閉合電路和多用電表

1、年 級高二學 科物理編稿老師張友良課程標題閉合電路和多用電表一校林卉二校黃楠審核薛海燕一、考點突破 1. 初步了解多用電表的原理。通過實際操作學會使用多用電表。2. 知道電源的電動勢和內阻，理解閉合電路的歐姆定律。3. 測量電源的電動勢和內阻。二、重難點提示1. 知道多用電表歐姆擋的電路原理，掌握多用電表的使用方法，會用多用電表測量電阻的大小，會用多用電表判斷二極管的正、負極，判斷大容量電容器是否斷路或漏電。2. 掌握閉合電路歐姆定律，并能熟練地運用它來解決有關問題。3. 會用圖象法和公式法處理實驗數(shù)據，求出待測電源的電動勢和內阻。近年的高考中：本部分知識以填空題最為多見，主要考查實驗能力，但

2、是所有的實驗都要在理解原理的基礎上掌握。 能力提升類例1 （1）某同學使用多用電表粗略測量一定值電阻的阻值，先把選擇開關旋到“×1k”擋位，測量時指針偏轉如圖（a）所示。請你簡述接下來的測量過程： ； ； ；測量結束后，將選擇開關旋到“OFF”擋。（2）接下來采用“伏安法”較準確地測量該電阻的阻值，所用實驗器材如圖（b）所示。其中電壓表內阻約為5k，電流表內阻約為5 。圖中部分電路已經連接好，請完成實驗電路的連接。（3）圖（c）是一個多量程多用電表的簡化電路圖，測量電流、電壓和電阻各有兩個量程。當轉換開關S旋到位置3時，可用來測量 ；當S旋到位置 時，可用來測量電流，其中S旋到位置

3、時量程較大。一點通：萬用表測電阻換擋位要重新調零?？紤]待測電阻大小與安培表和伏特表內阻的比較結果，選擇安培表是內接還是外接。表頭與大電阻串聯(lián)，改裝為電壓表；表頭與小電阻并聯(lián)，改裝為電流表；表頭與電池和可變電阻串聯(lián)改裝為歐姆表。答案：（1）斷開待測電阻，將選擇開關旋到“×100”擋： 將兩表筆短接，調整“歐姆調零旋鈕”，使指針指向“0”；再接入待測電阻，將指針示數(shù)×100，即為待測電阻阻值。（2）如圖所示（3）電阻 1、2 1 例2 圖示為簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流=300A，內阻Rg=100 ，可變電阻R的最大阻值為10 k，電池的電動勢E=1.5 V，內阻

4、r=0.5，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應是 色，按正確使用方法測量電阻Rx的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx= k.若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小，內阻變大，但此表仍能調零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結果與原結果相比較_（填“變大”、“變小”或“不變”）。一點通：歐姆表測電阻實際是閉合電路歐姆定律的應用解析：本題考查歐姆表的結構、測量原理和相關計算，還涉及測量誤差的分析。歐姆表是電流表改裝的，必須滿足電流的方向“+”進“”出，即回路中電流從標有“+”標志的紅表筆進去，所以與A相連的表筆顏色是紅色的；當兩表筆短接（即Rx=0）時，電流表應調至滿偏電流Ig，設此時歐姆表的

5、內阻為R內，此時由關系式得；當指針指在刻度盤的正中央時I=，有，代入數(shù)據可得；當電池電動勢變小、內阻變大時，歐姆表得重新調零，由于滿偏電流Ig不變，由公式，歐姆表內阻 R內得調小，待測電阻的測量值是通過電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來的，由，可知當R內變小時，I變小，指針跟原來的位置相比偏左了，歐姆表的示數(shù)變大了。答案：紅，5，變大綜合運用類例1 在“描繪小電珠的伏安特性曲線”實驗中，所用器材有：小電珠（2.5V，0.6W），滑動變阻器，多用電表，電流表，學生電源，開關，導線若干。粗測小電珠的電阻，應選擇多用電表_倍率的電阻擋（請?zhí)顚憽癤1”、“X10”或“X100”）；調零后，將表筆分別與小電珠的兩極連

6、接，示數(shù)如圖甲，結果為_ 實驗中使用多用電表測量電壓，請根據實驗原理圖乙完成實物圖丙中的連線。開關閉合前，應將滑動變阻器的滑片P置于_端。為使小電珠亮度增加，滑片P應由中點向_端滑動。下表為電壓等間隔變化測得的數(shù)據，為了獲得更準確的實驗圖象，必須在相鄰數(shù)據點_ _間多測幾組數(shù)據（請選填“ab” “bc” “cd” “de”或“ef”）數(shù)據點abcdefU/V0.000.501.001.502.002.50I/A0.0000.1220.1560.1850.2160.244一點通：歐姆表在測量時應盡量讓其指針指在中央區(qū)。用萬用表不管測量什么物理量都是讓電流從紅表筆流入電表，從黑表筆流出電表。實驗數(shù)

7、據的分布要有利于畫出趨勢線。解析：電珠電阻較小，故選“X1”擋如下圖P置左端時電珠兩端電壓最小ab之間電流值相差太大答案：X1 7.5 如下圖 左 右 ab例2 某同學通過查找資料自己動手制作了一個電池。該同學想測量一下這個電池的電動勢E 和內電阻，但是從實驗室只借到一個開關、一個電阻箱（最大阻值為9.999，可當標準電阻用）、一只電流表（量程=0.6A，內阻）和若干導線。請根據測定電動勢E內電阻的要求，設計圖甲中器件的連接方式，畫線把它們連接起來。接通開關，逐次改變電阻箱的阻值，讀出與對應的電流表的示數(shù)I，并作記錄。當電阻箱的阻值時，其對應的電流表的示數(shù)如圖乙所示。處理實驗數(shù)據時，首先計算出

8、每個電流值I的倒數(shù);再制作R坐標圖，如圖丙所示，圖中已標注出了（）的幾個與測量對應的坐標點，請你將與圖乙實驗數(shù)據對應的坐標點也標注在圖丙中。在圖丙上把描繪出的坐標點連成圖線。根據圖丙描繪出的圖線可得出這個電池的電動E= V，內電阻_一點通：電阻箱與電流表串聯(lián)就可充當電壓表。解析：根據閉合電路的歐姆定律，測量電源的電動勢和內電阻，需要得到電源的路端電壓和通過電源的電流，在本實驗中沒有電壓表，但是可以用電阻箱和電流表串聯(lián)充當電壓表，測量電源的路端電壓，通過電流表的電流也是通過電源的電流，所以只需將電流表和電阻箱串聯(lián)接在電源兩端即可。實物圖的連接如答圖a所示。由閉合電路歐姆定律有：E =I（R+r+

9、rg），解得：，根據R圖線可知：電源的電動勢等于圖線的斜率，內阻為縱軸負方向的截距減去電流表的內阻。答案：見答圖a；見答圖b見答圖b 1.5（1.461.54）；0.3（0.250.35）思維拓展類例1 為測量一電源的電動勢及內阻在下列三個電壓表中選一個改裝成量程為9V的電壓表A. 量程為1V、內阻大約為1k的電壓表B. 量程為2V、內阻大約為2k的電壓表C. 量程為3V、內阻大約為3k的電壓表選擇電壓表 串聯(lián) k的電阻可以改裝成量程為9V的電壓表 利用一個電阻箱、一只開關、若干導線和改裝好的電壓表（此表用符號與一個電阻串聯(lián)來表示，且可視為理想電壓表），在虛線框內畫出電源電動勢及內阻的實驗原理

10、電路圖。根據以上實驗原理電路圖進行實驗，讀出電壓表示數(shù)為1.50V時、電阻箱阻值為15.0;電壓表示數(shù)為2.00V時，電阻箱的阻值為40.0，則電源的電動勢E=V、內阻r=_。一點通：注意電壓表顯示的示數(shù)與路端電壓的區(qū)別和聯(lián)系解析：由第問可知電壓表讀數(shù)會超過2V，所以選電壓表串聯(lián)一個6k的電阻即可改裝成量程為9V的電壓表。由電路圖知道電壓表讀數(shù)為1.5V時，路端電壓為4.5V，讀數(shù)為2V時，路端電壓為6V，由代入數(shù)據得到，答案：、6。2. 如圖3. 7.5、10例2 用如圖所示的電路，測定一節(jié)干電池的電動勢和內阻。電池的內阻較小，為了防止在調節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用一個定值電阻R0起保

11、護作用。除電池、開關和導線外，可供使用的實驗器材還有：（a）電流表（量程0.6A、3A）；（b）電壓表（量程3V、15V）（c）定值電阻（阻值1、額定功率5W）（d）定值電阻（阻值10，額定功率10W）（e）滑動變阻器（阻值范圍010、額定電流2A）（f）滑動變阻器（阻值范圍0100、額定電流1A）那么（1）要正確完成實驗，電壓表的量程應選擇 V，電流表的量程應選擇 A； R0應選擇 的定值電阻，R應選擇阻值范圍是 的滑動變阻器。（2）引起該實驗系統(tǒng)誤差的主要原因是 。一點通：儀器的選擇標準是：滿足測量要求并且精度高，實驗中控制效果好。解析：由于電源是一節(jié)干電池（1.5V），所選量程為3V的電

12、壓表；估算電流時，考慮到干電池的內阻一般為幾左右，加上保護電阻，最大電流在0.5A左右，所以選量程為0.6A的電流表；由于電池內阻很小，所以保護電阻不宜太大，否則會使得電流表、電壓表取值范圍小，造成的誤差大；滑動變阻器的最大阻值一般比電池內阻大幾倍就好了，取010能很好地控制電路中的電流和電壓，若取0100會出現(xiàn)開始幾乎不變最后突然變化的現(xiàn)象。關于系統(tǒng)誤差，其一般由測量工具和測量方法造成，具有傾向性，總是偏大或偏小。本實驗中由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比測量值小，造成E測<E真，r測<r真。答案：（1）3，0.6，1，010。（2）由于電壓表的分流作用造成電流表讀數(shù)總是比

13、電池實際輸出電流小1. 萬用表在測量電阻時組成一個閉合電路，電阻刻度由右向左分布且不均勻，中值電阻等于表的內阻都是利用了閉合電路的歐姆定律。2. 測電動勢和內電阻，用描線法處理數(shù)據是核心。為什么常規(guī)的測電源電動勢和內電阻的方法測出的電動勢和內電阻都會偏??？分析：結合電路圖分析：1、由圖一可知，當R取無窮大時，電流表示數(shù)必為零，圖二中顯示的是圖線與電壓軸的截距點，實驗中將此點電壓視為電動勢，實際上由于電壓表內阻不是無窮大，此時電壓表的讀數(shù)一定小于電動勢，即U測<E。2、再由電路圖分析，如果電壓表示數(shù)取零即意味著R和電流表的總電阻為零，電路被上側支路短路，圖線與電流軸的交點應該和實驗得到的交

14、點相一致。綜合上述兩點可見應有如下圖的測量E和r的理論和實驗圖線的對比根據這個圖線，可以判定，測量得出的電動勢和內電阻都會偏?。ń鼐嘈?、斜率?。ù痤}時間：60分鐘）1. 使用多用電表測量電阻時，多用電表內部的電路可以等效為一個直流電源（一般為電池）、一個電阻和一表頭相串聯(lián)，兩個表筆分別位于此串聯(lián)電路的兩端?，F(xiàn)需要測量多用電表內電池的電動勢，給定的器材有：待測多用電表，量程為60 mA的電流表，電阻箱，導線若干。實驗時，將多用電表調至×1 擋，調好零點；電阻箱置于適當數(shù)值。完成下列填空：（1）儀器連線如圖l所示（a和b是多用電表的兩個表筆）。若兩電表均正常工作，則表筆a為_ （填“紅

15、”或“黑”）色；（2）若適當調節(jié)電阻箱后，圖1中多用電表、電流表與電阻箱的示數(shù)分別如圖2（a），（b），（c）所示，則多用電表的讀數(shù)為_電流表的讀數(shù)為_mA，電阻箱的讀數(shù)為_；（3）將圖l中多用電表的兩表筆短接，此時流過多用電表的電流為_mA；（保留3位有效數(shù)字）（4）計算得到多用電表內電池的電動勢為_V。（保留3位有效數(shù)字）2. 某電動機的三組線圈、的阻值相同，均為幾歐姆，接法可能是圖I中甲、乙兩種之一，A、B和C是外接頭。現(xiàn)有一組線圈斷路，維修人員通過多用電表測量外接頭之間的電阻來判斷故障，若測A和B之間、B和C之間、A和C之間的電阻時，多用電表指針偏轉分別如圖II（a）、（b）、（c）所

16、示，則測量中使用的歐姆擋的倍率是（填、或），三組線圈的接法是 （填甲或乙），斷路線圈是（填、或）。3. 用如圖所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關K和兩個部件S、T。請根據下列步驟完成電阻測量：旋動部件_，使指針對準電流的“0”刻線。將K旋轉到電阻擋“×100”的位置。將插入“+”、“”插孔的表筆短接，旋動部件_，使指針對準電阻的_（填“0刻線”或“刻線”。）將兩表筆分別與待測電阻相接，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過小，為了得到比較準確的測量結果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按_的順序進行操作，再完成讀數(shù)測量。A. 將K旋轉到電阻擋“×1k”的位置B. 將K旋轉到電阻擋“

17、5;10”的位置C. 將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接D. 將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進行校準4. “黑盒子”表面有a、b、c三個接線柱，盒內總共有兩個電子元件，每兩個接線柱之間只可能連接一個元件。為了探明盒內元件的種類及連接方式，某位同學用多用電表進行了如下探測：第一步：用電壓擋，對任意兩接線柱正、反向測量，指針不發(fā)生偏轉第二步：用電阻×1000擋，對任意兩個接線柱正、反向測量，指針偏轉情況如圖1所示。（1）第一步測量結果表明盒內_。（2）圖2示出了圖11和圖12中歐姆表指針所處的位置，其對應的阻值是_，圖3示出了圖13中歐姆表指針所處的位置，其對應的阻值是_

18、。 （3）請在圖4的接線柱間，用電路圖符號畫出盒內的元件及連接情況。（4）一個小燈泡與3V電池組的連接情況如圖5所示。如果把圖5中e、f兩端用導線直接相連，小燈泡仍可正常發(fā)光。欲將e、f兩端分別與黑盒子上的兩個接線柱相連，使小燈泡仍可發(fā)光。那么，e端應連接到_接線柱，f端應連接到_接線柱。*5. 如圖所示電路中，電阻R1R2R310，電源內阻r5，電壓表可視為理想電表當開關S1和S2均閉合時，電壓表的示數(shù)為10V。 （1）電阻R2中的電流為多大? （2）路端電壓為多大? （3）電源的電動勢為多大? （4）當開關S1閉合而S2斷開時，電壓表的示數(shù)變?yōu)槎啻? *6. 如圖所示的電路中，1、2、3、

19、4、5、6為連接點的標號。在開關閉合后，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮?，F(xiàn)用多用電表檢查電路故障，需要檢測的有：電源、開關、小燈泡、3根導線以及電路中的各點連接。（1）為了檢測小燈泡以及3根導線，在連接點1、2已接好的情況下，應當選用多用電表的 擋。在連接點1、2同時斷開的情況下，應當選用多用電表的 擋。（2）在開關閉合的情況下，若測得5、6兩點間的電壓接近電源的電動勢，則表明_可能有故障。（3）將小燈泡拆離電路，寫出用多用表檢測該小燈泡是否有故障的具體步驟。 *7. 某同學利用多用電表測量二極管的反向電阻。完成下列測量步驟：（1）檢查多用電表的機械零點。（2）將紅、黑表筆分別插入正、負表筆插孔，將選擇開關撥

20、至電阻測量擋適當?shù)牧砍烫?。?）將紅、黑表筆_，進行歐姆調零。（4）測反向電阻時，將_表筆接二極管正極，將_表筆接二極管負極，讀出電表示數(shù)。（5）為了得到準確的測量結果，應讓電表指針盡量指向表盤_（填“左側”、“右側”或“中央”）；否則，在可能的條件下，應重新選擇量程，并重復步驟（3）、（4）。（6）測量完成后，將選擇開關撥向_位置。*8. 下圖為一正在測量中的多用電表表盤.（1）如果是用×10擋測量電阻，則讀數(shù)為 。（2）如果是用直流10 mA擋測量電流，則讀數(shù)為 mA。（3）如果是用直流5 V擋測量電壓，則讀數(shù)為 V。9. 某同學在做用多用電表測電阻的實驗中：（1）測量某電阻，用

21、×10擋時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過大，他應該換用_擋（填×1或×100），換擋后，在測量前要先_。（2）如圖所示，A、B、C是多用表在進行不同測量時，轉換開關分別指示的位置，D是多用表表盤指針在測量時的偏轉位置。若用A擋測量，指針偏轉如D，則讀數(shù)是_；若用B擋測量，指針偏轉如D，則讀數(shù)是_；若用C擋測量，指針偏轉如D，則讀數(shù)是_。*10. 某同學用以下器材接成圖1所示的電路，并將原微安表盤改畫成如圖2所示，成功地改裝了一個簡易的“R×1k”的歐姆表，使用中發(fā)現(xiàn)這個歐姆表用來測量阻值在10k20k范圍內的電阻時精確度令人滿意。所供器材如下：A. Ig=100A

22、的微安表一個； B. 電動勢E=1.5V，電阻可忽略不計的電池；C. 阻值調至14k的電阻箱R一個； D. 紅、黑測試表棒和導線若干；（1）原微安表的內阻Rg= （2）在圖1電路的基礎上，不換微安表和電池，圖2的刻度也不改變，僅增加1個元件，就能改裝成“R×1”的歐姆表。要增加的元件是 （填器件名稱），規(guī)格為 。（保留兩位有效數(shù)字）（3）畫出改裝成“R×1”的歐姆表后的電路圖。*11. 某同學在用電流表和電壓表測電池的電動勢和內阻的實驗中，串聯(lián)了一只2.5的保護電阻R0，實驗電路如圖1所示，（1）連好電路后，當該同學閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)不為0。檢查各接線

23、柱均未接錯，接觸良好且未發(fā)生短路；他用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接a、b，b、c，d、e時，示數(shù)均為0，把兩表筆接c、d時，示數(shù)與電壓表示數(shù)相同，由此可推斷故障是 。（2）按電路原理圖1及用多用電表的電壓擋檢查電路，把兩表筆分別接c、d時的實物電路（圖2）以筆畫線代導線連接起來。（3）排除故障后，該同學順利完成實驗，測定數(shù)據如下表所示。根據表中數(shù)據在下面的坐標圖中畫出UI圖，由圖知：電池的電動勢為 ，內阻為 。*12. 實驗室新進了一批低電阻的電磁螺線管，已知螺線管使用的金屬絲電阻率=1.7×108 m。課外活動小組的同學設計了一個試驗來測算螺線管使用的金屬絲長度。他們選

24、擇了多用電表、電流表、電壓表、開關、滑動變阻器、螺旋測微器（千分尺）、導線和學生電源等。他們使用多用電表粗測金屬絲的電阻，操作過程分以下三個步驟：（請?zhí)顚懙诓讲僮鳎⒓t、黑表筆分別插入多用電表的“”、“”插孔；選擇電阻擋“×1”；_；把紅黑表筆分別與螺線管金屬絲的兩端相接，多用表的示數(shù)如圖9（a）所示。根據多用電表示數(shù)，為了減少實驗誤差，并在實驗中獲得較大的電壓調節(jié)范圍，應從圖甲（b）的A、B、C、D四個電路中選擇_電路來測量金屬絲電阻；他們使用千分尺測量金屬絲的直徑，示數(shù)如圖乙所示，金屬絲的直徑為_mm；根據多用電表測得的金屬絲電阻值，可估算出繞制這個螺線管所用金屬絲的長度約為_m

25、。（結果保留兩位有效數(shù)字）他們正確連接電路，接通電源后，調節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電流表始終無示數(shù)。請設計一種方案，利用多用電表檢查電路故障并寫出判斷依據。（只需寫出簡要步驟）_1. （1）黑 （2）14.0 53.0 4.6 （3）102 （4）1.542. ×1 乙 3. S T 0刻線 ADC4. （1）不存在電源（2）1200，500（3）如下圖所示（4）c、a*5. 解：（1）電阻R2中的電流 I=U2/R2 代入數(shù)據得I=1A （2）外電阻 路端電壓U=IR=15V （3）根據閉合電路的歐姆定律I=E/（R+r） 代入數(shù)據解得E=20V （4）S1閉合而S2斷開，電路中的總電流

26、 I=E/（R1+R2+r） 電壓表示數(shù)U=I（R1+R2） 代入數(shù)據解得U=16V *6. （1）電壓；歐姆 （2）開關或連接點5、6（3）調到歐姆擋將紅、黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作測量小燈泡的電阻，如電阻無窮大，表明小燈泡有故障.解析：（1）在1、2兩點接好的情況下，應當選用多用電表的電壓擋，在1、2同時斷開的情況下，應選用歐姆擋（2）表明開并或5、6兩點可能有故障.（3）調到歐姆擋將紅黑表筆相接，檢查歐姆擋能否正常工作測量小燈泡的電阻，如電阻無窮大，表明小燈泡有故障。*7. （3）短接（4）紅 黑（5）中央（6）OFF解析：本題考查多用電表的使用.首先要機械調零.在選擇量程后還要進行歐姆調零，且每一次換量