實(shí)驗(yàn)12 用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量-2025屆高三一輪復(fù)習(xí)物理

實(shí)驗(yàn)12用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)P236考點(diǎn)一常規(guī)實(shí)驗(yàn)角度1多用電表的原理某同學(xué)欲將內(nèi)阻為98.5Ω、量程為100μA的電流表改裝成歐姆表并進(jìn)行刻度和校準(zhǔn),要求改裝后歐姆表的15kΩ刻度正好對(duì)應(yīng)電流表表盤(pán)的50μA刻度?？蛇x用的器材還有定值電阻R0(阻值為14kΩ),滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1500Ω),滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為500Ω),電阻箱(0~99999.9Ω),干電池(E=1.5V,r=1.5Ω),紅、黑表筆和導(dǎo)線若干。(1)歐姆表設(shè)計(jì)將圖1中的實(shí)物連線組成歐姆表。歐姆表改裝好后,滑動(dòng)變阻器R接入電路的電阻應(yīng)為Ω;滑動(dòng)變阻器應(yīng)選(選填“R1”或“R2”)。

(2)刻度歐姆表表盤(pán)通過(guò)計(jì)算,對(duì)整個(gè)表盤(pán)進(jìn)行電阻刻度,如圖2所示。表盤(pán)上a、b處的電流刻度分別為25和75,則a、b處的電阻刻度分別為、。

(3)校準(zhǔn)紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使歐姆表指針指向kΩ處;將紅、黑表筆與電阻箱連接,記錄多組電阻箱接入電路的阻值及歐姆表上對(duì)應(yīng)的測(cè)量值,完成校準(zhǔn)數(shù)據(jù)測(cè)量。若校準(zhǔn)某刻度時(shí),電阻箱旋鈕位置如圖3所示,則電阻箱接入的阻值為Ω。

答案(1)如圖所示900R1(2)455(3)035000.0解析(1)當(dāng)兩表筆間接入15kΩ的電阻時(shí),電流表示數(shù)為50μA,由閉合電路歐姆定律有Ig2=ERg+r+Rx+R(2)歐姆表的內(nèi)阻Rg'=Rg+r+R0+R=15kΩ,當(dāng)電流為25μA時(shí),有Ig4=ERg'+Rx',可得Rx'=45kΩ;當(dāng)電流為75μA時(shí),有3Ig4(3)紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使歐姆表指針指向0處,題圖3中電阻箱讀數(shù)為35000.0Ω。角度2多用電表的使用(2024屆湖南聯(lián)考)某多用電表中歐姆表的內(nèi)部電路圖如圖1所示,該歐姆表有“×100”“×10”兩個(gè)倍率擋可供使用。圖1中電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=1Ω,在擋位切換時(shí)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻不變。靈敏電流計(jì)的內(nèi)阻Rg=900Ω,滿偏電流Ig=100μA,定值電阻R1、R2的阻值分別為R1=10Ω,R2=90Ω。該多用電表的表盤(pán)如圖2所示,歐姆表刻度盤(pán)的中值刻度為“15”。不計(jì)導(dǎo)線的電阻,請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)在正確操作的情況下,圖1中(選填“a”或“b”)表筆應(yīng)為紅表筆。

(2)為將歐姆表的倍率調(diào)為“×100”擋,則圖1中單刀雙擲開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)應(yīng)撥至(選填“1”或“2”)位置。接著進(jìn)行歐姆調(diào)零后,用該歐姆表測(cè)量某一待測(cè)電阻Rx1的阻值,穩(wěn)定后電表指針指示位置如圖2所示,則該待測(cè)電阻的阻值Rx1=Ω。

(3)若將歐姆表的倍率選擇為“×10”擋,進(jìn)行歐姆調(diào)零后接在另一個(gè)待測(cè)電阻Rx2的兩端,穩(wěn)定后指針指在靈敏電流計(jì)滿偏刻度的25處,則通過(guò)計(jì)算可知該待測(cè)電阻的阻值Rx2=Ω(4)若將圖1中單刀雙擲開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)撥至2后,進(jìn)行歐姆調(diào)零,當(dāng)調(diào)零完畢時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R=Ω。

答案(1)a(2)11400(3)225(4)139.1解析(1)在歐姆表的使用過(guò)程中,應(yīng)讓電流從紅表筆流入,黑表筆流出,黑表筆接內(nèi)部電源正極,所以a表筆應(yīng)為紅表筆。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)撥至1時(shí),靈敏電流計(jì)滿偏時(shí)的干路電流Ig'=IgRgR1+R2+Ig=1000μA=1×10-3A。此時(shí)歐姆表的中值電阻R內(nèi)=R中=EIg'=1.51×10-3Ω=1500Ω=15×100Ω,所以當(dāng)開(kāi)關(guān)撥至1時(shí),歐姆表的倍率是“×100”,歐姆表讀數(shù)為表盤(pán)刻度值乘以倍率,(3)倍率選擇“×10”擋時(shí),歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)'=R中'=15×10Ω=150Ω。由閉合電路歐姆定律,有Ig″=ER內(nèi)',指針指在電流計(jì)滿偏刻度的25位置時(shí),有25Ig″=ERx2+R(4)當(dāng)開(kāi)關(guān)撥至2時(shí),倍率為“×10”擋,歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)'=R中'=15×10Ω=150Ω,則靈敏電流計(jì)滿偏時(shí)的干路電流Ig″=Ig(Rg+R2)R1+Ig=10000μA=1×10-2A,電路中并聯(lián)部分的阻值Rg″=Ig(Rg+R2)Ig″=9.9Ω,所以滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R=R內(nèi)'-Rg″角度3電學(xué)黑箱(2024屆江蘇模擬)某實(shí)驗(yàn)小組在練習(xí)使用多用電表的實(shí)驗(yàn)中。(1)用多用電表測(cè)量某元件的電阻,選用“×10”倍率的歐姆擋測(cè)量,發(fā)現(xiàn)多用電表指針的偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小,因此需選擇(選填“×1”或“×100”)倍率的歐姆擋,并需(填操作過(guò)程)后,再次進(jìn)行測(cè)量,若多用電表的指針如圖1所示,測(cè)量結(jié)果為Ω。

(2)如圖2所示,電學(xué)實(shí)驗(yàn)室的“黑盒子”表面有A、B、C三個(gè)接線柱,盒內(nèi)有一只定值電阻和一個(gè)二極管,每?jī)蓚€(gè)接線柱之間最多連接一個(gè)元件。為了探明盒內(nèi)元件的連接方式,實(shí)驗(yàn)小組用多用電表的歐姆擋進(jìn)行測(cè)量,把紅、黑表筆分別與接線柱A、B、C連接,測(cè)量結(jié)果如表所示。紅表筆ABACBC黑表筆BACACB阻值(Ω)2002005030002503200請(qǐng)?jiān)趫D2中畫(huà)出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖。(3)實(shí)驗(yàn)小組最后將一量程為3V的電壓表改裝成可測(cè)量電阻的儀表——?dú)W姆表。①先用如圖3所示的電路測(cè)量該電壓表的內(nèi)阻,圖中電源內(nèi)阻可忽略不計(jì),閉合開(kāi)關(guān)S,將電阻箱的阻值調(diào)到3kΩ時(shí),電壓表恰好滿偏;將電阻箱的阻值調(diào)到12kΩ時(shí),電壓表的指針恰好半偏,由以上信息可求得電壓表的內(nèi)阻RV=kΩ。

②將圖3所示的電路稍作改變,在電壓表兩端接上兩個(gè)表筆,就改裝成了一個(gè)可測(cè)量電阻的簡(jiǎn)易歐姆表,如圖4所示,為將表盤(pán)的電壓刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度,進(jìn)行了如下操作:將兩表筆斷開(kāi),閉合開(kāi)關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱,使指針指在“3V”處,此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為∞;再保持電阻箱阻值不變,在兩表筆間接不同阻值的已知電阻,找出對(duì)應(yīng)的電壓刻度,則“1V”處對(duì)應(yīng)的電阻刻度為kΩ。

答案(1)×100歐姆調(diào)零1200(2)見(jiàn)解析(3)①6②1解析(1)多用電表指針的偏轉(zhuǎn)角度過(guò)小說(shuō)明指針靠近無(wú)窮處,即電阻過(guò)大,所以要換更高的擋位,因此需選擇“×100”倍率的歐姆擋,同時(shí)注意歐姆調(diào)零,多用電表的測(cè)量結(jié)果為12.0×100Ω=1200Ω。(2)A、B間電阻與電流方向無(wú)關(guān),因此一定是定值電阻,A、C間電阻與電流方向有關(guān),電流從C到A時(shí)電阻遠(yuǎn)小于反向電阻,說(shuō)明二極管一定直接接在A、C間,且C為正極,黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖如圖所示。(3)①由圖3所示電路圖可知電源的電動(dòng)勢(shì)E=U+IR,由題意可知E=3+3RV×3×103,E=1.5+1.103,聯(lián)立解得E=4.5V,RV=6kΩ。②若電壓表的示數(shù)為1V,電路中的電流I'=1R并=E-1R,其中R并=RxRVRV+Rx,考點(diǎn)二創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)角度1擴(kuò)大量程問(wèn)題(2024屆福建模擬)一個(gè)多用電表歐姆擋內(nèi)部電路圖如圖1所示。電流表滿偏電流為1mA、內(nèi)阻為10Ω,電池電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為1Ω。(1)圖1中表筆a為(選填“紅”或“黑”)色。調(diào)零電阻R0可能是下面兩個(gè)滑動(dòng)變阻器中的(填選項(xiàng)序號(hào))。

A.電阻范圍0~200ΩB.電阻范圍0~2000Ω(2)在進(jìn)行歐姆調(diào)零后,正確使用該多用電表測(cè)量某電阻的阻值,電表示數(shù)如圖2所示,被測(cè)電阻的阻值為Ω。

(3)如圖3所示,某同學(xué)利用定值電阻R1給歐姆表增加一“×10”擋位,則定值電阻R1=Ω。(結(jié)果保留1位小數(shù))

(4)若該歐姆表?yè)Q了一個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5V、內(nèi)阻為10Ω的電池,調(diào)零后測(cè)量某電阻的阻值,其測(cè)量結(jié)果。(選填“偏大”、“偏小”或“準(zhǔn)確”)

答案(1)紅B(2)1600(3)1.1(4)準(zhǔn)確解析(1)根據(jù)黑表筆接內(nèi)部電源的正極,可以判斷a為紅表筆;當(dāng)電表滿偏時(shí),電表總內(nèi)阻R內(nèi)=EIg=1500Ω,所以滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇(2)可以先求歐姆表的中值電阻,當(dāng)表針指在表盤(pán)的正中央時(shí)對(duì)應(yīng)的電流為滿偏電流的一半,對(duì)應(yīng)的電阻為中值電阻,E=12Ig(R中+R內(nèi)),R中=R內(nèi)=1500Ω,即表盤(pán)刻度為15時(shí)代表1500Ω,倍率為“×100”,所以被測(cè)電阻的阻值為1600Ω(3)倍率為“×10”時(shí),中值電阻為150Ω,即內(nèi)阻為150Ω,由此可知,滿偏電流變?yōu)樵瓉?lái)的10倍,即0.01A,1×10-3×10V=(0.01-1×10-3)R1,R1=1.1Ω。(4)設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E,干路電流為Ig,調(diào)零后電表內(nèi)阻為R內(nèi),電表指針指到表盤(pán)某處時(shí),電表的電流為I,對(duì)應(yīng)的待測(cè)電阻為Rx,根據(jù)閉合電路歐姆定律E=IgR內(nèi),E=I(Rx+R內(nèi)),整理得Rx=E1I-1Ig,由于滿偏電流相同,電動(dòng)勢(shì)相同,指針指相同的位置時(shí)電流相同,所以角度2檢測(cè)二極管的好壞錢華同學(xué)的爸爸是電氣工程師,錢華經(jīng)?？吹桨职钟枚嘤秒姳磉M(jìn)行一些測(cè)量。錢華在高中物理課堂上學(xué)習(xí)了多用電表的用法之后,爸爸給他出了一道題目,讓他通過(guò)測(cè)量找到發(fā)光二極管的負(fù)極。(1)錢華同學(xué)做了如下兩步具體的操作:第一,將多用電表選擇開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋的“×1”擋,經(jīng)過(guò)之后,他把紅表筆接在二極管的短管腳上,把黑表筆接在二極管的長(zhǎng)管腳上,發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)出了耀眼的白光;然后他將兩表筆的位置互換以后,發(fā)現(xiàn)二極管不發(fā)光.這說(shuō)明二極管的負(fù)極是(選填“長(zhǎng)管腳”或“短管腳”)所連接的一極。

(2)錢華同學(xué)的好奇心一下子就被激發(fā)起來(lái)了,他琢磨了一下,然后又依次用多用電表電阻擋的“×1”擋、“×10”擋、“×100”擋、“×1k”擋分別進(jìn)行了二極管導(dǎo)通狀態(tài)的準(zhǔn)確的測(cè)量(多用電表內(nèi)部電源電動(dòng)勢(shì)不變),他發(fā)現(xiàn)二極管發(fā)光的亮度越來(lái)越(選填“大”或“小”),請(qǐng)幫助他分析一下具體的原因:。

答案(1)歐姆調(diào)零短管腳(2)小原因見(jiàn)解析解析(1)在測(cè)量電阻時(shí),選擇擋位后首先要進(jìn)行歐姆調(diào)零;二極管發(fā)光時(shí)處于正向?qū)顟B(tài),因?yàn)楹诒砉P所接的長(zhǎng)管腳為二極管的正極,故短管腳為負(fù)極。(2)從“×1”擋到“×10”擋到“×100”擋到“×1k”擋,多用電表的內(nèi)阻越來(lái)越大,根據(jù)閉合電路歐姆定律I=ER+RΩ可知,通過(guò)二極管的電流越來(lái)越小,根據(jù)角度3檢測(cè)電路故障在如圖1所示的電路中,四節(jié)干電池串聯(lián),小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8V0.3A”。合上開(kāi)關(guān)S后,無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片,A、B燈都不亮。(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障:①選擇開(kāi)關(guān)置于下列量程的擋較為合適。(用字母序號(hào)表示)

A.2.5V B.10VC.50V D.250V②測(cè)得c、d間電壓約為5.8V,e、f間電壓為0,則故障是。(用字母序號(hào)表示)

A.A燈絲斷開(kāi)B.B燈絲斷開(kāi)C.d、e間連線斷開(kāi)D.A燈短路(2)接著用歐姆表的“×1”擋測(cè)電阻,歐姆表經(jīng)過(guò)“歐姆調(diào)零”后:①測(cè)試前,一定要將電路中的開(kāi)關(guān)S。

②測(cè)c、d間和e、f間電阻時(shí),某次測(cè)量結(jié)果如圖2所示,其示數(shù)為Ω,此時(shí)測(cè)量的是間電阻,根據(jù)小燈泡的規(guī)格計(jì)算出的電阻為Ω,它不等于測(cè)量值,原因是。

答案(1)①B②A(2)①斷開(kāi)②6.0e、f12.7溫度高時(shí)燈絲電阻率大,計(jì)算出的電阻是燈絲溫度高時(shí)的電阻(或測(cè)量出的電阻是常溫下燈絲的電阻)解析(1)①因?yàn)殡娫吹碾妱?dòng)勢(shì)大約為6V,要使電壓擋選擇的量程安全以及準(zhǔn)確,則選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)選擇10V的量程,B項(xiàng)正確。②測(cè)得c、d間電壓約為5.8V,接近電源電動(dòng)勢(shì),e、f間電壓為0,可知燈泡A斷路,A項(xiàng)正確。(2)①用歐姆表測(cè)量電阻時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi),使得待測(cè)電阻與電源不相連。②歐姆表的讀數(shù)為6.0×1Ω=6.0Ω,因?yàn)閏、d間斷路,則測(cè)量的是e、f間的電阻,根據(jù)R=UI得,小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電阻R=3.80.3Ω≈12.7Ω,它不等于測(cè)量值,原因是溫度高時(shí)燈絲電阻率大見(jiàn)《高效訓(xùn)練》P801.(2023年全國(guó)乙卷)(多選)黑箱外有編號(hào)為1、2、3、4的四個(gè)接線柱,接線柱1和2、2和3、3和4之間各接有一個(gè)電阻,在接線柱間還接有另外一個(gè)電阻R和一個(gè)直流電源。測(cè)得接線柱之間的電壓U12=3.0V,U23=2.5V,U34=-1.5V。符合上述測(cè)量結(jié)果的可能接法是()。A.電源接在1、4之間,R接在1、3之間B.電源接在1、4之間,R接在2、4之間C.電源接在1、3之間,R接在1、4之間D.電源接在1、3之間,R接在2、4之間答案CD解析由題意,U12=φ1-φ2=3.0V,U23=φ2-φ3=2.5V,U34=φ3-φ4=-1.5V,可知φ1>φ2>φ4>φ3,所以1接電源正極,3接電源負(fù)極,電源接在1、3之間,R可以接在1、4之間也可以接在2、4之間,C、D兩項(xiàng)正確。2.(2024屆唐山模擬)多用電表的簡(jiǎn)化電路如圖1所示,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。(1)當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)S旋到位置6時(shí),電表用來(lái)測(cè)量;當(dāng)S旋到位置時(shí),多用電表測(cè)電流時(shí)量程較大。

(2)某同學(xué)用多用表測(cè)量某電學(xué)元件的電阻,把選擇開(kāi)關(guān)旋到歐姆擋“×10”位置,測(cè)量發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)很小,因此須將選擇開(kāi)關(guān)旋到歐姆擋(選填“×1”或“×100”)位置。

(3)某實(shí)驗(yàn)小組探究“改變歐姆擋倍率的方式”,實(shí)驗(yàn)電路如圖2、圖3所示,實(shí)驗(yàn)器材如下:A.干電池(電動(dòng)勢(shì)E為1.5V,內(nèi)阻r不計(jì));B.電流計(jì)(量程為300μA,內(nèi)阻為99Ω);C.可變電阻器R;D.定值電阻R0=1Ω;E.導(dǎo)線若干,紅、黑表筆各一只。①在圖2中,左側(cè)表筆是(選填“紅”或“黑”)表筆。

②在圖3中,將R0與電流計(jì)并聯(lián),相當(dāng)于歐姆表更換倍率。用圖2和圖3分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)電阻,兩表指針位置相同,則兩電阻的阻值大小之比R2∶R3=。

③如果在使用過(guò)程中電池電動(dòng)勢(shì)變?yōu)?.4V,但仍可以歐姆調(diào)零。在這種情況下,測(cè)量值和真實(shí)值之比為。

答案(1)電壓1(2)×100(3)①黑②100∶1③15∶14解析(1)由多用電表原理可知,選擇開(kāi)關(guān)S旋到位置6時(shí),電表用來(lái)測(cè)量電壓,當(dāng)S旋到位置1時(shí),多用電表測(cè)電流時(shí)量程較大。(2)多用表測(cè)量某電學(xué)元件的電阻時(shí),多用表指針偏轉(zhuǎn)很小,說(shuō)明電阻較大,則須將選擇開(kāi)關(guān)旋到“×100”。(3)①由電流從黑表筆流出可知,在圖2中,左側(cè)表筆是黑表筆。②根據(jù)并聯(lián)分流原理知,將R0與電流計(jì)并聯(lián),當(dāng)電流表滿偏時(shí),流過(guò)R0的電流I1=RgR0Ig=99Ig,則電路中電流擴(kuò)大為原來(lái)的100倍,由歐姆定律可知,電阻變成原來(lái)的1100,則用圖2和圖3分別測(cè)量?jī)蓚€(gè)電阻,兩表指針位置相同,則兩電阻的阻值大小之比R2∶R3=③根據(jù)題意,電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有改變之前,電動(dòng)勢(shì)為E,歐姆表內(nèi)阻為R內(nèi),由閉合電路歐姆定律有EIg=R內(nèi),改變之后,電動(dòng)勢(shì)為E',歐姆表內(nèi)阻為R內(nèi)',則有E'Ig=R內(nèi)',可得R內(nèi)'=E'ER內(nèi)=1415R內(nèi),則有R測(cè)=EI-R內(nèi),R真=E'I-R內(nèi)'=1415×E3.(2024屆成都三診)某同學(xué)自制了一個(gè)兩擋位(“×1”“×10”)的歐姆表,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示,R0為調(diào)零電阻(最大阻值為R0m),Rs、Rm、Rn為定值電阻(Rs+R0m<Rm<Rn),電流計(jì)的內(nèi)阻為RG(Rs