2024屆高考物理復(fù)習(xí)：用多用電表測量電學(xué)中的物理量

第4課時課標(biāo)實驗——用多用電表測量電學(xué)中的物理量把握經(jīng)典實驗方案基本原理與操作原理裝置圖操作要領(lǐng)(1)觀察：觀察多用電表的外形，認識選擇開關(guān)的測量項目及量程(2)機械調(diào)零：用小螺絲刀調(diào)節(jié)指針定位螺絲，使指針停在表盤刻度左端的零位置(3)測電壓：將選擇開關(guān)置于電壓擋，進行電壓測量(4)測電流：將選擇開關(guān)置于電流擋，進行電流測量(5)測電阻：a.根據(jù)待測阻值大小，選擇合適的擋位；b.兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在歐姆表的“0”刻度處；c.測量待測電阻的阻值融通多彩實驗方案1．魯科版新教材——用多用電表測量電學(xué)中的物理量[要點解讀](1)教材介紹了歐姆表的原理。如圖所示，在滿偏電流為Ig、內(nèi)阻為Rg的電流計上串聯(lián)一個電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源和一個可變電阻R1，AB兩端接有一個待測電阻R。根據(jù)閉合電路歐姆定律，回路中的電流I＝eq\f(E,R1＋r＋Rg＋R)，則待測電阻R＝eq\f(E,I)－(R1＋r＋Rg)。在E、R1＋r＋Rg不變的情況下，待測電阻R與回路中電流I有著一一對應(yīng)的關(guān)系，由此便可在電流計刻度盤上直接標(biāo)識電阻R，這就是歐姆表。(2)教材介紹了多用電表的電路原理。多用電表的核心是一個直流靈敏電流計G，即表頭。表頭與電阻、開關(guān)等組成不同的測量電路。如圖所示，是一種測量直流電流、電壓和電阻的多用電表原理示意圖。用多用電表測直流電流和電壓的原理，實質(zhì)上就是我們學(xué)過的分流和分壓原理。在上圖中，若將選擇開關(guān)撥至觸點“1”或“2”，可構(gòu)成不同量程的電流表；若將選擇開關(guān)撥至觸點“3”或“4”，可構(gòu)成不同量程的電壓表；若將選擇開關(guān)撥至觸點“5”，可構(gòu)成歐姆表。2．粵教版新教材——用多用電表測量電學(xué)中的物理量[要點解讀](1)教材介紹了兩類多用電表。(2)教材介紹了指針式多用電表的原理。歸納共性實驗關(guān)鍵1．不變的實驗原理：都是應(yīng)用了閉合電路的歐姆定律、電路的串聯(lián)與并聯(lián)知識。2．必備的實驗器材：多用電表、電學(xué)黑箱、直流電源、開關(guān)、導(dǎo)線若干、小燈泡、二極管、定值電阻。3．通用的數(shù)據(jù)處理方法(1)測電阻時，電阻值等于指針的示數(shù)與倍率的乘積。記錄電阻讀數(shù)時一般用科學(xué)計數(shù)法表示。(2)測電壓和電流時，如果所讀表盤的最小刻度為1、0.1、0.01等，讀數(shù)時應(yīng)讀到最小刻度的下一位；若表盤的最小刻度為0.2、0.02、0.5、0.05等，讀數(shù)時只讀到與最小刻度位數(shù)相同即可。4．相同的注意事項(1)使用前要機械調(diào)零。(2)兩表筆在使用時，電流總是“紅入”“黑出”。(3)測電阻時：①指針指在中值附近較準(zhǔn)，否則換擋。②每換一擋必須重新歐姆調(diào)零。③讀出示數(shù)要乘以倍率。(4)使用完畢，選擇開關(guān)置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，長期不用應(yīng)取出電池。5．一致的誤差分析思路偶然誤差①估讀時易帶來誤差②表頭指針偏轉(zhuǎn)過大或過小都會使誤差增大系統(tǒng)誤差①電池用舊后，電動勢會減小，內(nèi)阻會變大，致使電阻測量值偏大，要及時更換電池②測電流、電壓時，由于電表內(nèi)阻的影響，測得的電流、電壓值均小于真實值一、基礎(chǔ)考法保住分考查點(一)多用電表的原理與讀數(shù)1．(2022·孝感模擬)(1)某同學(xué)用多用電表測量某些電學(xué)量。經(jīng)過正確操作，兩次測量時的指針位置均指在如圖甲所示的位置。一次測量直流電壓，所選量程為50V，則讀數(shù)應(yīng)為________V；一次測量電阻，記錄的讀數(shù)為1600Ω，則所選倍率為________(選填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。(2)在(1)中用多用電表測量完電阻后，需要繼續(xù)測量一個阻值約為13Ω的電阻。在用紅、黑表筆接觸這個電阻兩端之前，以下有些操作步驟是必需的，請選擇正確的操作并按正確順序?qū)懗鲂蛱朹_______。①將紅表筆和黑表筆接觸②把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×1”位置③把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“×10”位置④調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點(3)常用的多用電表是由小量程的電流表(表頭)改裝而成的。有一塊滿偏電流為50μA、內(nèi)阻為800Ω的小量程電流表，現(xiàn)要將它改裝成0～1mA、0～10mA兩個量程的電流擋，某同學(xué)設(shè)計了如圖乙、圖丙所示的兩個電路。在圖乙所示的電路中R1____R2(選填“＞”或“＜”)；從保護表頭的角度，請你分析說明圖乙、圖丙哪種設(shè)計更合理：________________________________________________________________________。解析：(1)量程為50V，則讀數(shù)應(yīng)為24.0V；測電阻時，指針示數(shù)為16，而實際為1600Ω，所以為“×100”倍率。(2)現(xiàn)在的歐姆表倍率太大，換成“×1”倍率時，恰好13Ω在中值電阻附近，所以先將開關(guān)轉(zhuǎn)到“×1”位置，然后再將紅黑表筆對接，進行歐姆調(diào)零。步驟為②①④。(3)總電壓不變，電流大的那一支路電阻小，由歐姆定律知R1＜R2；圖丙更合理，因為圖乙電路在通電狀態(tài)中，更換量程會造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致通過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞。答案：(1)24.0×100(2)②①④(3)＜見解析考查點(二)多用電表的使用2．(2021·福建高考)某實驗小組使用多用電表和螺旋測微器測量一長度為80.00cm電阻絲的電阻率，該電阻絲的電阻值約為100～200Ω，材料未知。實驗過程如下：(1)用螺旋測微器測量該電阻絲的直徑，示數(shù)如圖甲所示。該電阻絲的直徑為________mm。(2)對多用電表進行機械調(diào)零。(3)將多用電表的選擇開關(guān)旋至________倍率的電阻擋(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)。(4)將黑、紅表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指在電阻擋零刻度線。(5)將黑、紅表筆并接在待測電阻絲兩端，多用電表的示數(shù)如圖乙所示。該電阻絲的電阻值為________Ω。(6)測量完成之后，將表筆從插孔拔出，并將選擇開關(guān)旋到“OFF”位置。(7)實驗測得該電阻絲的電阻率為________Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。解析：(1)該電阻絲的直徑為d＝1mm＋41.4×0.01mm＝1.414mm。(3)使用多用電表歐姆擋測電阻時，為了減小誤差，應(yīng)盡可能使指針偏轉(zhuǎn)至刻度盤中央附近，由于該電阻絲的阻值在100～200Ω，而表盤中央刻度為15，所以應(yīng)選擇“×10”倍率的電阻擋。(5)指針讀數(shù)為“16”，乘以倍率后得到電阻絲阻值為R＝16×10Ω＝160Ω。(7)根據(jù)電阻定律有R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(4l,πd2)，解得該電阻絲的電阻率為ρ＝eq\f(πd2R,4l)≈3.14×10－4Ω·m。答案：(1)1.414(3)×10(5)160(7)3.14×10－4二、創(chuàng)新考法不失分創(chuàng)新角度(一)應(yīng)用多用電表檢測二極管1．某同學(xué)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(guān)撥至電阻測量擋適當(dāng)?shù)牧砍烫帯?3)將紅、黑表筆________，進行歐姆調(diào)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(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤________(填“左側(cè)”“右側(cè)”或“中央”)；否則，在可能的條件下，應(yīng)重新選擇量程，并重復(fù)(3)、(4)。(6)測量完成后，將選擇開關(guān)撥向__________位置。(1)二極管具有單向?qū)щ娦?，正向?qū)〞r紅表筆應(yīng)接二極管的負極。(2)應(yīng)用多用電表歐姆擋測量二極管的電阻時，表針應(yīng)指在表盤中央附近。[創(chuàng)新點分析]解析：(3)將紅、黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零。(4)測反向電阻時，將紅表筆接二極管正極，將黑表筆接二極管負極，讀出電表示數(shù)。(5)為了得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果，應(yīng)讓電表指針盡量指向表盤中央。(6)測量完成后，將選擇開關(guān)撥向“OFF”或交流電壓最高擋位置。答案：(3)短接(4)紅黑(5)中央(6)“OFF”或交流電壓最高擋創(chuàng)新角度(二)多用電表檢測電路故障2．某實驗小組在練習(xí)使用多用電表時，他們正確連接好電路如圖甲所示。閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)無論如何調(diào)節(jié)電阻箱R0，燈泡都不亮，電流表無示數(shù)，他們判斷電路可能出現(xiàn)故障。經(jīng)小組討論后，他們嘗試用多用電表的歐姆擋來檢測電路。已知保護電阻R＝15Ω，電流表量程為0～50mA。操作步驟如下：①將多用電表擋位調(diào)到歐姆×1擋，再將紅、黑表筆短接，進行歐姆調(diào)零；②斷開圖甲電路開關(guān)S，將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉(zhuǎn)；③將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)如圖乙所示；④將多用電表兩表筆分別接在c、e上，調(diào)節(jié)R0＝20Ω時，多用電表示數(shù)如圖丙所示，電流表的示數(shù)如圖丁所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)圖丙中的多用電表示數(shù)為________Ω；圖丁中的電流表示數(shù)為________mA。(2)操作步驟④中，多用電表紅表筆應(yīng)接________(選填“c”或“e”)點。(3)電路的故障可能是________。A．燈泡短路 B．燈泡斷路C．保護電阻R短路 D．保護電阻R斷路(4)根據(jù)以上實驗得出的數(shù)據(jù)，同學(xué)們還計算出多用電表內(nèi)部電源的電動勢E′＝________V(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。[創(chuàng)新點分析](1)用多用電表的歐姆擋檢測電路故障。(2)利用多用電表的電流擋測量多用表內(nèi)部電池的電動勢。解析：(1)歐姆表的示數(shù)為24×1Ω＝24Ω，電流表的最小分度是1mA，需估讀到0.1mA，所以圖丁中的電流表示數(shù)為38.0mA。(2)根據(jù)電流必須從電流表的正接線柱流入，電流從歐姆表的紅表筆流入，黑表筆流出，電路中電流經(jīng)過電流表的方向為d→e，則操作步驟④中，多用電表黑表筆應(yīng)接c點，紅表筆應(yīng)接e點。(3)將多用電表兩表筆分別接在a、c上，多用電表的指針不偏轉(zhuǎn)，說明a、c間有斷路。將多用電表兩表筆分別接在b、c上，多用電表的示數(shù)不為零，所以電路的故障是燈泡斷路。(4)由操作步驟③中多用電表指針正好指在中間刻度，根據(jù)歐姆表的中值電阻等于其內(nèi)阻，則知歐姆表的內(nèi)阻為R歐＝15Ω。根據(jù)閉合電路歐姆定律得I＝eq\f(E′,R0＋RmA＋R歐)，又R0＋RmA＝24Ω，故E′＝I(R0＋RmA＋R歐)＝38.0×10－3×(24＋15)V≈1.48V。答案：(1)2438.0(2)e(3)B(4)1.48創(chuàng)新角度(三)用多用電表探索黑箱內(nèi)的電學(xué)元件3.如圖甲所示為某黑箱面板上的三個接線柱，黑箱里可能有直流電源、電阻、二極管、電容器等元件，但任兩個接線柱間最多只連接有一個元件。(1)某同學(xué)要用多用電表探測黑箱，探測的第一步應(yīng)該是__________。A．用多用電表的電阻擋測量任意兩接線柱間的電阻B．用多用電表的電壓擋測量任意兩接線柱間的輸出電壓C．用多用電表的電流擋測量任意兩接線柱間的輸出電流(2)探測結(jié)果表明，黑箱里沒有電源，并測得任兩個接線柱間的電阻如下表所示：紅表筆ABACBC黑表筆BACACB測得阻值/Ω20020011.2k27011k70由此可以判斷，黑箱里的元件一定有____________，用電路元件符號在圖甲所示線框內(nèi)畫出黑箱中的電路連接。(3)多用電表的表盤如圖乙所示，在上面探測A、C兩接線柱間電阻時，紅表筆接A接線柱，黑表筆接C接線柱，這時電流從________(填“A”或“C”)接線柱流進黑箱；為了使這時測量電阻讀數(shù)盡可能減小誤差，測電阻的擋位選擇的應(yīng)是______(填“×1k”“×100”或“×10”)。[創(chuàng)新點分析]根據(jù)不同元件的特性判斷黑箱內(nèi)的元件及其連接方式