11.5 实验:练习使用多用电表 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册
2026-09-01
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摘要:
本讲义聚焦“练习使用多用电表”核心实验,系统梳理从认识多用电表构造与原理(表头、调零旋钮、选择开关等),到测量小灯泡电流电压(量程选择、串并联方法),再到测量电阻和二极管正反向电阻(欧姆调零、挡位切换)的递进式学习支架。
资料通过典例与变式题结合,强化科学探究(如黑箱元件判断)和科学思维(误差分析、中值电阻原理),注重实验操作规范(如调零步骤)培养科学态度,课中辅助教师演示,课后帮助学生巩固操作要点,查漏补缺。
内容正文:
11.5实验:练习使用多用电表(知识解读)(原卷版)
•知识点1 认识多用电表
•知识点2 用多用电表测量小灯泡的电流、电压
•知识点3 用多用电表测量电阻和二极管的正反向电阻
•作业 随堂检测
知识点1 认识多用电表
1、认识多用电表
2、外部构造:
构造
作用
表盘的上部为表头
用来表示电流、电压和电阻的多种量程。
指针定位螺丝
使指针指在左侧的零刻度线上。
欧姆调零旋钮
在多用电表当做欧姆表使用时,将红、黑表笔直接相接(短接),调整指针使之指在欧姆表的零刻线。欧姆档每次换挡后都要调零。
选择开关
它的作用是选择测量项目和量程,它带有箭头,箭头所指表明该表的作用和量程。转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。
红黑表笔
如果是电压、电流档,就是红表笔接正极,黑表笔接负极;如果是万用表的电阻挡,那就是黑表笔相当于电池正极,红表笔相当于电池负极。
3、多用电表的原理:欧姆表测电阻的原理是闭合电路的欧姆定律,欧姆表内部电路结构如图所示。
(1)R为调零电阻,红黑表笔短接,根据闭合电路的欧姆定律有Ig=,当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=,故每一个未知电阻都对应一个电流值I。
(2)我们在刻度盘上刻出不同I对应的Rx的值,所测电阻Rx即可从表盘上直接读出;由于I与R的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在电流满偏处;Rx=Rg+R+r时,I=,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻。
4、内部结构:多用电表是由一个小量程的电流表和若干元件组成的,每进行一种测量时,只使用其中一部分电路,其他部分不起作用.如图所示,其中1、2为电流测量端,3、4为电压测量端,5为电阻测量端,测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相应的测量端。
【典例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________(选填“K”“S”“T”),使指针对准电流的“0”刻线。
(2)将K旋转到电阻挡“×10”的位置。
(3)将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件________(选填“K”“S”“T”),使指针对准电阻的________(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大。为了得到比较准确的测量结果,应该将K旋转到________(填“×1”或“×100”)挡的位置,并重新进行欧姆调零,再对电阻进行测量得到指针如上图位置,读出电阻为________。
【变式1-1】如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中为选择开关,下列说法正确的是( )
A.表笔为红表笔
B.当接触点1时,多用电表处于测量电压的挡位
C.若电压表的量程为,则的阻值为
D.测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,则待测阻值为
【变式1-2】(多选)如图所示为多用电表电阻挡的内部电路、、为表笔插孔、下列说法中错误的是( )
A.孔插红表笔
B.可用定值电阻代替
C.测量时发现指针偏转角度过大,则必须增大倍率、重新欧姆调零后再进行测量
D.使用多用电表的电阻挡测量电阻时,一定要用双手捏紧两表笔的金属杆
【变式1-3】某实验小组用满偏电流且内阻的灵敏电流计和电动势分别为和的电源等器材来制作多用电表,设计的电路图如图甲所示。已知该实验小组设计的多用电表的两个电流挡的量程分别为0~3mA和0~30mA,两个电压挡的量程分别为0~3V和0~15V。
(1)该多用电表的A表笔为______(填“红表笔”或“黑表笔”)。
(2)将开关S拨至1,正确操作后,将该多用电表串联接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为______。
(3)将开关S拨至5,正确操作后,将该多用电表接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为______。
(4)将开关S拨至3,欧姆调零完成后,红、黑表笔间接入一电阻,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则所接电阻的阻值为______。
知识点2 用多用电表测量小灯泡的电流、电压
1、测量小灯泡的电压
(1)测试方法
①将多用电表开关旋至直流电压档。
②根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程。如果难以估测待测电压值,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,然后根据试测的数值,重新确定适当的量程进行测量。
③测量时,用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联,并要注意电表的极性。两表笔接灯泡两端接线柱,注意红表笔接触点的电势比黑表笔的高。
④根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数。
(2)读数规则
电压表量程一般有两种:0~3V,0~15V。电压表若用0~3V量程,其最小刻度(精确度)分别为0.1V,为10分度仪表读数,读数规则较为简单,只需在精确度后加一估读数即可。电压表若用0~15V量程,则其最小刻度为0.5V,为5分度仪表读数,所读数值小数点后只能有一位小数,也必须有一位小数。
2、测量通过小灯泡的电流
(1)测试方法
①将多用电表开关旋至直流电流档。
②根据待测电流的估计值选择直流电流挡合适的量程。如果难以估测待测电流值,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,然后根据试测的数值,重新确定适当的量程进行测量。
③把多用电表串联在电路中,注意电流应从红表笔流入电表。
④根据表盘上相应量程的直流电流刻度读数。
(2)读数规则
电流表量程一般有两种:0~0.6A,0~3A。电流表若用0~3A量程,其最小刻度(精确度)分别为0.1A,为10分度仪表读数,读数规则较为简单,只需在精确度后加一估读数即可。电流表若用0~0.6A量程,则其最小刻度为0.02A,为2分度仪表读数,所读数值小数点后只能有两位小数,也必须有两位小数。
注意:测电压需并联,测电流需串联,忌搞反直流电流方向,直流电要从正极测试笔插孔流入,从负极测试笔插孔流出。忌用直流电挡位测交流电。忌用多用电表测不是50Hz的交流电,普通多用电表的交流电挡位是按照50Hz设计的,不能准确测量其他频率的交流电。
3、误差分析: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。读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。
【典例2】在“练习使用多用电表”实验中,某同学使用多用电表来测量白炽灯的灯丝电阻,灯泡标有“220V 100W”字样,回答以下问题:
(1)该同学采用“”挡进行测量,则实际的测量结果最有可能为图甲中的_________(选填“a”、“b”或“c”)位置。
(2)为了用多用电表测得比较准确的灯丝阻值,还需要进行的操作步骤顺序是________(填字母)。
A.将选择开关置于“”挡
B.将选择开关置于“”挡
C.将红、黑表笔短接
D.调节欧姆调零旋钮使指针指左侧零刻度
E.调节欧姆调零旋钮使指针指右侧零刻度
F.将选择开关置于“OFF”或直流电压500V挡
G.将选择开关置于“OFF”或交流电压500V挡
H.测量电阻
(3)该同学继续用该多用电表测量某电池的电压,选择开关位置如图乙所示,测量时电表指针位置如图甲中b位置,则该同学测得的电池电压为_________V。
【变式2-1】如图,电池、开关和灯泡组成串联电路.当闭合开关时,发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下,现使用一多用电表对故障电路进行检测:选择直流电压挡,闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为;断开开关S,选择欧姆挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转。则下列判断可能正确的是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.导线断开 D.导线断开
【变式2-2】(多选)在实验室做电学实验时会经常用到多用电表,图甲为刻度板,图乙为操作面板,下列测量项中操作和读数正确的是( )
A.若多用电表未使用时发现指针出现图甲①位置,则需要调节图乙中的h处的旋钮
B.在粗测一节5号电池的电动势时,将图乙中挡位旋钮打至e处,红表笔接电池正极,黑表笔接负极,读出图甲中指针②所对的数值1.4V
C.测规格为“220V,20W”的灯泡阻值时,先将图乙中挡位旋钮打至a处,再将红黑表分别接在灯泡的两处通电接口处,读出图甲中指针②所对的数值120Ω
D.若用×1k挡测量某一定值电阻时,发现指针偏转到图乙中③位置,需要将挡位旋钮打至b处,正确操作后,指针处于②位置,其读数为1200Ω
【变式2-3】某同学按图甲所示的电路图进行实验。连接好电路元件后闭合开关,发现两个灯泡均不亮。于是,该同学使用图乙中的多用电表检测图甲电路的故障。
(1)该多用电表使用前,其指针位置如图丙所示,应该调节图乙中的________(选填“”或“”),让指针指在________(选填“电流”或“电阻”)零刻度处。
(2)正确调零后,该同学将多用电表的选择开关打到了直流电压挡。然后,该同学将图甲中的开关闭合,把多用电表的________(选填“红”或“黑”)表笔接在点,用另一个表笔依次接触电路中的、、、、点,多用电表的读数情况如表所示,则故障原因是________(选填“”、“”、“”或“”)间断路。
表笔接触位置
读数
接近3V
接近3V
接近3V
接近3V
0
(3)多用电表使用完成后,可以把选择开关打到OFF挡,还可以把选择开关打到图戊中的________(选填“×1kΩ”、“10mA”或“交流500V”)挡。
知识点3 用多用电表测量电阻和二极管的正反向电阻
1、实验目的:了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表测电阻的使用方法。会使用多用电表电阻。会用多用电表探索黑箱中的电学元件。
2、实验原理
(1)欧姆挡的内部电路简化如下图所示
(2)根据闭合电路欧姆定律:①当红、黑表笔短接时,Ig=,②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时,I=,③当I中=Ig时,中值电阻R中=Rg+R+r.
3、实验器材:多用电表、电学黑箱、定值电阻(大、中、小)三个。
4、实验步骤
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度。
(2)选择开并置于“Ω”挡的“×1”,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,然后断开表笔,再使指针指向∞。
(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“×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,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5、读数:电阻值等于指针的示数与倍率的乘积,指针示数的读数一般读两位有效数字。
注意:
(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔。
(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)测量电阻时,每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。
(4)由于欧姆表盘难于估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应量程的倍率。
(5)使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。
(6)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。
(7)如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。⑧倍率应使指针指在中间位置附近。
7、误差分析
(1)电池用旧后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。
(2)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差,要注意其左密右疏特点。
(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。
8、黑箱内电学元件的判断
(1)首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源。
(2)如果有电源,则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压,根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系,从而分析出黑箱内各元件的连接情况。
(3)如果没有电源,则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值,根据所测量的电阻值,分析任意两点间各是什么元件及其连接情况。
判断目的
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。
电容器
欧姆挡
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。
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数。
9、认识二极管:如图所示,它由半导体材料制成,左端为正极,右端为负极。
特点:电流从正极流入时电阻很小,而从正极流出时电阻很大。
10、多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)测二极管正向电阻:将多用电表的选择开关旋至低倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极,红表笔接触二极管的负极。
(2)测二极管反向电阻:将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极。
【典例3】某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻以及判断二极管的正负极(二极管具有单向导电性,电流正向通过时几乎没有电阻,电流反向时,电阻很大)。
(1)该同学先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×100”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转角度很小,如图中虚线①的位置所示,为了能获得更准确的测量数据,下列判断和做法正确的是 (填字母代号);
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆 B.这个电阻阻值很大,估计有几十千欧姆
C.如需进一步测量可换“×10”挡,调零后测量 D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
(2)将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,二极管的两个极分别记作a和b,将红表笔接a端时,指针几乎不偏转,接b端时偏转角度很大,则可知二极管的负极为________(选填“a”或“b”)端;
(3)将选择开关拨至电阻“×1 k”挡,进行“欧姆调零”,再正确测量二极管反向电阻,若指针指在如图中虚线②的位置,则测量结果为________。
【变式3-1】如图1所示是电表改装的原理图,已知表头的内阻为500Ω,满偏电流为,改装后的电压表量程为1V,电流表量程为0.12mA;如图2所示是多用电表的两种不同连接方式,则下列说法正确的是( )
A.如图1,当K接1时,为电流表的改装原理图,
B.如图1,当K接2时,为电压表的改装原理图,
C.如图2,当测量二极管的正向电阻时,应选择乙图的连接方式
D.如图2,当测量二极管两极间正向电压时,应选择甲图的连接方式
【变式3-2】(多选)如图,关于多用电表的使用,下列说法中正确的是( )
A.图甲中多用电表与电源正极相连的是红表笔
B.图乙中多用电表选择开关应旋至直流电流挡
C.图丙中多用电表测二极管电阻时指针几乎不偏转
D.图丁中多用电表选用欧姆挡,接通后指针始终不偏转
【变式3-3】二极管加正向电压时电阻很小,加反向电压(未击穿)时电阻很大。某同学用多用电表测量二极管的反向电阻,多用电表上有如图(a)所示的选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)先进行机械调零,旋动________(填“S”或“T”)使指针对准表盘的________(填“左边”或“右边”)零刻度,后将K旋转到电阻挡“×100”的位置,并完成电阻调零。
(2)该同学先后用红、黑表笔按图(b)方式接触二极管的a、b两端,由多用电表指针偏转情况可知二极管的________(填“a”或“b”)端为正极。
1.如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,、为表笔插孔,下列说法正确的是( )
A.孔插红表笔
B.更换倍率测量电阻时,没必要重新进行欧姆调零
C.用“”挡测量时,若指针指在表盘右端零刻度线附近,应换用“”挡
D.要测量电路中某电阻的阻值,必须将该电阻与其他元件断开
2.关于多用电表的使用和操作,下列说法错误的是( )
A.用欧姆挡测量电阻时,不可用双手捏住两表笔和电阻两端的接触处进行测量
B.用欧姆挡测量不同的电阻时,不改变欧姆挡的倍率就不需要重新进行欧姆调零
C.用两只表笔分别接电阻两端测量电阻时,红表笔接触点比黑表笔接触点的电势低
D.欧姆调零后,用“×10”挡测量电阻的阻值,发现指针偏转角度太小,为了提高测量精度,应换用“×1”挡,重新欧姆调零后再进行测量
3.如图为一简易电阻表的原理示意图,其中电流表的满偏电流,内阻,可变电阻的最大阻值为,电池电动势。按正确使用方法测量电阻的阻值时,指针偏转到2mA处,可知该电阻的阻值为( )
A. B. C. D.
4.如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻,,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中为选择开关,下列说法正确的是( )
A.若电池用久了,电动势减小,内阻增大,即使能欧姆调零,测量的电阻值会偏小
B.若电压表的量程为,则的阻值为
C.测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,待测阻值为
D.当接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位
5.(多选)如图所示为电流表改装成欧姆表的电路。两表笔直接接触时,指针满偏,偏转角度为,此时刚好完成了欧姆调零,调好的欧姆表内阻r=150Ω。现将待测电阻Rx接在两表笔间:
A.插孔a应插入红表笔
B.若此时指针偏转的角度为,被测电阻Rx大小为100Ω
C.若电源内阻增大,未重新进行欧姆调零仍能准确测量待测电阻
D.若待测电阻的阻值变为原来的2倍,电路中的电流也会变为原来的2倍
6.(多选)如图所示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流、内阻,可变电阻的最大阻值为,电池的电动势、内阻,下列说法正确的是( )
A.与接线柱A相连的是红表笔
B.按正确使用方法测量电阻,指针指在刻度盘μA时,
C.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能调零,则测量的阻值时,测量值比真实值小
D.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较大的挡位,重新调零后测量
7.用图1所示的多用电表测量一个阻值约为的电阻,要用到图中三个部件K、S和T。请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件________(填字母“K”、“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。
②将选择开关旋转到“”挡的位置。
③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,旋动部件________(填字母“K”、“S”或“T”),使电表指针对准电阻的________。(填“0刻线”或“刻线”)
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图2所示,该电阻的阻值为________Ω。
⑤测量完毕,将选择开关旋转到OFF位置。
8.在测量一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,采用如下步骤完成实验:
(1)利用螺旋测微器测定合金丝直径为d;
(2)首先用多用电表粗测的电阻,当用“”挡时发现指针偏转角度过大如图所示,接下来的测量操作如下,请帮助该同学选择必需的操作并按操作顺序排序______;
A.测量结束后,将选择开关旋到“OFF”
B.断开待测电阻,将选择开关转到“”挡
C. 断开待测电阻,将选择开关放到“”挡
D.将红黑表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0”
E. 再接入待测电阻,将指针示数乘以对应倍数,即为待测电阻的阻值
(3)若电压表的示数为U,电流表的示数为,合金丝长度为L,则该合金丝的电阻率_______(用U、I、L、d表示)。
9.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率,步骤如下:
(1)用游标为10分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度_____;用螺旋测微器测量其直径如图所示,由图可知其直径_____。
(2)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘示数如图3所示,则该电阻的阻值约为______Ω。
(3)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻,现有的器材及其代号和规格如下:
电流表(量程0~5,内阻约50Ω);
电流表(量程0~15,内阻约30Ω);
电压表V(量程0~3V,内阻约10);
滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A);
滑动变阻器(阻值范围0~20Ω,允许通过的最大电流0.5A);
直流电源E(电动势4V,内阻不计);
开关S;
导线若干。
①为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,电流表选取______,滑动变阻器选取_____(填写所用器材的代号)。
②请将电路实物连线补充完整____。
③若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示,则用此法测出该圆柱体材料的电阻率_____。(不要求计算,用题中所给字母表示)
10.某兴趣小组要测量一个未知电阻Rx的阻值及该材料的电阻率,实验室提供的器材如下:
A.多用电表
B.恒压电源(输出电压为3V)
C.电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)
D.电流表(量程0~3mA,内阻约为40Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
F.定值电阻R1、R2电阻箱R、灵敏电流表G
G.开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测Rx的阻值。选用“×10”挡试测时,指针如图a所示,于是决定换用 ___________(选填“×1”或“×100”)倍率。换用另一倍率后,重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为 ___________Ω。
(2)接下来该小组采用伏安法继续测量。
①为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量? ___________。
②下列关于伏安法测电阻实验误差的说法正确的是 ___________。
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除偶然误差
C.用U-I图像处理数据求电阻Rx,可以减小偶然误差
D.该小组选用合理电路进行测量,电压表的测量值小于真实值
(3)使用螺旋测微器测量导体直径,示数如图乙所示,则直径是___________ mm。
(4)若本实验中,测得该电阻长度为L,横截面为圆形直径为D,电阻为Rx,则该材料电阻率的计算式为 ___________。
11.重庆实验外国语学校2号实验小组测量某一金属丝的电阻率,除了被测金属丝以外,还有以下实验器材可供选择:
(1)如图甲所示,先用游标卡尺测圆柱体长度________mm;如图乙所示,用螺旋测微器测圆柱体直径________mm;如图丙所示,用多用电表×1Ω挡粗测其电阻________Ω。
(2)为了减小实验误差,要用伏安法较准确地测出其阻值,除待测圆柱体外,实验室还备有的实验器材如下:
A.两节新的干电池
B.电压表(量程3V,内阻约为1kΩ)
C.电压表(量程15V,内阻约为5kΩ)
D.电流表A(量程100mA,内阻)
E.定值电阻(5Ω)
F.定值电阻(2Ω)
G.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流1A)
H.滑动变阻器(0~2000Ω,额定电流0.1A)
I.开关和若干导线
(3)请在虚线框内画出测量圆柱体电阻R的实验电路图,要求尽可能地提高测量准确度(所选器材用题目中给出的符号表示)________。
(4)若电流表的示数为I,电压表的示数为U,则该圆柱体材料的电阻率________(用U、I、D、L、RA表示,不需要考虑单位换算)。
12.如图所示是一种可以测量直流电流、电压多用电表的原理示意图,若将选择开关拨至触点“1”或“2”,可构成不同量程的电流表;若将选择开关拨至触点“3”或“4”,可构成不同量程的电压表。
图中表头G的满偏电流为,内阻,和为定值电阻,,,开关分别拨至触点“3”和“4”时的量程为,;求
(1)开关分别拨至触点“1”和“2”时的量程和;
(2)电阻和的阻值。
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11.5实验:练习使用多用电表(知识解读)(解析版)
•知识点1 认识多用电表
•知识点2 用多用电表测量小灯泡的电流、电压
•知识点3 用多用电表测量电阻和二极管的正反向电阻
•作业 随堂检测
知识点1 认识多用电表
1、认识多用电表
2、外部构造:
构造
作用
表盘的上部为表头
用来表示电流、电压和电阻的多种量程。
指针定位螺丝
使指针指在左侧的零刻度线上。
欧姆调零旋钮
在多用电表当做欧姆表使用时,将红、黑表笔直接相接(短接),调整指针使之指在欧姆表的零刻线。欧姆档每次换挡后都要调零。
选择开关
它的作用是选择测量项目和量程,它带有箭头,箭头所指表明该表的作用和量程。转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等。
红黑表笔
如果是电压、电流档,就是红表笔接正极,黑表笔接负极;如果是万用表的电阻挡,那就是黑表笔相当于电池正极,红表笔相当于电池负极。
3、多用电表的原理:欧姆表测电阻的原理是闭合电路的欧姆定律,欧姆表内部电路结构如图所示。
(1)R为调零电阻,红黑表笔短接,根据闭合电路的欧姆定律有Ig=,当红黑表笔之间接有未知电阻Rx时,有I=,故每一个未知电阻都对应一个电流值I。
(2)我们在刻度盘上刻出不同I对应的Rx的值,所测电阻Rx即可从表盘上直接读出;由于I与R的非线性关系,表盘上电流刻度是均匀的,其对应的电阻刻度却是不均匀的,电阻的零刻度在电流满偏处;Rx=Rg+R+r时,I=,指针半偏,所以欧姆表的内阻等于中值电阻。
4、内部结构:多用电表是由一个小量程的电流表和若干元件组成的,每进行一种测量时,只使用其中一部分电路,其他部分不起作用.如图所示,其中1、2为电流测量端,3、4为电压测量端,5为电阻测量端,测量时,黑表笔插入“-”插孔,红表笔插入“+”插孔,并通过转换开关接入与待测量相应的测量端。
【典例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________(选填“K”“S”“T”),使指针对准电流的“0”刻线。
(2)将K旋转到电阻挡“×10”的位置。
(3)将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件________(选填“K”“S”“T”),使指针对准电阻的________(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大。为了得到比较准确的测量结果,应该将K旋转到________(填“×1”或“×100”)挡的位置,并重新进行欧姆调零,再对电阻进行测量得到指针如上图位置,读出电阻为________。
【答案】 S T 0刻线 ×1 11.0/11
【详解】[1]旋动部件S,使指针对准电流的“0”刻线。这是机械调零,调节电表指针的初始位置。
[2][3]将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件T,使指针对准电阻的“0刻线”。这是欧姆调零,每次更换电阻挡后都要进行,以消除表内电池内阻等的影响。
[4]指针偏转角度过大,说明所选倍率“×10”太大,导致读数靠近表盘右端低阻区,误差较大,应换用小倍率“×1”。
[5]指针在“11”刻度处,倍率为×1,因此电阻为
【变式1-1】如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中为选择开关,下列说法正确的是( )
A.表笔为红表笔
B.当接触点1时,多用电表处于测量电压的挡位
C.若电压表的量程为,则的阻值为
D.测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,则待测阻值为
【答案】D
【详解】A.多用电表内部电源的负极接红表笔,可知表笔为红表笔,故A错误;
B.当接触点1时,电流表和并联,多用电表处于测量电流的挡位,故B错误;
C.若电压表的量程为,有
解得,故C错误;
D.电流表的满偏电流为,内阻,改装电流表的量程为
测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,待测阻值为中值电阻,故D正确。
故选D。
【变式1-2】(多选)如图所示为多用电表电阻挡的内部电路、、为表笔插孔、下列说法中错误的是( )
A.孔插红表笔
B.可用定值电阻代替
C.测量时发现指针偏转角度过大,则必须增大倍率、重新欧姆调零后再进行测量
D.使用多用电表的电阻挡测量电阻时,一定要用双手捏紧两表笔的金属杆
【答案】BCD
【详解】A.多用电表电阻挡的内部电路,电流从电源正极流出,经灵敏电流计和滑动变阻器到达插孔,插孔与电源负极相连。按欧姆表原理,电流从黑表笔流出、红表笔流入,因此黑表笔应接内部电源正极。接正极,故孔为黑表笔插孔;接负极,孔为红表笔插孔,故A正确;
B.是欧姆调零电阻。由于电池用久后电动势下降、内阻增大,短接表笔时电流会偏离满偏值,必须调节才能使指针满偏(欧姆调零)。换成定值电阻则无法适应电池变化,可能导致无法调零或测量误差过大,故B错误;
C.指针偏转角度过大,表示通过表头的电流过大,说明待测电阻远小于当前挡位的内阻(中值电阻)。为使指针指在中央附近以减小读数误差,应换用较小倍率(如从换至),使内阻减小,待测电阻与内阻接近,故C错误;
D.使用电阻挡测量时,若用双手捏紧两表笔的金属杆,人体电阻会并联在待测电阻两端,导致测量值偏小。正确操作应只握绝缘部分,故D错误。
本题选错误的,故选BCD。
【变式1-3】某实验小组用满偏电流且内阻的灵敏电流计和电动势分别为和的电源等器材来制作多用电表,设计的电路图如图甲所示。已知该实验小组设计的多用电表的两个电流挡的量程分别为0~3mA和0~30mA,两个电压挡的量程分别为0~3V和0~15V。
(1)该多用电表的A表笔为______(填“红表笔”或“黑表笔”)。
(2)将开关S拨至1,正确操作后,将该多用电表串联接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为______。
(3)将开关S拨至5,正确操作后,将该多用电表接入电路,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则该挡位下的读数为______。
(4)将开关S拨至3,欧姆调零完成后,红、黑表笔间接入一电阻,发现灵敏电流计的表盘指针指向如图乙所示,则所接电阻的阻值为______。
【答案】(1)红表笔
(2)20.0mA
(3)2.00V
(4)750
【详解】(1)根据“红进黑出”原则可知,A表笔为红表笔。
(2)将开关S拨至1,此时多用电表的挡位为的电流挡,分度值为1mA,因此该挡位下的读数为20.0mA。
(3)将开关S拨至5,此时多用电表的挡位为的电压挡,分度值为0.1V,因此该挡位下的读数为2.00V。
(4)将开关S拨至3,此时多用电表的挡位为欧姆挡,欧姆调零完成后则有
接入待测电阻时有
解得
知识点2 用多用电表测量小灯泡的电流、电压
1、测量小灯泡的电压
(1)测试方法
①将多用电表开关旋至直流电压档。
②根据待测电压的估计值选择直流电压挡合适的量程。如果难以估测待测电压值,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,然后根据试测的数值,重新确定适当的量程进行测量。
③测量时,用红黑测试表笔使多用电表与被测电路并联,并要注意电表的极性。两表笔接灯泡两端接线柱,注意红表笔接触点的电势比黑表笔的高。
④根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数。
(2)读数规则
电压表量程一般有两种:0~3V,0~15V。电压表若用0~3V量程,其最小刻度(精确度)分别为0.1V,为10分度仪表读数,读数规则较为简单,只需在精确度后加一估读数即可。电压表若用0~15V量程,则其最小刻度为0.5V,为5分度仪表读数,所读数值小数点后只能有一位小数,也必须有一位小数。
2、测量通过小灯泡的电流
(1)测试方法
①将多用电表开关旋至直流电流档。
②根据待测电流的估计值选择直流电流挡合适的量程。如果难以估测待测电流值,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,然后根据试测的数值,重新确定适当的量程进行测量。
③把多用电表串联在电路中,注意电流应从红表笔流入电表。
④根据表盘上相应量程的直流电流刻度读数。
(2)读数规则
电流表量程一般有两种:0~0.6A,0~3A。电流表若用0~3A量程,其最小刻度(精确度)分别为0.1A,为10分度仪表读数,读数规则较为简单,只需在精确度后加一估读数即可。电流表若用0~0.6A量程,则其最小刻度为0.02A,为2分度仪表读数,所读数值小数点后只能有两位小数,也必须有两位小数。
注意:测电压需并联,测电流需串联,忌搞反直流电流方向,直流电要从正极测试笔插孔流入,从负极测试笔插孔流出。忌用直流电挡位测交流电。忌用多用电表测不是50Hz的交流电,普通多用电表的交流电挡位是按照50Hz设计的,不能准确测量其他频率的交流电。
3、误差分析: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。读数时的观测易形成偶然误差,要垂直表盘正对指针读数。
【典例2】在“练习使用多用电表”实验中,某同学使用多用电表来测量白炽灯的灯丝电阻,灯泡标有“220V 100W”字样,回答以下问题:
(1)该同学采用“”挡进行测量,则实际的测量结果最有可能为图甲中的_________(选填“a”、“b”或“c”)位置。
(2)为了用多用电表测得比较准确的灯丝阻值,还需要进行的操作步骤顺序是________(填字母)。
A.将选择开关置于“”挡
B.将选择开关置于“”挡
C.将红、黑表笔短接
D.调节欧姆调零旋钮使指针指左侧零刻度
E.调节欧姆调零旋钮使指针指右侧零刻度
F.将选择开关置于“OFF”或直流电压500V挡
G.将选择开关置于“OFF”或交流电压500V挡
H.测量电阻
(3)该同学继续用该多用电表测量某电池的电压,选择开关位置如图乙所示,测量时电表指针位置如图甲中b位置,则该同学测得的电池电压为_________V。
【答案】 c BCEHG 1.15
【详解】(1)[1]灯泡正常发光时的电阻约为
灯丝电阻随温度升高而增大,灯泡在常温下的电阻远小于正常发光时的阻值,若选用×10Ω挡进行测量,由图示可知,指针应指在c处;
(2)[2]采用×10挡进行测量电阻指针偏角太大,所选挡位太大,应选择欧姆×1挡,然后将红黑表笔短接进行欧姆调零,使指针指在右侧零刻度处,然后测灯泡电阻,测量完毕将选择开关置于OFF挡或交流电压最高挡,故正确的步骤为BCEHG。
(3)[3]由图乙所示可知,电压表量程为2.5V,其分度值为0.05V,示数为:1.15V。
【变式2-1】如图,电池、开关和灯泡组成串联电路.当闭合开关时,发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下,现使用一多用电表对故障电路进行检测:选择直流电压挡,闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为;断开开关S,选择欧姆挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转。则下列判断可能正确的是( )
A.灯泡短路 B.灯泡断路 C.导线断开 D.导线断开
【答案】B
【详解】“闭合开关S,红、黑表笔分别接在接线柱E、F上,电压表示数为”说明从电源正极到接线柱E是没有断路,从电源负极到接线柱F没有断路;“断开开关S,选择欧姆挡,红、黑表笔分别同时接E、F,指针不偏转”说明接线柱E、接线柱F之间也就是小灯泡电阻无穷大,是断路,如果灯泡短路,指针应该有明显地偏转。故B正确,ACD错误;
故选B。
【变式2-2】(多选)在实验室做电学实验时会经常用到多用电表,图甲为刻度板,图乙为操作面板,下列测量项中操作和读数正确的是( )
A.若多用电表未使用时发现指针出现图甲①位置,则需要调节图乙中的h处的旋钮
B.在粗测一节5号电池的电动势时,将图乙中挡位旋钮打至e处,红表笔接电池正极,黑表笔接负极,读出图甲中指针②所对的数值1.4V
C.测规格为“220V,20W”的灯泡阻值时,先将图乙中挡位旋钮打至a处,再将红黑表分别接在灯泡的两处通电接口处,读出图甲中指针②所对的数值120Ω
D.若用×1k挡测量某一定值电阻时,发现指针偏转到图乙中③位置,需要将挡位旋钮打至b处,正确操作后,指针处于②位置,其读数为1200Ω
【答案】AD
【详解】A.若多用电表未使用时发现指针出现图甲①位置,则需要调节机械调零旋钮,即图乙中的旋钮h,A正确;
B.在粗测一节5号电池的电动势时,将图乙中挡位旋钮打至e处,红表笔接电池正极,黑表笔接负极,刻度盘最小刻度为0.05V,所以读出图甲中指针②所对的数值1.40V。B错误;
C.根据公式得
结合刻度盘中间刻度值,应将图乙中挡位旋钮打至b处,再将红黑表分别接在灯泡的两处通电接口处,读出图甲中指针②所对的数值1200Ω,C错误;
D.若用×1k挡测量某一定值电阻时,发现指针偏转到图乙中③位置,为了使指针指向刻度盘中央附近,需要将挡位旋钮打至b处,正确操作后,指针处于②位置,其读数为1200Ω,D正确。
故选AD。
【变式2-3】某同学按图甲所示的电路图进行实验。连接好电路元件后闭合开关,发现两个灯泡均不亮。于是,该同学使用图乙中的多用电表检测图甲电路的故障。
(1)该多用电表使用前,其指针位置如图丙所示,应该调节图乙中的________(选填“”或“”),让指针指在________(选填“电流”或“电阻”)零刻度处。
(2)正确调零后,该同学将多用电表的选择开关打到了直流电压挡。然后,该同学将图甲中的开关闭合,把多用电表的________(选填“红”或“黑”)表笔接在点,用另一个表笔依次接触电路中的、、、、点,多用电表的读数情况如表所示,则故障原因是________(选填“”、“”、“”或“”)间断路。
表笔接触位置
读数
接近3V
接近3V
接近3V
接近3V
0
(3)多用电表使用完成后,可以把选择开关打到OFF挡,还可以把选择开关打到图戊中的________(选填“×1kΩ”、“10mA”或“交流500V”)挡。
【答案】(1) 电流
(2) 红 EF
(3)交流
【详解】(1)[1][2]该多用电表使用前,其指针位置如图丙所示,应该进行机械调零,应调节图乙中的,让指针指在电流零刻度处。
(2)[1][2]该同学将图甲中的开关S闭合,根据“红进黑出”,则把多用电表的红表笔接在点,用另一个表笔依次接触B、C、D、E点时电压表读数都接近3V,说明两表笔之间的电路没问题,接触F点时电压表读数为零,说明EF之间有断路,则故障原因是EF间断路。
(3)多用电表使用完成后,可以把选择开关打到OFF挡,还可以把选择开关打到图戊中的交流500V挡。
知识点3 用多用电表测量电阻和二极管的正反向电阻
1、实验目的:了解多用电表的构造和原理,掌握多用电表测电阻的使用方法。会使用多用电表电阻。会用多用电表探索黑箱中的电学元件。
2、实验原理
(1)欧姆挡的内部电路简化如下图所示
(2)根据闭合电路欧姆定律:①当红、黑表笔短接时,Ig=,②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时,I=,③当I中=Ig时,中值电阻R中=Rg+R+r.
3、实验器材:多用电表、电学黑箱、定值电阻(大、中、小)三个。
4、实验步骤
(1)调整定位螺丝,使指针指向电流的零刻度。
(2)选择开并置于“Ω”挡的“×1”,短接红、黑表笔,调节欧姆调零旋钮,然后断开表笔,再使指针指向∞。
(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“×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,将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。
5、读数:电阻值等于指针的示数与倍率的乘积,指针示数的读数一般读两位有效数字。
注意:
(1)表内电源正极接黑表笔,负极接红表笔。
(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)测量电阻时,每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零。
(4)由于欧姆表盘难于估读,测量结果只需取两位有效数字,读数时注意乘以相应量程的倍率。
(5)使用多用电表时,手不能接触测试笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触测试笔的金属杆。
(6)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。
(7)如果长期不用欧姆表,应把表内电池取出。⑧倍率应使指针指在中间位置附近。
7、误差分析
(1)电池用旧后,电动势会减小,内电阻会变大,致使电阻测量值偏大,要及时更换新电池。
(2)欧姆表的表盘刻度不均匀,估读时易带来误差,要注意其左密右疏特点。
(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。
8、黑箱内电学元件的判断
(1)首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源。
(2)如果有电源,则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压,根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系,从而分析出黑箱内各元件的连接情况。
(3)如果没有电源,则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值,根据所测量的电阻值,分析任意两点间各是什么元件及其连接情况。
判断目的
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。
电容器
欧姆挡
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。
电感线圈
欧姆挡
示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数。
9、认识二极管:如图所示,它由半导体材料制成,左端为正极,右端为负极。
特点:电流从正极流入时电阻很小,而从正极流出时电阻很大。
10、多用电表测二极管的正、反向电阻
(1)测二极管正向电阻:将多用电表的选择开关旋至低倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的正极,红表笔接触二极管的负极。
(2)测二极管反向电阻:将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡,调整欧姆零点之后将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极。
【典例3】某同学利用多用电表测量二极管的反向电阻以及判断二极管的正负极(二极管具有单向导电性,电流正向通过时几乎没有电阻,电流反向时,电阻很大)。
(1)该同学先用多用电表的欧姆挡粗测未知电阻,采用“×100”挡,调零后测量该电阻,发现指针偏转角度很小,如图中虚线①的位置所示,为了能获得更准确的测量数据,下列判断和做法正确的是 (填字母代号);
A.这个电阻阻值很小,估计只有几欧姆
B.这个电阻阻值很大,估计有几十千欧姆
C.如需进一步测量可换“×10”挡,调零后测量
D.如需进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量
(2)将红、黑表笔分别插入“+”、“-”插孔,二极管的两个极分别记作a和b,将红表笔接a端时,指针几乎不偏转,接b端时偏转角度很大,则可知二极管的负极为________(选填“a”或“b”)端;
(3)将选择开关拨至电阻“×1 k”挡,进行“欧姆调零”,再正确测量二极管反向电阻,若指针指在如图中虚线②的位置,则测量结果为________。
【答案】(1)BD
(2)b
(3)
【详解】(1)AB.采用“×100”挡,指针偏角非常小时,由图可得估计有几十千欧姆,说明电阻很大,故A错误,B正确;
CD.改用大倍率挡位,进一步测量可换“×1k”挡,调零后测量,故C错误,D正确;
故选BD。
(2)多用电表内部的电路中,红表笔与内部电路电源的负极相连,黑表笔与内部电路的正极相连,测量二极管时,将红表笔接a端时,指针几乎不偏转,接b端时偏转角度很大,则可知二极管的负极为b端。
(3)将选择开关拨至电阻“×1k”挡,进行“欧姆调零”,指针指在如图中虚线②的位置,则测量结果为
【变式3-1】如图1所示是电表改装的原理图,已知表头的内阻为500Ω,满偏电流为,改装后的电压表量程为1V,电流表量程为0.12mA;如图2所示是多用电表的两种不同连接方式,则下列说法正确的是( )
A.如图1,当K接1时,为电流表的改装原理图,
B.如图1,当K接2时,为电压表的改装原理图,
C.如图2,当测量二极管的正向电阻时,应选择乙图的连接方式
D.如图2,当测量二极管两极间正向电压时,应选择甲图的连接方式
【答案】B
【详解】A.K接1时,与表头并联,为电流表的改装原理图,电流表量程
根据并联电压相等有
解得,故A错误;
B.K接2时,表头与串联,为电压表的改装原理图,电压表量程
根据串联电路规律得,故B正确;
C.多用电表欧姆挡中,黑表笔接内部电源正极,红表笔接内部电源负极。测量二极管正向电阻时,需要二极管正极接黑表笔、负极接红表笔,因此应选甲图的连接方式,故C错误;
D.测量电压时,电流需要从多用电表红表笔流入、黑表笔流出,因此红表笔接二极管正极,黑表笔接二极管负极,应选乙图的连接方式,故D错误。
故选B。
【变式3-2】(多选)如图,关于多用电表的使用,下列说法中正确的是( )
A.图甲中多用电表与电源正极相连的是红表笔
B.图乙中多用电表选择开关应旋至直流电流挡
C.图丙中多用电表测二极管电阻时指针几乎不偏转
D.图丁中多用电表选用欧姆挡,接通后指针始终不偏转
【答案】AB
【详解】A.由电流红进黑出可知,图甲中多用电表红色表笔应该与电源正极相连,故A正确;
B.由图乙可知,电表与灯泡串联,多用电表选择开关应旋至直流电流挡,故B正确;
C.二极管有单向导电性,欧姆表内有电源,且电流要红进黑出,根据图丙可知多用电表测二极管正向导电时的电阻,指针正常偏转,故C错误;
D.图丁中多用电表选用欧姆挡,欧姆表内有电源,接通后可以给电容器充电,指针会发生偏转,故D错误。
故选AB。
【变式3-3】二极管加正向电压时电阻很小,加反向电压(未击穿)时电阻很大。某同学用多用电表测量二极管的反向电阻,多用电表上有如图(a)所示的选择开关K和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)先进行机械调零,旋动________(填“S”或“T”)使指针对准表盘的________(填“左边”或“右边”)零刻度,后将K旋转到电阻挡“×100”的位置,并完成电阻调零。
(2)该同学先后用红、黑表笔按图(b)方式接触二极管的a、b两端,由多用电表指针偏转情况可知二极管的________(填“a”或“b”)端为正极。
【答案】(1) S 左边
(2)a
【详解】(1)[1][2]先进行机械调零,旋动S使指针对准表盘的左边零刻度。
(2)该同学先后用红、黑表笔按图(b)方式接触二极管的a、b两端,当黑表笔接a端时电阻很小,说明二极管加的正向电压;当黑表笔接b端时电阻很大,说明二极管加的反向电压;由多用电表指针偏转情况可知二极管的a端为正极。
1.如图所示为多用电表欧姆挡的内部电路,、为表笔插孔,下列说法正确的是( )
A.孔插红表笔
B.更换倍率测量电阻时,没必要重新进行欧姆调零
C.用“”挡测量时,若指针指在表盘右端零刻度线附近,应换用“”挡
D.要测量电路中某电阻的阻值,必须将该电阻与其他元件断开
【答案】D
【详解】A.多用电表的黑表笔连接内部电源的正极,红表笔连接内部电源的负极,由图可知a孔插黑表笔,故A错误;
B.更换倍率测量电阻时,由于不同倍率对应的欧姆内阻不同,所以要重新进行欧姆调零,故B错误;
C.用“”挡测量时,若指针指在表盘右端零刻度线附近,可知待测电阻阻值较小,应换用“”挡,故C错误;
D.要测量电路中某电阻的阻值,必须将该电阻与其他元件断开,故D正确。
故选D。
2.关于多用电表的使用和操作,下列说法错误的是( )
A.用欧姆挡测量电阻时,不可用双手捏住两表笔和电阻两端的接触处进行测量
B.用欧姆挡测量不同的电阻时,不改变欧姆挡的倍率就不需要重新进行欧姆调零
C.用两只表笔分别接电阻两端测量电阻时,红表笔接触点比黑表笔接触点的电势低
D.欧姆调零后,用“×10”挡测量电阻的阻值,发现指针偏转角度太小,为了提高测量精度,应换用“×1”挡,重新欧姆调零后再进行测量
【答案】D
【详解】A.用欧姆挡测量电阻时,双手捏住表笔和电阻会引入人体电阻,导致测量误差,故不可用双手操作,A正确;
B.欧姆调零只需在换挡后进行,欧姆挡倍率不变时,不换挡则无需重新调零,B正确;
C.欧姆挡中黑表笔连接内部电源正极,电势高;红表笔连接负极,电势低,因此红表笔接触点电势低于黑表笔接触点,C正确;
D.指针偏转角度太小表明电阻值较大,应换用更高倍率挡(如“×100”或“×1k”)以提高测量精度;换用“×1”挡(更低倍率)会使偏转角度更小,降低精度,D错误。
本题选错误的,故选D。
3.如图为一简易电阻表的原理示意图,其中电流表的满偏电流,内阻,可变电阻的最大阻值为,电池电动势。按正确使用方法测量电阻的阻值时,指针偏转到2mA处,可知该电阻的阻值为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】两表笔短接时,欧姆表调零,则
测量电阻的阻值时,指针偏转到2mA,则
解得
故选A。
4.如图为多用电表的原理示意图,其中电流表的满偏电流为,内阻,,调零电阻的最大值,电池电动势,内阻。虚线框中为选择开关,下列说法正确的是( )
A.若电池用久了,电动势减小,内阻增大,即使能欧姆调零,测量的电阻值会偏小
B.若电压表的量程为,则的阻值为
C.测某电阻阻值时,正确操作后若指针指在正中央,待测阻值为
D.当接触点1时,多用电表处于测量电流的挡位
【答案】D
【详解】A.根据欧姆定律,满偏时满足
被测电阻Rx满足
两式联立得
根据得到的函数可知,由于电源电动势减小,则R内减小,造成同一个被测电阻对应的电流值减小,即指针偏转的角度变小,被测电阻读数偏大,故A错误;
B.由于表头的满偏电流为0.5mA,内阻Rg=200Ω,R1=200Ω,因此改装电流表的量程为1mA,改装电流表的内阻
根据欧姆定律,电阻,故B错误;
C.根据闭合电路欧姆定律,中值电阻,故C错误;
D.当接触点1时,电流表与R1并联,多用电表处于测量电流的挡位,D正确。
故选D。
5.(多选)如图所示为电流表改装成欧姆表的电路。两表笔直接接触时,指针满偏,偏转角度为,此时刚好完成了欧姆调零,调好的欧姆表内阻r=150Ω。现将待测电阻Rx接在两表笔间:
A.插孔a应插入红表笔
B.若此时指针偏转的角度为,被测电阻Rx大小为100Ω
C.若电源内阻增大,未重新进行欧姆调零仍能准确测量待测电阻
D.若待测电阻的阻值变为原来的2倍,电路中的电流也会变为原来的2倍
【答案】AB
【详解】A.电流从红表笔流入电表,从黑表笔流出,由图可知,电流从电源负极流入电表,故插孔a应插入红表笔,故A正确;
B.设满偏电流为,两表笔短接时,则有
两表笔间接待测电阻时,则有
联立解得,故B正确;
C.根据闭合电路欧姆定律
若电源内阻增大,未重新进行欧姆调零,则欧姆表内阻变大,不能准确测量待测电阻,故C错误;
D.根据闭合电路欧姆定律
若待测电阻的阻值变为原来的2倍,电路中的电流不是变为原来的2倍,故D错误。
故选AB。
6.(多选)如图所示为简单欧姆表原理示意图,其中电流表的满偏电流、内阻,可变电阻的最大阻值为,电池的电动势、内阻,下列说法正确的是( )
A.与接线柱A相连的是红表笔
B.按正确使用方法测量电阻,指针指在刻度盘μA时,
C.若该欧姆表使用一段时间后,电池电动势变小,但此表仍能调零,则测量的阻值时,测量值比真实值小
D.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,应将选择开关拨至倍率较大的挡位,重新调零后测量
【答案】AB
【详解】A.根据欧姆表内的电流流向,满足电流从红表笔流入,从黑表笔流出,所以与A相连的表笔颜色是红色,故A正确;
B.当两表笔短接时,电流表应调至满偏电流,设此时欧姆表的内阻为R内,则有
解得
按正确使用方法测量电阻,指针指在刻度盘μA时,有
则有
代入数据可得,故B正确;
C.当电池电动势变小时,欧姆表要重新调零,由于满偏电流不变,由
可知欧姆表内阻R内变小,待测电阻的测'量值是通过电流表的示数体现出来的,由
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,即测量值比真实值大,故C错误;
D.测量电阻时,如果指针偏转角度过大,则说明被测电阻阻值较小,倍率选择较大,应将选择开关拨至倍率较小的挡位,重新调零后再进行测量,故D错误。
故选AB。
7.用图1所示的多用电表测量一个阻值约为的电阻,要用到图中三个部件K、S和T。请根据下列步骤完成电阻测量:
①旋动部件________(填字母“K”、“S”或“T”),使指针对准电流的“0”刻线。
②将选择开关旋转到“”挡的位置。
③将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔,并将两表笔短接,旋动部件________(填字母“K”、“S”或“T”),使电表指针对准电阻的________。(填“0刻线”或“刻线”)
④将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,若多用电表读数如图2所示,该电阻的阻值为________Ω。
⑤测量完毕,将选择开关旋转到OFF位置。
【答案】 S T 0刻线 1900
【详解】[1] S为机械调零螺丝(指针定位螺丝),目的是使电路断路情况下多用电表表头指针对准电流的“0”刻线。则旋动部件S。
[2][3] T为欧姆调零旋钮,目的是在红黑表笔短接时,表头指针对准电阻的0刻线。
[4]将红、黑表笔分别与待测电阻两端接触,该电阻的阻值为
8.在测量一根粗细均匀合金丝电阻率的实验中,采用如下步骤完成实验:
(1)利用螺旋测微器测定合金丝直径为d;
(2)首先用多用电表粗测的电阻,当用“”挡时发现指针偏转角度过大如图所示,接下来的测量操作如下,请帮助该同学选择必需的操作并按操作顺序排序______;
A.测量结束后,将选择开关旋到“OFF”
B.断开待测电阻,将选择开关转到“”挡
C. 断开待测电阻,将选择开关放到“”挡
D.将红黑表笔短接,调整“欧姆调零旋钮”,使指针指向“0”
E. 再接入待测电阻,将指针示数乘以对应倍数,即为待测电阻的阻值
(3)若电压表的示数为U,电流表的示数为,合金丝长度为L,则该合金丝的电阻率_______(用U、I、L、d表示)。
【答案】 BDEA
【详解】(2)[1]当用“”挡时发现指针偏转角度过大,说明被测电阻较小,应该换用小倍率电阻挡;调整挡位后,要先进行欧姆调零,再进行测量;测量后,断开表笔关闭多用电表;故实验步骤的顺序为BDEA。
(3)[2]根据电阻定律得
由欧姆定律,可知
解得该合金丝电阻率为
9.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率,步骤如下:
(1)用游标为10分度的卡尺测量其长度如图,由图可知其长度_____;用螺旋测微器测量其直径如图所示,由图可知其直径_____。
(2)用多用电表的电阻“×10”挡,按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻,表盘示数如图3所示,则该电阻的阻值约为______Ω。
(3)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻,现有的器材及其代号和规格如下:
电流表(量程0~5,内阻约50Ω);
电流表(量程0~15,内阻约30Ω);
电压表V(量程0~3V,内阻约10);
滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许通过的最大电流2.0A);
滑动变阻器(阻值范围0~20Ω,允许通过的最大电流0.5A);
直流电源E(电动势4V,内阻不计);
开关S;
导线若干。
①为使实验误差较小,要求测得多组数据进行分析,电流表选取______,滑动变阻器选取_____(填写所用器材的代号)。
②请将电路实物连线补充完整____。
③若已知伏安法测电阻电路中电压表和电流表示数分别用U和I表示,则用此法测出该圆柱体材料的电阻率_____。(不要求计算,用题中所给字母表示)
【答案】(1) 3.62 2.095
(2)220
(3)
【详解】(1)[1]10分度的游标卡尺精度为0.1mm,可知长度为3.62cm。
[2]螺旋测微器的精度为0.01mm,可得直径为2.095mm。
(2)多用电表的挡位为“×10挡”,表盘示数为22,可知该电阻的阻值约为220。
(3)[1]电路中最大电流
故选择电流表
[2]滑动变阻器起分压作用,选小阻值。
[3]根据
电阻较小,故电流表应选外接法。
[4]由欧姆定律可得,电阻阻值为
由电阻定律得
联立解得
10.某兴趣小组要测量一个未知电阻Rx的阻值及该材料的电阻率,实验室提供的器材如下:
A.多用电表
B.恒压电源(输出电压为3V)
C.电压表(量程0~3V,内阻约为1kΩ)
D.电流表(量程0~3mA,内阻约为40Ω)
E.滑动变阻器(最大阻值20Ω)
F.定值电阻R1、R2电阻箱R、灵敏电流表G
G.开关及导线若干
(1)该小组先用多用电表的电阻挡粗测Rx的阻值。选用“×10”挡试测时,指针如图a所示,于是决定换用 ___________(选填“×1”或“×100”)倍率。换用另一倍率后,重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为 ___________Ω。
(2)接下来该小组采用伏安法继续测量。
①为使电阻的测量结果尽量准确且在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应选择以下哪个电路进行测量? ___________。
②下列关于伏安法测电阻实验误差的说法正确的是 ___________。
A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于偶然误差
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除偶然误差
C.用U-I图像处理数据求电阻Rx,可以减小偶然误差
D.该小组选用合理电路进行测量,电压表的测量值小于真实值
(3)使用螺旋测微器测量导体直径,示数如图乙所示,则直径是___________ mm。
(4)若本实验中,测得该电阻长度为L,横截面为圆形直径为D,电阻为Rx,则该材料电阻率的计算式为 ___________。
【答案】(1) ×100 1000
(2) B C
(3)2.150
(4)
【详解】(1)[1][2]该小组先用多用电表的电阻挡粗测Rx的阻值。选用“×10”挡试测时,指针偏角过小,可知倍率挡过小,则应该换用“×100”倍率。然后重新进行欧姆调零,方可再次进行测量指针如图b所示,测量值为10×100Ω=1000Ω。
(2)①[1]因可知应该采用电流表内接法;为了在调节电路的过程中电压表示数的变化范围足够大,应该采用分压电路,故选B;
②[2]A.由于电流表和电压表内阻引起的误差属于系统误差,A错误;
B.若将电流表和电压表的内阻计算在内,可以消除系统误差,B错误;
C.用U-I图像处理数据求电阻Rx,可以减小偶然误差,C正确;
D.该小组选用合理电路进行测量,即电流表内接电路,由于电流表的分压作用,则电压表的测量值大于真实值,D错误。
故选C。
(3)使用螺旋测微器测量导体直径是2mm+0.01mm×15.0=2.150mm
(4)根据
可得
11.重庆实验外国语学校2号实验小组测量某一金属丝的电阻率,除了被测金属丝以外,还有以下实验器材可供选择:
(1)如图甲所示,先用游标卡尺测圆柱体长度________mm;如图乙所示,用螺旋测微器测圆柱体直径________mm;如图丙所示,用多用电表×1Ω挡粗测其电阻________Ω。
(2)为了减小实验误差,要用伏安法较准确地测出其阻值,除待测圆柱体外,实验室还备有的实验器材如下:
A.两节新的干电池
B.电压表(量程3V,内阻约为1kΩ)
C.电压表(量程15V,内阻约为5kΩ)
D.电流表A(量程100mA,内阻)
E.定值电阻(5Ω)
F.定值电阻(2Ω)
G.滑动变阻器(0~5Ω,额定电流1A)
H.滑动变阻器(0~2000Ω,额定电流0.1A)
I.开关和若干导线
(3)请在虚线框内画出测量圆柱体电阻R的实验电路图,要求尽可能地提高测量准确度(所选器材用题目中给出的符号表示)________。
(4)若电流表的示数为I,电压表的示数为U,则该圆柱体材料的电阻率________(用U、I、D、L、RA表示,不需要考虑单位换算)。
【答案】 49.15 4.700/4.701/4.699 5
【详解】[1]游标卡尺主尺读数为,游标分度值为,第条游标刻线与主尺刻线重合,故长度为
[2]螺旋测微器固定刻度读数为,可动刻度读数为格,故直径为
[3]多用电表使用挡,欧姆表指针示数为5,故粗测电阻为
[4]应选用两节新干电池、电压表、电流表、定值电阻、滑动变阻器、开关和导线。两节新干电池的电动势约为,选用量程的可充分利用量程。粗测电阻约为,用与电流表内阻并联,可使电流表分流并扩大量程;的阻值范围和额定电流适合调节待测支路电流。将待测电阻与电流表、定值电阻组成的并联部分串联,电压表并联在待测电阻与并联部分的两端,滑动变阻器采用分压接法,使待测支路电压可以从零开始调节。闭合开关前,应将滑片置于待测支路两端电压为零的位置,电路图如图所示
[5]电流表与并联,两支路电压相等。由欧姆定律得通过的电流为
根据并联电路的电流特点,通过待测电阻的电流为
电压表的示数包括待测电阻两端电压和电流表内阻两端电压,由串联电路的电压特点得
由欧姆定律得待测电阻的阻值为
圆柱体横截面积为
由电阻定律得
解得材料的电阻率为
12.如图所示是一种可以测量直流电流、电压多用电表的原理示意图,若将选择开关拨至触点“1”或“2”,可构成不同量程的电流表;若将选择开关拨至触点“3”或“4”,可构成不同量程的电压表。
图中表头G的满偏电流为,内阻,和为定值电阻,,,开关分别拨至触点“3”和“4”时的量程为,;求
(1)开关分别拨至触点“1”和“2”时的量程和;
(2)电阻和的阻值。
【详解】(1)由串并联知识有,
代入数据解得,
(2)由串并联知识有,
代入数据解得,
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