實驗：練習使用多用電表

1、實驗十練習使用多用電表一、電流表與電壓表的改裝1. 改裝方案改裝為電壓表改裝為大量程的電流表原理串聯(lián)電阻分壓并聯(lián)電阻分流改裝原理圖分壓電U I g（Rg R）I gRg （I I g）R阻或分UI gRg故 R Rg故 R g g流電阻IgI I g改裝后電RRgRV Rg R>RgRA<Rg表內阻RRg2. 校正（1）電壓表的校正電路如圖 1所示，電流表的校正電路如圖 2所示 .圖1圖2（2）校正的過程是：先將滑動變阻器的滑動觸頭移到最左端，然后閉合開關，移動滑動觸頭， 使改裝后的電壓表 （電流表 ）示數(shù)從零逐漸增大到量程值， 每移動一次記下改裝的電壓表 （電流 表） 和標準電壓

2、表 （標準電流表 ） 的示數(shù)，并計算滿刻度時的百分誤差，然后加以校正 .二、歐姆表原理 （ 多用電表測電阻原理 ）1. 構造： 如圖 3 所示，歐姆表由電流表 G、電池、調零電阻 R和紅、黑表筆組成圖3 歐姆表內部：電流表、電池、調零電阻串聯(lián) . 外部：接被測電阻 Rx. 全電路電阻 R總RgRr Rx.2. 工作原理： 閉合電路歐姆定律， I RREr R.3. 刻度的標定：紅、黑表筆短接 （被測電阻 Rx 0）時，調節(jié)調零電阻 R，使 II g，電流表的指針達到滿偏， 這一過程叫歐姆調零 .（1）當 I I g時， Rx 0，在滿偏電流 I g處標為“ 0”.（ 圖甲 ）（2）當 I 0

3、時， Rx，在 I 0處標為“” .（ 圖乙 ）（3）當 I I2g時， RxRgRr，此電阻值等于歐姆表的內阻值， Rx叫中值電阻 .三、多用電表1. 多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量都有幾個量程 .圖42. 外形如圖 4 所示：上半部分為表盤，表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度；下半 部分為選擇開關，它的四周刻有各種測量項目和量程 .3. 多用電表面板上還有：歐姆表的歐姆調零旋鈕 （ 使電表指針指在右端零歐姆處 ） 、指針定位 螺絲 （使電表指針指在左端的“ 0”位置 ） 、表筆的正、負插孔 （紅表筆插入“”插孔，黑表 筆插入“”插孔 ）.四、二極管的單向導電性

4、1. 晶體二極管是由半導體材料制成的， 它有兩個極， 即正極和負極， 它的符號如圖 5 甲所示 .圖52. 晶體二極管具有單向導電性 （符號上的箭頭表示允許電流通過的方向 ）. 當給二極管加正向 電壓時，它的電阻很小，電路導通，如圖乙所示；當給二極管加反向電壓時，它的電阻很大， 電路截止，如圖丙所示 .3. 將多用電表的選擇開關撥到歐姆擋，紅、黑表筆接到二極管的兩極上，當黑表筆接“正” 極，紅表筆接“負”極時，電阻示數(shù)較小，反之電阻示數(shù)很大，由此可判斷出二極管的正、 負極.1. 實驗器材多用電表、 電學黑箱、 直流電源、開關、導線若干、 小燈泡、二極管、 定值電阻 （ 大、中、?。?三個.2.

5、 實驗步驟（1）觀察：觀察多用電表的外形，認識選擇開關的測量項目及量程. 若不指零，則可用小螺（2）機械調零：檢查多用電表的指針是否停在表盤刻度左端的零位置 絲刀進行機械調零 .(3) 將紅、黑表筆分別插入“”、“”插孔 .(4) 測量小燈泡的電壓和電流 . 按如圖 6 甲所示的電路圖連好電路，將多用電表選擇開關置于直流電壓擋，測小燈泡兩端 的電壓 .圖6 按如圖乙所示的電路圖連好電路，將選擇開關置于直流電流擋，測量通過小燈泡的電流 .(5) 測量定值電阻 根據(jù)被測電阻的估計阻值，選擇合適的擋位，把兩表筆短接，觀察指針是否指在歐姆表的 “0”刻度， 若不指在歐姆表的“ 0”刻度， 調節(jié)歐姆調零

6、旋鈕， 使指針指在歐姆表的“ 0”刻 度處； 將被測電阻接在兩表筆之間，待指針穩(wěn)定后讀數(shù)； 讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值，用讀數(shù)乘以所選擋位的倍率，即得測量結果； 測量完畢，將選擇開關置于交流電壓最高擋或“OFF”擋 .1. 多用電表使用注意事項(1) 表內電源正極接黑表筆， 負極接紅表筆， 但是紅表筆插入“”插孔， 黑表筆插入“” 插孔，注意電流的實際方向應為“紅入”、“黑出” .(2) 區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點” . 機械零點是表盤刻度左側的“ 0”位置， 調整的是表盤 下邊中間的指針定位螺絲；歐姆零點是指刻度盤右側的“ 0”位置，調整的是歐姆調零旋鈕(3) 由于歐姆擋表盤難以估讀，

7、測量結果只需取兩位有效數(shù)字， 讀數(shù)時注意乘以相應擋位的倍 率.(4) 使用多用電表時， 手不能接觸表筆的金屬桿， 特別是在測電阻時， 更應注意不要用手接觸 表筆的金屬桿 .(5) 測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開， 否則不但影響測量結果， 甚至可能損壞電 表.(6) 測電阻時每換一擋必須重新歐姆調零 .(7) 使用完畢，選擇開關要置于交流電壓最高擋或“OFF”擋 .長期不用，應把表內電池取出2. 多用電表對電路故障的檢測(1) 斷路故障的檢測方法 用直流電壓擋：a. 將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)不為零，說明電源良好，若電壓表示數(shù)為零，說明電 源損壞 .b. 在電源完好時， 再將電壓

8、表與外電路的各部分電路并聯(lián) . 若電壓表示數(shù)等于電源電動勢， 則 說明該部分電路中有斷點 .用直流電流擋： 將電流表串聯(lián)在電路中，若電流表的示數(shù)為零，則說明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路 . 用歐姆擋檢測將各元件與電源斷開，然后接到紅、黑表筆間，若有阻值 (或有電流 ) 說明元件完好，若電阻 無窮大 ( 或無電流 )說明此元件斷路 .(2) 短路故障的檢測方法 將電壓表與電源并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，說明電源被短路；若電壓表示數(shù)不為零，則外 電路的部分電路不被短路或不完全被短路 .用電流表檢測，若串聯(lián)在電路中的電流表示數(shù)不為零，故障應是短路 .命題點一 教材原型實驗例 1 ( 2017·全

9、國卷· 23 ) 圖 7(a) 為某同學組裝完成的簡易多用電表的電路圖. 圖中 E 是電池；R1、R2、R3、R4和 R5是固定電阻， R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為 250 A，內阻為 480 .虛線方框內為換擋開關， A端和 B端分別與兩表筆相連 .該多用電表有 5 個擋位， 5個擋位 為：直流電壓 1 V擋和 5 V擋，直流電流 1 mA擋和 mA 擋，歐姆× 100 擋.圖7(1) 圖(a) 中的 A端與( 填“紅”或“黑” ) 色表筆相連接 .(2) 關于 R6 的使用，下列說法正確的是( 填正確答案標號 ).A. 在使用多用電表之前，調整 R6使電表指針指在表

10、盤左端電流“ 0”位置B. 使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6使電表指針指在表盤右端電阻“ 0”位置C. 使用電流擋時，調整 R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3) 根據(jù)題給條件可得 R1R2， R4.(4) 某次測量時該多用電表指針位置如圖(b) 所示. 若此時 B端是與“ 1”相連的，則多用電表讀數(shù)為 ；若此時 B端是與“ 3”相連的， 則讀數(shù)為；若此時 B端是與“ 5”相連的，則讀數(shù)為.(結果均保留 3 位有效數(shù)字 )答案(1)黑 (2)B(3)160 880 (4) mAkV解析(1)當 B 端與“3”連接時，內部電源與外部電路形成閉合回路，電流從A 端流出，故A 端與

11、黑色表筆相連接 .(2) 在使用多用電表之前，調整表頭螺絲使電表指針指在表盤左端電流“0”位置，選項A 錯誤；使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調整R6 使電表指針指在表盤右端電阻“ 0”位置，選項 B正確；使用電流擋時，電阻 R6不在閉合電路中，調節(jié)無效，選項C錯誤 .(3) 根據(jù)題給條件可知，當 B 端與“ 2”連接時，表頭與 R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)，此時為Rg量程 1 mA的電流擋，由并聯(lián)電路兩支路電流與電阻成反比知，g 錯誤!錯誤 !，解得R1 R2R1 R2 160 .當 B 端與“ 4”連接時，表頭與 R1、R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后再與R4串聯(lián)，此時為量程 1 V的電壓擋，表頭與

12、 R1、 R2組成的串聯(lián)電路并聯(lián)后的總電阻為120 ，兩端電壓為 V，由串聯(lián)電路中電壓與電阻成正比知： R4兩端電壓為 V ，則 R4電阻為 880 .(4) 若此時 B 端是與“ 1”連接的， 多用電表作為直流電流表使用， 量程為 mA，讀數(shù)為 mA. 若此時 B端是與“ 3”連接的，多用電表作為歐姆表使用，讀數(shù)為11×100 k.若此時 B端是與“ 5”連接的，多用電表作為直流電壓表使用，量程為5 V，讀數(shù)為 V.變式 1 某同學想通過一個多用電表的歐姆擋直接測量某電壓表(量程為 10 V)的內阻 (大約幾十千歐 ) ，該多用電表刻度盤上電阻刻度的中間值為 30.圖8(1) 歐姆

13、擋的選擇開關撥至 (選填“× 1k”或“× 100” )擋，先將紅、黑表筆短接調零后，選用圖 8中 ( 選填“ A”或“ B” ) 方式連接 .(2) 如圖 9 甲所示， 該同學讀出歐姆表的讀數(shù)為 ；如圖乙所示， 電壓表的讀數(shù) 為 V ，歐姆表電池的電動勢為 V.圖9答案 (1) ×1k A (2) 4×104解析 (1) 用多用電表測電阻時，應讓指針指在中間刻度附近，因而應選“×1k”擋. 多用電表測電阻時，需要用其內部電源，黑表筆接內部電源的正極，電壓表的兩接線柱中，“” 接線柱應接高電勢端，因而 A 電路的連接方式正確 .(2) 題圖甲中

14、歐姆表的讀數(shù)為 40×1k 40 k.題圖乙中電壓表的讀數(shù)為 V. 由閉合電路的U3 歐姆定律知歐姆表中電池的電動勢EUIr U r V錯誤 ! ×30×10 3 V V.R變式 2 二極管具有單向導電性，其正向電阻很小，反向電阻很大，現(xiàn)有一個二極管其正極記為 A、負極記為 B. 某同學研究二極管正、反向電阻的相關實驗操作過程如下：(1) 先用多用電表的歐姆擋測量其電阻，其正向電阻約為 10 ，反向電阻約為 50 k，則在 測量二極管的正向電阻時，電表的紅表筆應接 (填“ A”或“ B”)端.(2) 該同學設計了如圖 10 所示的電路用伏安法進一步測量該二極管正反

15、向電壓均為 2 V 時的 電阻值，二極管接在 1、 2 之間，電壓表的內阻約為 40 k，選用多用電表的直流電流擋作 為電流表接在 3、4之間 .該多用電表的直流電流有三個量程， 量程和對應的內阻分別為： 50 A，內阻約為 100 ；50 mA，內阻約為 50 ； 250 mA，內阻約為 10 . 則在實驗過 程中，多用電表的紅表筆應與接線柱 ( 填“3”或“ 4” ) 相連；測二極管的反向電阻時電 流表的量程應選用 ( 填“”“”或“” ) ，單刀雙擲開關S2 應撥向接點( 填“5”或“ 6” ).圖 10答案 (1) B (2)3 6解析 (1) 多用電表測電阻時紅表筆接表內電池的負極，

16、 所以測二極管的正向電阻時應與二極 管的負極相連即與 B相連； (2) 紅表筆是多用電表作直流電流表使用時的正接線柱，故應與接線柱 3 相連；電壓為 2 V時，二極管反接時的電流約為 40 A，所以應選用量程；根據(jù)電 壓表和電流表內阻應采用電流表內接法，所以單刀雙擲開關S2 應撥向接點 6.變式 3 在“練習使用多用電表”的實驗中：圖 11(1) 某同學用多用電表測量電阻， 電路如圖 11甲所示， 若選擇開關置于“× 100”擋， 按正確 使用方法測量電阻 Rx 的阻值，指針位于圖乙所示位置，則Rx.(2) 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，

17、按正確使用 方法再測上述 Rx，其測量結果與原結果相比將( 選填“變大”“變小”或“不變” ).(3) 某同學利用圖甲中的器材設計了一只歐姆表，其電路如圖丙所示 . 關于該歐姆表，下列說法正確的是 .A. 電阻刻度的零位在表盤的右端B. 表盤上的電阻刻度是均勻的C. 測量前，不需要紅、黑表筆短接調零D. 測量后，應將開關 S 斷開某同學進行如下操作：當 Rx 未接入時，閉合開關 S，將紅、黑表筆分開時，調節(jié)可變電阻， 使電流表滿偏 . 當 Rx接入 A、B表筆之間時，若電流表的指針指在表盤的正中央，則待測電阻Rx的阻值為 ( 已知電流表的內阻為 Rg，電池的內阻為 r ，可變電阻接入電路的阻值

18、為 R).答案 (1)700(2) 變大(3) CD R r RgRr Rg解析 (1) 歐姆表的示數(shù)乘以相應擋位的倍率，即待測電阻的阻值，圖示讀數(shù)為7×100 700 .Ig 不變，由公式(2) 當電池電動勢變小、內阻變大時，歐姆表需要重新調零，由于滿偏電流I gR內I gRE 可知，歐姆表內阻 R內應調小，待測電阻的測量值是通過電流表的示數(shù)體現(xiàn)出來的，I E I gR內 I g 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 R內 Rx R內 RxRx1R內姆表的示數(shù)變大了 .電阻刻度的(3) 由圖丙可知， 該歐姆表利用并聯(lián)電路特點與閉合電路歐姆定律測電阻阻值

19、， 零位置在表盤的左端，由閉合電路歐姆定律可知，表盤上的電阻刻度是不均勻的，測量前，不需要紅、黑表筆短接調零，測量后，應將開關S斷開，故選項 A、 B錯誤， C、D正確.當 Rx 未接入時，閉合開關 S，將紅、黑表筆分開，調節(jié)可變電阻使電流表滿偏，由閉合電路歐姆定律得： I gE ，當 Rx 接入 A、B表筆之間時，若電流表的指針指在表盤的正中r Rg R1 ERxRr Rg央，由閉合電路歐姆定律得 2IgR·R·RxR，聯(lián)立解得 Rx Rr R g.2r RRRgg·RRx RgRRr Rg命題點二 實驗拓展創(chuàng)新D，設計了如圖 12 甲所示電路進行例 2 小明在

20、實驗室中發(fā)現(xiàn)一個外觀上像電阻的未知元件 實驗探究，請按要求回答問題：圖 12(1) 小明按圖甲連接好電路，閉合開關S，將滑動變阻器滑片緩慢地從 a 端移到 b 端，發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸增大，后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V 不變，若 D為電阻元件，則該過程中它的電阻值的變化情況可能是 ( )A. 阻值一直為 0B. 阻值先不變，后階段變小C. 阻值恒定且遠大于 R2D. 阻值先不變，后階段變大(2) 根據(jù)元件 D銘牌上的部分信息，小明從網(wǎng)絡獲知該元件為穩(wěn)壓二極管，它有正負極之分， 在電路中當 D的正極接高電勢時，其 i u 圖線如圖乙中 OC所示，當 D的負極接高電勢時， 其 i u 圖線

21、如圖乙中 OAB所示，其中 AB段為 D 的穩(wěn)壓工作區(qū)，由此可判斷圖甲中D的黑色端是它的極( 填“正”或“負” ).(3) 小明接著設計了用多用電表歐姆擋按圖丙對該元件進行探究， 圖丙中虛線框端是其內部等 效電路，已知電源電動勢 E9 V ，電表滿偏電流 Ig3 mA.實驗時小明先進行歐姆調零，則 調零后多用電表內部總電阻為 ；調零后按圖丙連接元件 D 進行測量， 若 D恰好處D的阻值應為.于穩(wěn)壓工作區(qū)，則此時測得元件(1)B (2) 負 (3)3 000( 或 3×103) 6 000( 或 6×10 3)答案解析(1) 因在滑片移動過程中， 發(fā)現(xiàn)起始階段電壓表的示數(shù)逐漸

22、增大， 后續(xù)階段電壓表示數(shù)保持6 V 不變，則知元件阻值先不變，后階段變小，故B正確.(2) 結合第 (1) 問中所給條件，可知 D元件黑色端為負極 .(3) 由 R總 E，解得 R總3 000 ； D恰好處于穩(wěn)壓工作區(qū)時，其兩端電壓U6 V ，而 UIgERDR總ERDRD，解得 RD6 000 .變式 4 如圖 13 所示為多量程多用電表的示意圖圖 13(1) 當接通 1或 2 時，為擋(填“電流”“電阻”或“電壓” ).1 的量程比 2 的量程( 填“大”或“小” ).(2) 測量某電阻時，用歐姆擋“× 10”擋時，發(fā)現(xiàn)指針偏轉角度過大，他應該換用歐姆擋擋( 填“×

23、1”或“× 100” ) 換擋后，在測量前要先進行(3) 該同學要測量多用電表直流“V”擋的內阻 RV( 約為 20 k). 除此多用電表外，還有以下器材：直流電源一個 (電動勢 E為3 V ，內阻可忽略不計 ) 、電阻一個 (阻值R為10 k)、開關一個、導線若干要求： ( ) 在方框中畫出實驗電路圖 ( 多用電表用表示 ) ；( ) 寫出 RV的表達式 ( 用字母表示，并說明所用字母的物理意義 ).答案 (1) 電流 大 (2) ×1 歐姆調零 (3) 見解析解析 (1) 將電流計改裝成電流表時要并聯(lián)電阻分流，所以1、2 是電流擋；并聯(lián)電阻越小，分流越大，則改裝的電流表

24、量程越大，故1 位置的量程較大 .(2) 因偏轉角度過大， 則電阻小， 應選擇“× 1”擋， 換擋后電路改變， 要重新進行歐姆調零 .UEU，因RVR(3)( ) 實驗電路圖如圖所示 .( ) 在設計的電路圖中，多用電表與電阻串聯(lián)，通過它們的電流相等，所以有此 RV，其中 U為多用電表直流“ V”擋的讀數(shù)， R為 10 k， E 為電源的電動勢EU變式 5 二極管具有獨特的單向導電性，當在二極管兩極之間所加正向電壓小于某值時，二 極管的電阻很大 （ 1×10 6 ，甚至更大 ） ，而當正向電壓超過某值時，二極管的電阻隨兩端電 壓的升高而急劇減小 . 為了探究二極管的導電特性：（1）