高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)29-實(shí)驗(yàn)：用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量-電表的改裝-電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)：用多用電表測(cè)量電學(xué)中的物理量電表的改裝電學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)29[題組一基礎(chǔ)與經(jīng)典題]1．如圖甲為多用電表的示意圖，現(xiàn)用它測(cè)量一個(gè)阻值約為20Ω的電阻，測(cè)量步驟如下：

(1)調(diào)節(jié)_______________________，使電表指針停在________(填“電阻”或“電流”)的“0”刻線。(2)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“Ω”擋的________(填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。(3)將紅、黑表筆分別插入“＋”“－”插孔，并將兩表筆短接，調(diào)節(jié)__________________，使電表指針對(duì)準(zhǔn)________(填“電阻”或“電流”)的“0”刻線。(4)將紅、黑表筆分別與待測(cè)電阻兩端相接觸，若電表如圖乙所示，該電阻的阻值為________Ω。(5)測(cè)量完畢，將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到“OFF”位置。指針定位螺絲

電流

×1

歐姆調(diào)零旋鈕

電阻

19.0

解析使用多用電表歐姆擋，先機(jī)械調(diào)零，即調(diào)節(jié)指針定位螺絲，使電表指針指在電流的“0”刻線。多用電表“×1”歐姆擋的中值電阻約為15Ω，測(cè)量20Ω的電阻時(shí)，要使用“×1”的倍率，然后進(jìn)行歐姆調(diào)零，即將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使電表指針指在電阻的“0”刻線；由圖乙刻度盤和倍率可知，測(cè)量電阻的阻值為19.0Ω。解析2．(1)下列關(guān)于用多用電表歐姆擋測(cè)電阻的說法中正確的是_______。A．測(cè)量電阻時(shí)，如果紅、黑表筆分別插在負(fù)、正插孔，則不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果B．測(cè)量阻值不同的電阻時(shí)，都必須重新進(jìn)行歐姆調(diào)零C．測(cè)量電路中的電阻時(shí)，應(yīng)該把該電阻與電路斷開(2)用多用電表探測(cè)二極管的極性，用歐姆擋測(cè)量，黑表筆接a端，紅表筆接b端時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角較大，然后黑、紅表筆反接指針偏轉(zhuǎn)角較小，說明________(填“a”或“b”)端是二極管正極。(3)若這塊多用電表經(jīng)過長期使用導(dǎo)致內(nèi)部電池電動(dòng)勢(shì)變小，內(nèi)阻變大，則用這塊電表的歐姆擋測(cè)電阻時(shí)測(cè)量值________(填“偏大”“偏小”或“不變”)。AC

a

偏大

解析(1)測(cè)量電阻時(shí)，多用電表內(nèi)部電源被接通，電流從多用電表內(nèi)部流出，因?yàn)殡娮璨环终?fù)極，所以電流流向電阻哪一端都行，紅、黑表筆分別插在負(fù)、正插孔不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，故A正確；每次換擋后才需要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，不換擋時(shí)不需要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零，故B錯(cuò)誤；根據(jù)歐姆表測(cè)電阻的原理，測(cè)量電路中的電阻時(shí)，應(yīng)將該電阻與外電路斷開，故C正確。(2)根據(jù)歐姆表改裝原理可知，紅表筆應(yīng)接“＋”插孔，與歐姆表內(nèi)部電池的負(fù)極相接，黑表筆應(yīng)接“－”插孔，與歐姆表內(nèi)部電池的正極相接，而黑表筆接a端，紅表筆接b端時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)角較大，而黑、紅表筆反接指針偏轉(zhuǎn)角較小，說明電流從a端經(jīng)二極管流向b端時(shí)二極管電阻較小，則a端是二極管正極。解析解析3．如圖甲是簡(jiǎn)易多用電表的電路原理圖，圖中E是電源，R1、R2、R3、R4、R5是定值電阻，R6是可調(diào)電阻，表頭的滿偏電流為200μA、內(nèi)阻為600Ω，其表盤如圖乙所示，最上一行刻度的正中央刻度值為“15”。圖中虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連，該多用電表有5個(gè)擋位，分別為：直流電流1A擋和500μA擋，歐姆“×1k”擋，直流電壓2.5V擋和10V擋。(1)若用歐姆“×1k”擋測(cè)二極管的反向電阻，則A端所接表筆與二極管的________(填“正”或“負(fù)”)極相接觸，測(cè)得的結(jié)果如圖乙中a所示，則該二極管的反向電阻為________kΩ。(2)某次測(cè)量時(shí)多用電表指針位置如圖乙中b所示，若此時(shí)B端是與“1”相連的，則多用電表的示數(shù)為________；若此時(shí)B端是與“4”相連的，則多用電表的示數(shù)為________。(3)根據(jù)題中所給的條件可得R1、R2的阻值之和為________Ω。負(fù)

7.0

0.30A

0.75V

400

解析(1)若測(cè)二極管的反向電阻，則電流應(yīng)從二極管的負(fù)極流入；又因?yàn)闅W姆表的電流從A端流出，故A端所接表筆與二極管的負(fù)極相接觸。圖乙中a所示示數(shù)為7.0Ω，因?yàn)檫x用的是歐姆“×1k”擋，故二極管的反向電阻為7.0kΩ。(2)若此時(shí)B端是與“1”相連的，則此時(shí)是大量程電流表，為直流電流1A擋，故此時(shí)每個(gè)小格表示0.02A，讀數(shù)為0.30A；若此時(shí)B端是與“4”相連的，則此時(shí)為小量程的電壓表，為直流電壓2.5V擋，故此時(shí)每個(gè)小格表示0.05V，讀數(shù)為0.75V。(3)由電路特點(diǎn)，接2時(shí)為直流電流500μA擋，則Igrg＝(I－Ig)·(R1＋R2)，代入數(shù)據(jù)得：R1＋R2＝400Ω。解析4．某同學(xué)只用以下給定儀器組裝如圖甲所示的簡(jiǎn)易多用電表，儀器不得重復(fù)使用。A．電流表(0～200μA,100Ω)；B．電阻箱(0～999Ω)；C．電阻箱(0～9999Ω)；D．定值電阻R2(1kΩ)；E．變阻器(0～300Ω)；F．變阻器(0～800Ω)；G．干電池(1.5V，r＝0)；H．干電池(9V，r＝0)；I．導(dǎo)線若干。該多用電表需設(shè)置0、1為量程0～1mA的電流擋，0、3為量程0～3V的電壓擋，0、2為歐姆擋。該同學(xué)通過計(jì)算并選擇器材(器材選擇只填器材前的字母)。(1)量程0～1mA的電流擋中電阻箱R1應(yīng)該選擇________，將其調(diào)節(jié)為________Ω。(2)量程0～3V的電壓擋中電阻箱R4應(yīng)該選擇________，將其調(diào)節(jié)為________Ω。B

25

C

2980

(3)0、2的歐姆擋中變阻器R3應(yīng)該選擇________，電源應(yīng)該選擇________。(4)該同學(xué)用上述簡(jiǎn)易多用電表的歐姆擋測(cè)量某未知電阻，他首先進(jìn)行了歐姆調(diào)零，然后將電阻接在0、2之間，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)如圖乙所示，示數(shù)為________μA，由此可求得未知電阻為________Ω。F

G

120

1000

解析解析5．在如圖甲所示的電路中，四節(jié)干電池串聯(lián)，小燈泡A、B的規(guī)格為“3.8V

0.3A”，合上開關(guān)S后，無論怎樣移動(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選擇開關(guān)置于下列量程的________擋較為合適；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________。A．A燈絲斷開

B．B燈絲斷開C．d、e間連線斷開

D．B燈被短路B

A

(2)接著換用多用電表歐姆“×1”擋測(cè)電阻，歐姆擋經(jīng)過歐姆調(diào)零。①測(cè)試前，一定要將電路中的開關(guān)S________；②測(cè)c、d間和e、f間電阻時(shí)，某次測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，讀數(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：_______________________

_____________________________。斷開

6

e、f

12.7

用歐姆擋測(cè)量時(shí)燈泡未工作，燈絲溫度低，電阻偏小解析0.5

4.3

解析

[題組二高考真題]7．(2021·福建高考)某實(shí)驗(yàn)小組使用多用電表和螺旋測(cè)微器測(cè)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(shí)驗(yàn)過程如下：(1)用螺旋測(cè)微器測(cè)量該電阻絲的直徑，示數(shù)如圖a所示。該電阻絲的直徑為__________________________mm。(2)對(duì)多用電表進(jìn)行機(jī)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。1.414(1.412～1.416均可)

×10

(5)將黑、紅表筆并接在待測(cè)電阻絲兩端，多用電表的示數(shù)如圖b所示。該電阻絲的電阻值為________Ω。(6)測(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)得的該電阻絲電阻率為_______________________________________Ω·m(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。160

3.14×10－4(3.13×10－4～3.15×10－4均可)解析8．(2021·遼寧高考)某同學(xué)將一量程為250μA的微安表改裝成量程為1.5V的電壓表。先將電阻箱R1與該微安表串聯(lián)進(jìn)行改裝，然后選用合適的電源E、滑動(dòng)變阻器R2、定值電阻R3、開關(guān)S和標(biāo)準(zhǔn)電壓表對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)，設(shè)計(jì)電路如圖所示。(1)微安表銘牌標(biāo)示內(nèi)阻為0.8kΩ，據(jù)此計(jì)算R1的阻值應(yīng)為________kΩ。按照電路圖連接電路，并將R1調(diào)為該阻值。(2)開關(guān)閉合前，R2的滑片應(yīng)移動(dòng)到________端。(3)開關(guān)閉合后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，微安表有示數(shù)，但變化不顯著，故障原因可能是________。(填選項(xiàng)前的字母)A．1、2間斷路

B．3、4間斷路

C．3、5間短路(4)排除故障后，調(diào)節(jié)R2的滑片位置，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)電壓表的示數(shù)為0.60V時(shí)，微安表的示數(shù)為98μA，此時(shí)需要________(填“增大”或“減小”)R1的阻值，以使改裝電表的量程達(dá)到預(yù)期值。5.2

最左

A

減小

解析(1)將微安表改裝成電壓表，應(yīng)串聯(lián)分壓電阻，由歐姆定律得Ig(Rg＋R1)＝U，代入Ig＝250μA、Rg＝0.8kΩ、U＝1.5V，解得R1＝5.2kΩ。(2)題圖中滑動(dòng)變阻器R2采用分壓式接法，為保護(hù)檢測(cè)電路，開關(guān)閉合前，R2的滑片應(yīng)移動(dòng)到最左端。(3)R2采用分壓式接法，則R2的最大阻值較小。若1、2間斷路，則R2采用限流式接法接入電路，調(diào)節(jié)滑片位置，測(cè)量電路兩端電壓變化很小，則微安表有示數(shù)，但變化不顯著，A正確；若3、4間斷路，則電路中沒有電流，微安表沒有示數(shù)，B錯(cuò)誤；若3、5間短路，則調(diào)節(jié)滑片位置，分析可知，測(cè)量電路兩端的最小電壓仍為0，最大電壓與沒有故障時(shí)相同，則微安表示數(shù)變化顯著，C錯(cuò)誤。解析解析9．(2019·全國卷Ⅲ)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)電流表表盤的50μA刻度。可選用的器材還有：定值電阻R0(阻值14kΩ)，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值1500Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值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a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)變阻器選______(填“R1”或“R2”)。答案如圖所示900

R1

(2)刻度歐姆表表盤通過計(jì)算，對(duì)整個(gè)表盤進(jìn)行電阻刻度，如圖b所示。表盤上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______、______。45

5

(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電阻值及歐姆表上對(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c所示，則電阻箱接入的阻值為_____________Ω。0

35000.0

解析10．(2019·全國卷Ⅰ)某同學(xué)要將一量程為250μA的微安表改裝為量程為20mA的電流表。該同學(xué)測(cè)得微安表內(nèi)阻為1200Ω，經(jīng)計(jì)算后將一阻值為R的電阻與該微安表連接，進(jìn)行改裝。然后利用一標(biāo)準(zhǔn)毫安表，根據(jù)圖a所示電路對(duì)改裝后的電表進(jìn)行檢測(cè)(虛線框內(nèi)是改裝后的電表)。(1)根據(jù)圖a和題給條件，將圖b中的實(shí)物連線。答案圖見解析(2)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)毫安表的示數(shù)為16.0mA時(shí)，微安表的指針位置如圖c所示。由此可以推測(cè)出所改裝的電表量程不是預(yù)期值，而是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．18mA B．21mAC．25mA D．28mAC

(3)產(chǎn)生上述問題的原因可能是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻大于1200ΩB．微安表內(nèi)阻測(cè)量錯(cuò)誤，實(shí)際內(nèi)阻小于1200ΩC．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏小D．R值計(jì)算錯(cuò)誤，接入的電阻偏大(4)要達(dá)到預(yù)期目的，無論測(cè)得的內(nèi)阻值是否正確，都不必重新測(cè)量，只需要將阻值為R的電阻換為一個(gè)阻值為kR的電阻即可，其中k＝______。AC

解析(1)微安表改裝為大量程的電流表，應(yīng)并聯(lián)電阻R，實(shí)物連線如圖所示。(2)串聯(lián)電路中電流處處相等，毫安表示數(shù)為16.0mA時(shí)，對(duì)應(yīng)微安表的示數(shù)為160μA，根據(jù)比例關(guān)系得，當(dāng)微安表指針指到滿量程250μA時(shí)，毫安表的示數(shù)應(yīng)為25mA，即為改裝后電表的量程，C正確。解析解析11．(2021·北京高考)在“測(cè)量金屬絲的電阻率”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用電流表和電壓表測(cè)量一金屬絲的電阻。(1)該同學(xué)先用歐姆表“×1”擋粗測(cè)該金屬絲的電阻，示數(shù)如圖1所示，對(duì)應(yīng)的讀數(shù)是________Ω。6

(2)除電源(電動(dòng)勢(shì)3.0V，內(nèi)阻不計(jì))、電壓表(量程0～3V，內(nèi)阻約3kΩ)、開關(guān)、導(dǎo)線若干外，還提供如下實(shí)驗(yàn)器材：A．電流表(量程0～0.6A，內(nèi)阻約0.1Ω)B．電流表(量程0～3.0A，內(nèi)阻約0.02Ω)C．滑動(dòng)變阻器(最大阻值10Ω，額定電流2A)D．滑動(dòng)變阻器(最大阻值1kΩ，額定電流0.5A)為了調(diào)節(jié)方便、測(cè)量準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)中電流表應(yīng)選用________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________。(選填實(shí)驗(yàn)器材前對(duì)應(yīng)的字母)A

C

(3)該同學(xué)測(cè)量金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I，得到多組數(shù)據(jù)，并在坐標(biāo)圖上標(biāo)出，如圖2所示。請(qǐng)作出該金屬絲的U-I圖線，根據(jù)圖線得出該金屬絲電阻R＝__________________________Ω(結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后兩位)。5.79(5.77～5.81均正確)

答案圖見解析(4)用電流傳感器測(cè)量通過定值電阻的電流，電流隨時(shí)間變化的圖線如圖3所示。將定值電阻替換為小燈泡，電流隨時(shí)間變化的圖線如圖4所示，請(qǐng)分析說明小燈泡的電流為什么隨時(shí)間呈現(xiàn)這樣的變化。____________________________________________________________答案見解析解析解析[題組三模擬題]12．(2021·北京市豐臺(tái)區(qū)高三上期末練習(xí))用多用電表測(cè)量某一電阻：(1)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到歐姆擋的“×10”位置,指針指在圖甲中a位置。為減小測(cè)量誤差，應(yīng)當(dāng)將選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到________(選填“×1”“×100”或“×1k”)位置。×100

(2)接下來的實(shí)驗(yàn)操作步驟為________(請(qǐng)按操作順序?qū)懗?。A．將紅表筆和黑表筆接到待測(cè)電阻兩端B．將紅表筆和黑表筆短接C．調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向歐姆零點(diǎn)D．調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕使指針指向電流的0刻度線(3)經(jīng)以上正確操作后指針指在圖甲中b位置，則該電阻的測(cè)量值為________Ω。BCA

1900

(4)圖乙為簡(jiǎn)化后的某型號(hào)多用電表內(nèi)部構(gòu)造原理圖，其中R1＝13.6Ω，R2＝151Ω，R3＝1670Ω。(1)中將選擇開關(guān)從“×10”位置旋轉(zhuǎn)到正確位置后，應(yīng)當(dāng)________(選填“增大”“減小”或“不改變”)歐姆調(diào)零電阻R0的阻值，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。增大

紅黑表筆短接保持歐姆調(diào)零狀態(tài)時(shí)，增大擋位倍率，歐姆表內(nèi)阻增大，路端電壓增大，表頭中電流保持滿偏不變，則R0阻值增大解析(1)由圖甲中a位置可知，電阻阻值約為200×10Ω＝2000Ω，由于選擇的擋位倍率較小，指針偏轉(zhuǎn)角度較小，測(cè)量誤差較大，而指針落在刻度盤的中間區(qū)域時(shí)誤差最小，所以應(yīng)選擇“×100”擋來進(jìn)行測(cè)量。(2)選擇新?lián)跷恢螅紫纫M(jìn)行歐姆調(diào)零，再開始測(cè)量，所以正確的操作順序?yàn)锽CA。解析解析13．(2021·山東省青島市高三上期末)某課外實(shí)驗(yàn)興趣小組用圖甲所示的電路對(duì)小量程的電流表進(jìn)行改裝，改裝后的電流表有兩個(gè)量程，分別為0.1A和0.6A，其中表頭的滿偏電流Ig＝1mA，內(nèi)阻rg＝200Ω。請(qǐng)回答下面問題：(1)甲電路中，定值電阻R1＝________Ω，定值電阻R2＝________Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù))(2)該小組將改裝后量程為0.1A的電流表接入圖乙所示的電路中，電流表用A1表示，來測(cè)量某電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。當(dāng)電阻箱R阻值為25.40Ω時(shí)，表頭示數(shù)為0.50mA；當(dāng)電阻箱R阻值為14.70Ω時(shí)，表頭的示數(shù)為0.80mA，則該電池電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(結(jié)果保留兩位小數(shù))1.68

0.34

1.43

1.13

(3)該小組設(shè)計(jì)了圖丙所示電路對(duì)改裝后量程為0.1A的電流表A1進(jìn)行校對(duì)，校對(duì)電路中使用了(2)中電池作為電源，電路中標(biāo)準(zhǔn)電流表A的量程為0.1A，內(nèi)阻為6.0Ω，校對(duì)過程中標(biāo)準(zhǔn)電流表示數(shù)調(diào)節(jié)范圍為0.02A～0.1A，則電路中R0應(yīng)選用阻值為________的定值電阻，R′應(yīng)選用最大阻值為________的滑動(dòng)變阻器。(選填選項(xiàng)字母代號(hào))A．5Ω B．10ΩC．30Ω D．100Ω(4)校對(duì)過程中發(fā)現(xiàn)，改裝后的電流表兩個(gè)量程的示數(shù)都總小于標(biāo)準(zhǔn)電流表的示數(shù)，則應(yīng)該采取的最佳措施是________________。A

D

適當(dāng)增大R2

解析解析14．(2022·遼寧省六校高三上期初聯(lián)考)靈敏電流計(jì)(俗稱“表頭”)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，線圈由長而細(xì)的銅絲繞制而成，當(dāng)電流通過接線柱流入線圈時(shí)，線圈會(huì)在均勻輻向磁場(chǎng)