B端接“4”时为直流电压2.5V挡,B端接“5”时为直流电压5V挡,由串并联关系可知B端接“5”时满足
解得
(4)[1]若此时端是与“1”连接的,则此时为直流电流2.5mA挡,则多用电表读数为
[2]若此时端是与“3”连接的,则此时为欧姆×100Ω挡,则多用电表读数为
[3]若此时端是与“5”连接的,则此时为直流电压5V挡,则多用电表读数为
考向 3 多用表测电压
【例3】一多用电表的刻度盘上的指针指示如图所示。
(1)当选用“×100”倍率的欧姆挡测电阻时,所测电阻的阻值为____Ω。
(2)当选用量程为0~50 mA的电流挡测量电流时,所测电流为____mA。
(3)当选用量程为0~10 V的电压挡测量电压时,所测电压为____V。
【答案】(1)700
(2)33.0
(3)6.6
【详解】(1)欧姆表读数对应最上方的一行,指针指示7,倍率为“×100”,则所测电阻的阻值为700Ω。
(2)选量程为的电流挡,则每一大格表示10mA,每一小格表示1mA,测量的精确度为1mA,应估读到0.1mA,指针对应的读数为33.0mA。
(3)选量程为的电压挡,则每一大格表示2V,每一小格表示0.2V,测量的精确度为0.2V,应估读到0.1V,指针对应的读数为6.6V。
【变式】某实验小组对两节旧干电池进行了实验探究。
用多用电表2.5V挡直接接在其中一节干电池的两端,示数如图甲所示,则该示数为 V,用同样方法测另一节干电池,两次示数也相差无几,小组成员猜测多用电表测量不准,需进一步精测。
【答案】1.40
考向4 多用表测电流
【例4】.(1)某物理兴趣小组用10分度的游标卡尺和螺旋测微器分别测量某金属圆片的直径和厚度,示数如图甲、乙所示。该游标卡尺读数为__________cm,螺旋测微器读数为__________mm。
(2)图丙为一正在测量中的多用电表表盘。
①如果是用“”挡测量电阻,则读数为__________(结果保留2位有效数字)。
②如果是用“直流10mA”挡测量电流,则读数为__________。
【答案】(1) 1.37 3.200
(2) 60 7.2
【详解】(1)[1]10分度游标卡尺的精确值为,由图甲可知游标卡尺读数为
[2]螺旋测微器的精确值为,由图乙可知螺旋测微器读数为
(2)①[1]如果是用“”挡测量电阻,则读数为
②[2]如果是用“直流10mA”挡测量电流,则读数为。
【变式】.(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关和两个部件、。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”)。
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、将旋转到电阻挡“”的位置
B、将旋转到电阻挡“”的位置
C、将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
D、将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
(2)如图所示为某多用电表的表盘。测电阻时,若用的是“”挡,则指针所示阻值为____________;测直流电流时,若用的是的量程,则指针所示电流值为____________;测直流电压时,若用的是量程,则指针所示的电压值为____________。
【答案】(1) S T 0刻线 BCD
(2) 17 23.0 4.6
【详解】(1)[1][2][3]机械调零应旋动S,使指针对准电流的“0”刻线,再进行欧姆调零,将旋转到电阻挡“×100”的位置,将插入“”“”插孔的表笔短接,旋动T使指针对准电阻的“0刻线”。
[4]指针偏转角度小,说明待测电阻太大,所选倍率过小,应改选更大的倍率,故将旋转到电阻挡“×1k”的位置,并重新进行欧姆调零,然后进行测量,所以应按BCD顺序操作。
(2)[1]欧姆表读数等于刻度盘读数乘以倍率,故阻值为
[2]选用50 mA的量程,精度为1mA,估读到0.1mA,故电流值为
[3]选用10 V的量程,精度为0.2V,估读到0.1V,故电压值为
一、单选题
1.如图所示,利用多用电表的欧姆挡测电阻时,指针偏转角度过大,需要进行的操作是( )
A.换更小倍率,重新进行欧姆调零 B.换更小倍率,不再进行欧姆调零
C.换更大倍率,重新进行欧姆调零 D.换更大倍率,不再进行欧姆调零
【答案】A
【详解】欧姆挡的刻度特点是左大右小,偏转角度过大说明被测电阻阻值较小,当前选择的倍率过大,因此需要换用更小的倍率。 根据多用电表欧姆挡的使用规则:更换倍率后必须重新进行欧姆调零,因此正确操作是换更小倍率,重新欧姆调零。
故选A。
二、填空题
2.用多用电表(表盘如图)测量一个约为20Ω的电阻的阻值,从下列操作步骤中选出正确的并进行排序,其操作顺序为_________。
A.将选择开关置于“×1”位置
B.将选择开关置于“×10”位置
C.将两表笔分别接触待测电阻两端,读数后随即断开
D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆挡“0”刻度
【答案】ADC
【详解】欧姆表读数时指针应指在表盘中间位置附近,所以选择开关应置于“×1”位置,然后红黑表笔短接,进行欧姆调零,即将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向欧姆挡“0”刻度,最后将两表笔分别接触待测电阻两端,读数后随即断开。故正确的操作顺序为ADC。
3.某同学自制了一个“”和“”双倍率的电阻表并用来测电阻,其内部结构如图所示。图中电源的电动势为,表头的满偏电流,内阻。A、B是自制电阻表的两个插孔。
(1)将开关闭合,断开,将红表笔插入________(填“A”或“B”)插孔,黑表笔插入另一插孔,将两表笔短接,调节,使表头指针满偏,此时调好的电阻表内阻为__________。
(2)再将开关闭合,_________(填“需要”或“不需要”)重新欧姆调零,这时电阻表的倍率应是__________(填“”或“”)。
(3)用调好的倍率为“”挡的电阻表测电阻,将被测电阻接在两表笔间,若表头的指针指在满刻度的位置,则被测电阻_____。
【答案】(1) B 1500
(2) 需要
(3)1000
【详解】(1)[1]电流从红表笔流进欧姆表,因此将红表笔插入B插孔。
[2]表头指针满偏,此时调好的电阻表内阻为
(2)[1]开关闭合后,欧姆表倍率改变,需要重新欧姆调零。
[2]开关闭合后,电路总电阻减小,欧姆表倍率减小,因此这时电阻表的倍率应是“”。
(3)由第(2)问可知,只闭合,倍率为“”,若表头的指针指在满刻度的,则有
联立解得
三、实验题
4.(1)某同学用实验测定某种材料的电阻率,现有一个用该材料制成的圆柱体,他先用游标卡尺测量圆柱体的直径,读数如图甲所示,该圆柱体直径________mm。之后将圆柱体按乙图接入电路,电流表示数为0.42A,电压表示数为2.20V,则金属圆柱体的电阻测量值为________Ω(结果保留三位有效数字)。用这一电路测出的电阻值比真实值偏________(选填“大”或“小”)。
(2)某物理兴趣小组要测量一未知电阻的阻值。
他们先用多用电表的欧姆挡粗测,现将多用电表的选择开关旋置欧姆挡“”倍率,将红黑表笔与电阻两端直接接触,多用电表的指针指到图1中的位置,此时应将多用电表的选择开关旋至______(填“”或“”)倍率,改变倍率后测量电阻前,他们______(填“需要”或“不需要”)进行欧姆调零,重新测量时,指针指到了图中的位置,则该电阻的阻值约为______(保留整数);
【答案】(1) 3.7 5.24 小
(2) ×10 需要 125/124/126
【详解】(1)[1]游标卡尺的精确度为0.1mm,读数为
[2]根据欧姆定律可知,电阻测量值为
[3] 图乙是电流表外接法,电压表并联在待测电阻两端,电流表测量的是电压表和待测电阻的总电流,电流测量值偏大,因此计算得到的电阻测量值比真实值偏小。
(2)[1] 选择×100倍率测量时,指针偏角过大(指针非常靠近欧姆表零刻度),说明被测电阻阻值较小,当前倍率过大,应换用更小倍率×10。
[2] 更换欧姆挡倍率后,必须重新进行欧姆调零,因此填需要。
[3] 重新测量后指针指在b位置,欧姆表读数为刻度值乘以倍率,由于结果保留至整数,此处刻度值约为12.5,因此阻值为12.5×10 Ω=125 Ω。
5.(1)用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关和两个部件、。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”)。
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、将旋转到电阻挡“”的位置
B、将旋转到电阻挡“”的位置
C、将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
D、将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
(2)如图所示为某多用电表的表盘。测电阻时,若用的是“”挡,则指针所示阻值为____________;测直流电流时,若用的是的量程,则指针所示电流值为____________;测直流电压时,若用的是量程,则指针所示的电压值为____________。
【答案】(1) S T 0刻线 BCD
(2) 17 23.0 4.6
【详解】(1)[1][2][3]机械调零应旋动S,使指针对准电流的“0”刻线,再进行欧姆调零,将旋转到电阻挡“×100”的位置,将插入“”“”插孔的表笔短接,旋动T使指针对准电阻的“0刻线”。
[4]指针偏转角度小,说明待测电阻太大,所选倍率过小,应改选更大的倍率,故将旋转到电阻挡“×1k”的位置,并重新进行欧姆调零,然后进行测量,所以应按BCD顺序操作。
(2)[1]欧姆表读数等于刻度盘读数乘以倍率,故阻值为
[2]选用50 mA的量程,精度为1mA,估读到0.1mA,故电流值为
[3]选用10 V的量程,精度为0.2V,估读到0.1V,故电压值为
6.小明通过实验测量某卷导线内芯的电阻率。
(1)用螺旋测微器测导线内芯的直径,图甲中的读数为________mm。
(2)用多用电表“×100”挡测量该卷导线的电阻,指针位于如图乙所示的位置,为了能较准确地测量该电阻,应将选择开关旋转到欧姆挡________(选填“×10”或“×1k”)位置。
(3)用伏安法更精确地测量该卷导线的阻值,并利用实验数据计算电阻率。实验电路如图丙所示,正确操作后,得到多组实验数据,并将数据标记在坐标纸上,如图丁所示,可求得________。(结果保留三位有效数字)
(4)第(3)问中电阻的测量值________(选填“大于”或“小于”)真实值。
(5)实验中,电源电压恒定,向右移动滑动变阻器滑片,电压表示数增加。小明认为,电压表示数随滑片向右移动的距离均匀增加。你是否同意他的观点?请简要说明理由。
【答案】(1)1.225
(2)
(3)105
(4)大于
(5)不同意,图丙滑动变阻器为分压式接法,滑片向右移动时,设滑动变阻器的总电阻为,滑片左侧滑动变阻器电阻丝的长度为,滑动变阻器电阻丝的总长度为,电压表、电流表和的总电阻为,电源电压恒定为,则电压表的示数为,所以,与不成线性关系,即电压表示数随滑片向右移动的距离不是均匀增加。
【详解】(1)由图甲可知,螺旋测微器的读数为
(2)用多用电表“×100”挡测量该卷导线的电阻,指针位于如图乙所示的位置,由图可知,待测电阻的阻值较小,为了能较准确地测量该电阻,应将选择开关旋转到欧姆挡位置。
(3)将坐标纸上的数据连线,如图所示
根据欧姆定律可知
(4)由于电流表存在内阻,所以电压表测量的是和电流表的总电压,即两端的电压测量值偏大,根据可知,电阻的测量值偏大,即电阻的测量值大于真实值。
(5)不同意,图丙滑动变阻器为分压式接法,滑片向右移动时,设滑动变阻器的总电阻为,滑片左侧滑动变阻器电阻丝的长度为,滑动变阻器电阻丝的总长度为,电压表、电流表和的总电阻为,电源电压恒定为,则电压表的示数为
所以,与不成线性关系,即电压表示数随滑片向右移动的距离不是均匀增加。
7.某兴趣小组在练习使用多用电表的实验过程中,进行了以下实验。
(1)某同学先是设计了一个只有一种倍率挡位的欧姆表,内部电路为图(a),已知电源电动势V、内阻,灵敏电流计满偏电流,内阻,表盘如图(b),欧姆表表盘中值刻度为“15”。将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零,调零后欧姆表的内阻为________,将定值电阻接入红、黑表笔间,发现指针的偏转角度如图(b)所示。
(2)该同学重新改装了该欧姆表的内部结构,制作了一个有三种倍率挡位(“”、“”、“”)的欧姆表,如图(c),重新测量定值电阻的阻值,需要调到更合适的倍率挡位,应将开关K与________(选填“1”、“2”或“3”)接通。
(3)欧姆表的电源电动势原为V,使用较长时间后,电动势降为1.2V,用此欧姆表欧姆调零后测得某电阻的阻值为,则该电阻的真实值为________。
(4)该同学继续选择用欧姆挡,并将两表笔直接接到原本不带电的电容器两极,则观察到表盘指针的偏转情况是_________________。
【答案】(1)15000
(2)1
(3)1600
(4)先迅速向右偏转,然后逐渐向左偏转
【详解】(1)多用电表进行欧姆调零时,红黑表笔短接,外电路电阻为零,此时灵敏电流计满偏,根据闭合电路欧姆定律有
解得调零后欧姆表的内阻为
(2)欧姆表的倍率挡位与其中值电阻(即欧姆表内阻)成正比,若要重新测量阻值较大的电阻,需要调到更合适的、更大的倍率挡位,这就要求改装后的欧姆表具有更大的内阻,根据可知,在电源电动势固定的情况下,需要改装后的微安表整体满偏电流更小,观察图(c)的内部结构,这是一个多量程电流表的改装电路,微安表与分流电阻并联,当开关与1接通时,分流电阻为,此时流过干路的满偏电流最小,欧姆表的内阻最大,对应的倍率挡位最高,故应将开关与1接通。
(3)电源电动势下降为后,重新进行欧姆调零,此时干路满偏电流仍为,则新的内阻为
用此欧姆表测某电阻时,指针指在“2000”刻度处,说明表盘对应的干路电流与原电动势下测时的电流相同,根据闭合电路欧姆定律:原状态下对应的电流关系为
新状态下真实的电流关系为
解得该电阻的真实值为
(4)将欧姆表的红、黑表笔直接接到原本不带电的电容器两极时,欧姆表内部的电源会对该电容器进行充电。在刚接通的瞬间,电容器两极板间电压为零,相当于短路,此时电路中电流达到最大,因此会观察到表盘指针迅速向右偏转;随着充电的进行,电容器极板间电压逐渐升高,反向电动势增大,电路中的充电电流逐渐减小,指针随之逐渐向左偏转;当电容器充满电后,电路中电流减小为零,指针最终停留在最左侧的“”刻度处。
8.某实验小组做“测量合金丝电阻率”的实验。
(1)首先用欧姆表粗略测量这段合金丝的电阻,欧姆表选择“×10”挡位,表盘如图1所示,则示数R=______________Ω。
(2)若用螺旋测微器测量合金丝直径时,刻度位置如图2所示,则该合金丝直径的测量值______________mm;
(3)用内阻约为0.1 Ω的电流表、内阻约为3 kΩ的电压表和滑动变阻器(最大阻值10 Ω)测量这段合金丝的电阻,要求尽量减小实验误差,应该选择的测量电路是图3中的______________(填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”),根据合适的电路图连接电路测合金丝电阻,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到______________端(填“左”或“右”),这样做的目的是______________。
(4)在操作正确的情况下,读得电流表的示数为I,电压表的示数为U,测出该合金丝的长度为L、直径为d,则该合金丝的电阻率______________(用I、U、L、d表示)。
【答案】(1)70
(2)0.730/0.729/0.731
(3) 甲 左 保护电路
(4)
【详解】(1)由图1可知,欧姆表的读数为
(2)由图2可知,螺旋测微器的读数为
(3)[1]由题意可知
则应采用电流表内接法;滑动变阻器的最大阻值较小,则应采用滑动变阻器的分压式接法,故应该选择的测量电路是图3中的甲;
[2][3]为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最左端。
(4)待测电阻的阻值为
根据电阻定律可得
其中
解得
9.如图所示是一个多量程多用电表的简化电路图,请完成下列问题。
(1)该多用电表的直流电流挡、直流电压挡和欧姆挡各有两个量程。当选择开关S旋到_________位置时,电表可测量直流电流,且量程较小。
(2)该多用电表的A表笔按规定应为_________(选填“红”或“黑”)表笔,当选择开关S旋到3或4时,电表可测量_________(选填“电阻”“电压”或“电流”)。当选择开关S旋到_________(选填“5”或“6”)时是小量程电压表,当选择开关S旋到_________(选填“5”或“6”)时是大量程电压表。
【答案】(1)2
(2) 红 电阻 5 6
【详解】(1)当选择开关旋到1或2位置时,表头与分流电阻并联,此时多用电表测量直流电流,由图可知当开关旋到2位置时的分流电阻大于开关旋到1位置时的分流电阻,根据并联电路的分流原理可知分流电阻越大,电表的量程越小,故选择开关旋到2位置时,电表量程较小。
(2)[1]根据“红表笔进,黑表笔出”的原则,由图可知在测量电阻时,内部电源的正极与端相连,电流从端流向外部电路、从端流入表内,因此表笔按规定应为“红”表笔。
[2]当选择开关旋到3或4时,电路中接有内部电源,此时电表可测量电阻。
[3]当选择开关旋到5或6时,表头与分压电阻串联,此时多用电表测量直流电压,根据串联电路分压原理有
由于接5时的串联分压电阻小于接6时的串联分压电阻,可知接5时为小量程电压表。
[4]接6时串联的分压电阻较大,为大量程电压表。
10.如图甲所示是多用电表欧姆挡内部的部分原理图,已知电源电动势,内阻,灵敏电流计满偏电流,内阻,表盘如图丙所示,欧姆表表盘中值刻度为“15”。
(1)多用电表的选择开关旋至“”区域的某挡位时,其内部电路为图甲所示。将多用电表的红、黑表笔短接,进行________调零,调零后多用电表的总内阻为________,此时甲图中电阻的阻值为________。某电阻接入红、黑表笔间,表盘如图丙所示,则该电阻的阻值为________。
(2)某同学利用多用电表对二极管正接时的电阻进行粗略测量,如图乙所示,下列说法中正确的是________(填选项前的字母)。
A.欧姆表的表笔、应分别接二极管的、端
B.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
C.若采用“×100”倍率测量时,发现指针偏角过大,应换“×10”倍率,且要重新进行欧姆调零
D.若采用“×10”倍率测量时,发现指针位于刻度“15”与“20”的正中央,测量值应略大于175 Ω
【答案】(1) 欧姆 150 59 70
(2)AC
【详解】(1)[1]将多用电表的红、黑表笔短接,进行欧姆调零。
[2]灵敏电流计满偏电流为,调零时达到满偏,根据闭合电路欧姆定律有
解得调零后多用电表的总内阻为
[3]根据串联电路电阻关系有
解得此时甲图中电阻的阻值为
[4]多用电表的中值电阻等于总内阻,欧姆表表盘中值刻度为“15”,可知该挡位为“”挡,由图丙可知表盘读数为7,解得该电阻的阻值为
(2)A.多用电表内部电源的正极与黑表笔相连,二极管具有单向导电性,测量二极管正向电阻时,黑表笔应接二极管正极,由图乙可知带有“+”号的插孔接红表笔B,带有“-”号的插孔接黑表笔A,故黑表笔A应接二极管正极C,红表笔B应接二极管负极D,故A正确;
B.人体是导体,双手捏住两表笔金属杆时,相当于人体电阻与待测电阻并联,总电阻变小,测量值将偏小,故B错误;
C.若采用“”倍率测量时,发现指针偏角过大,说明待测电阻较小,应换用较小倍率即“”倍率,且换挡后要重新进行欧姆调零,故C正确;
D.若采用“”倍率测量时,设总内阻为,欧姆表表盘刻度不均匀,左密右疏,指针位于刻度“15”与“20”的正中央时,对应的电流是刻度“15”与“20”对应电流的平均值,则中点对应的待测电阻满足
代入数据解得
可知此时测量值应为,小于,故D错误。
故选AC。
11.某同学自制了一个双量程的欧姆表,该简易欧姆表有“×1”、“×10”两个倍率,电表电路如图所示,A、B分别接表笔。所用器材如下:
A、电流表G(满偏电流Ig=2 mA,内阻Rg=200 Ω);
B、定值电阻R1=5 Ω、R2=45 Ω;
C、滑动变阻器R(最大阻值为120 Ω);
D、电源(电动势为1.5 V,内阻不计);
E、单刀双掷开关S;
F、红黑表笔各一支、导线若干。
(1)B端接____________(填“红表笔”或“黑表笔”)。
(2)将S接接线柱1时,应为__________(填“×10”或“×1”)倍率。
(3)现将S接接线柱2,经过欧姆调零后,将待测电阻Rx接在A、B间,发现指针指在表盘的正中央刻度处,该待测电阻的阻值为__________Ω。(结果保留三位有效数字)
(4)若因长时间使用,欧姆表内电池的电动势略有下降,但仍可欧姆调零。当开关S接接线柱2时,欧姆调零后,实际阻值为270 Ω的标准电阻的测量值为300 Ω,分析可知表内电池的电动势等于_____V。(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)红表笔
(2)×1
(3)150
(4)1.35
【详解】(1)欧姆表内部电源的正极接黑表笔,负极接红表笔。由电路图可知,电源的负极通过滑动变阻器与B端相连,电源的正极通过开关S与内部电路相连,电流从A端流出经外部电阻流入B端,故B端接红表笔。
(2)当S接1时,电阻与并联,改装后的电流表满偏电流
此时欧姆表内阻
当S接2时,与并联,满偏电流
内阻
S接1时内阻较小,对应倍率较小,故为×1倍率。
(3)S接2时,欧姆表内阻即中值电阻
指针指在表盘正中央,说明电流为满偏电流的一半,根据闭合电路欧姆定律
当时,
(4)设新电动势为,原电动势,原内阻,满偏电流。欧姆调零后,新内阻
测量值为时,对应电流
该电流也是接入真实电阻时的实际电流,即
联立解得
解得
12.某实验小组计划自己制作一块简易的多用电表,他们找了一块电流表(满偏电流,内阻)进行改装,欲改装成集电流表、电压表、和“”“”两个档位的欧姆表为一体的一块多用电表,选用合适的元件按图示的电路连接。
(1)改装电压表:断开开关S,使用P、c作为新电压表的接线柱,要改装成量程为0~10V的电压表,应选电阻___________Ω;
(2)改装后,欧姆表的两只表笔中,________(选填“a”或“P”)表笔是红表笔;
(3)已知电池的电动势为1.5V,内阻不计。闭合S,此时欧姆表的倍率为_________(填“×10”或“×100”),定值电阻R1=_________Ω;将红、黑表笔短接,调节滑动变阻器R3,电流表满偏时R3=___________Ω。
(4)断开S,欧姆调零后,将一未知电阻与红黑表笔连接,发现电流表指针偏转,则未知电阻的阻值为_________Ω。
【答案】(1)9100
(2)a
(3) ×10 100 60
(4)3000
【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律
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(2)a表笔内接电源的负极根据电表电流的“红进黑出” ,a表笔是红表笔
(3)[1] 闭合S,电流表改装成更大量程的电流表,由闭合电路的欧姆定律
电流表满偏电流增大,则欧姆表的中值电阻(总内阻)减小,即倍率变小,此时欧姆表的倍率为×10
[2]设欧姆表中值刻度为n,闭合S时有
S断开时有
故闭合S后将其量程扩大了10倍,由并联电路的特点
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此时电流表的总内阻为
[3] 因
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(4)断开S,满偏时有
电流表指针偏转时有
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13.多用电表是一种多功能仪表,如图甲为多用电表外形图。某物理实验小组使用该多用电表进行实验探究,遇到下列问题,请帮助解答:
(1)当用“”倍率的欧姆挡测量某电阻的阻值时,发现指针偏转角太大,为了测量结果比较准确,应旋转______(选填“S”、“T”或“K”),换用______(选填“×10”或“×1k”)倍率的欧姆挡;
(2)图乙为“×10”、“×100”两种倍率的欧姆挡内部电路示意图。若已知电流表G的内阻,则的阻值为______;
(3)若已知电源电动势为,结合图乙、图丙所示,可得电流表G的满偏电流______,正确使用该多用电表“×100”倍率挡测量某电阻的阻值,电表读数如图丙所示,被测电阻的阻值为______。
【答案】(1) K
(2)2
(3) 1 1600
【详解】(1)[1][2]指针偏角太大,通过表头的电阻太小,为了使指针指在中央刻线附近,应旋转选择开关K,换用小倍率,即选“×10”倍率测量。
(2)图乙中,开关S闭合时,流过电源的电流较大,得到欧姆表的中值电阻较小,为较低倍率的欧姆挡,开关S断开时则为较高倍率的欧姆挡。开关S闭合,相当于电流表量程扩大10倍,干路电流为,则流过的电流为,则有
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(3)[1]当开关S断开时,结合上述可知,倍率为“×100”挡,由图丙可知中值电阻为1500Ω,故电流表G的满偏电流
[2]根据欧姆表的读数规律,图丙中指针指示的数字为16.0,乘以倍率“×100”后得到的测量值为1600Ω。
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