專題多用電表的原理（故障分析電學黑箱）（分層作業(yè)）（原卷版）VIP

專題多用電表的原理（故障分析+電學黑箱）歐姆表內(nèi)部結(jié)構(gòu)與測量原理1．（2018·四川·成都七中高二期中）如圖甲是多用電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，圖乙是刻度盤，通過選擇開關(guān)分別與1、2、3、4、5、6相連，以改變電路結(jié)構(gòu)，分別成為電流表、電壓表和歐姆表，下列說法正確的是（）A．A是黑表筆、B是紅表筆B．作電流表時1比2量程大，作電壓表時6比5量程小C．當選擇開關(guān)與3或4相連是歐姆表，測量電阻之前需歐姆調(diào)零D．如圖乙所示的指針位置，若選擇的電阻×10檔，讀數(shù)為180；若選擇的直流電壓10V檔，讀數(shù)為6.20V（1）當開關(guān)S與1相接時就改裝成為______（選填“電流表”或“電壓表”），量程為_______（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。（2）在如圖所示的電路中，接線柱A應該與_______（選填“紅”或“黑”）表筆相連。（3）該同學用此多用電表的“×10”擋位粗略測量一定值電阻時指針偏轉(zhuǎn)較小，接下來該同學按照如下操作完成測量：a．將兩表筆短接，調(diào)節(jié)歐姆擋調(diào)零旋鈕，使指針對準刻度盤上歐姆擋的零刻度，然后斷開兩表筆；b．旋轉(zhuǎn)選擇開關(guān)至交流電壓最大量程處（或“OFF”擋），并拔出兩表筆；c．將選擇開關(guān)旋到“×1”擋；d．將選擇開關(guān)旋到“×100”擋；e．將兩表筆分別連接到被測電阻的兩端，讀出阻值，斷開兩表筆。以上實驗步驟中正確的操作及順序是______（填寫步驟前的字母）。3．（2022·湖南·雅禮中學高二期中）小明同學打算將一只量程為250μA的靈敏電流計（內(nèi)阻未知，約為幾百歐）改裝成多用電表，他設(shè)計的改裝電路如圖乙所示。圖乙中G為靈敏電流計，、、、和是定值電阻，是滑動變阻器。實驗室中還有兩個備用滑動變阻器，分別為滑動變阻器（0~1000Ω）、滑動變阻器（0~10000Ω）。（1）用圖甲所示電路測量靈敏電流計G的內(nèi)阻，先將滑動變阻器的阻值調(diào)至最大，閉合，緩慢減小的阻值，直到G的指針滿偏；然后閉合，保持滑動變阻器的阻值不變，逐漸調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值，使G的指針偏到最大值的，此時電阻箱R的讀數(shù)為960Ω，則靈敏電流計G的內(nèi)阻為______Ω；若圖甲電路中干電池的電動勢為1.5V，則滑動變阻器選______（填“”或“”）。（2）圖乙中的A端與______（填“紅”或“黑”）色表筆相連接。4．（2022·廣東·廣州市天河外國語學校高二期中）某物理興趣小組要組裝一個簡易的歐姆表，他們設(shè)計了如圖甲所示的電路，通過控制單刀多擲開關(guān)S，可使歐姆表具有“×1”、“×10”和“×100”三個倍率擋，并使改裝后的刻度盤正中央的刻度對應電阻刻度的15，提供的器材規(guī)格如下：A．干電池（電動勢E=1.5V，內(nèi)阻不計）B．毫安表G（量程為1mA，內(nèi)阻為99.0Ω）C．電阻箱R1（0—99.9Ω）D．電阻箱R2（0—9.99Ω）E．滑動變阻器R3（0—1500Ω，額定電流0.5A）F．單刀多擲開關(guān)S一個，紅、黑表筆各一支，導線若干（1）該歐姆表的兩只表筆中，________（填“A”或“B”）應為紅表筆。當開關(guān)S接1時，歐姆表的倍率為________（填“×1”“×10”或“×100”）。（2）將開關(guān)S接2時，若為×10倍率擋，則電阻箱R1的阻值應調(diào)整為________Ω，將開關(guān)S接3時，為第三種倍率，則電阻箱R2的阻值應調(diào)整為________Ω。（3）當開關(guān)S接2時，經(jīng)正確操作后，指針如圖乙中a所示。為了使測量的結(jié)果更準確，應使開關(guān)S接________（填“1”或“3”），然后兩表筆短接，調(diào)節(jié)滑動變阻器R3，使毫安表指針指在1.0mA刻度處，再把兩表筆接在被測電阻兩端，指針如圖乙中b所示，則被測電阻的阻值約為________Ω。用多用電表測電路故障5．（2022·浙江省普陀中學高二期中）如圖，電池、開關(guān)和燈泡組成串聯(lián)電路。當閉合開關(guān)時，發(fā)現(xiàn)燈泡不發(fā)光。在不能拆開電路的前提下，現(xiàn)使用一多用電表對故障電路進行檢測：選擇直流電壓擋，閉合開關(guān)S，紅、黑表筆分別接在接線柱E、F上，電壓表示數(shù)為1.5V；斷開開關(guān)S，選擇歐姆1k擋，紅、黑表筆分別同時接E、F，指針不偏轉(zhuǎn)。則下列判斷可能正確的是（）A．燈泡斷路 B．導線BF斷開 C．導線CA斷開 D．開關(guān)接觸不良6．二極管具有單向?qū)щ娦?，當正極接電源正極（正接）時二極管導通（電流可以通過二極管，且二極管的阻值很小，可忽略），當負極接電源正極（反接）時二極管截止（阻值很大，電流為零）。為了驗證二極管的這一特性，將其接入如圖所示電路c、d之間的D處，閉合開關(guān)時燈泡不亮。經(jīng)初步檢查各接線均牢固正確，為了確定電路故障的位置，四位同學各自進行了以下操作操作步驟現(xiàn)象1S閉合，多用電表調(diào)至電壓擋，紅表筆接a，黑表筆分別接b、c、d、e示數(shù)分別為0、0、6V、6V2S閉合，斷開導線bc的c端，用c端分別接d、e、f燈泡均亮3S斷開，多用電表調(diào)至歐姆擋，紅表筆接c，黑表筆接d指針有大角度偏轉(zhuǎn)4S斷開，多用電表調(diào)至歐姆擋，紅表筆接d，黑表筆接c指針有微小偏轉(zhuǎn)由此可判斷（）A．同學1的操作說明導致燈泡不亮的故障在a、b之間B．同學2的操作說明導致燈泡不亮的故障在b、c之間C．根據(jù)同學1、3的操作即可判斷導致燈泡不亮的原因是二極管正、負極接錯D．根據(jù)同學2、4的操作即可判斷導致燈泡不亮的原因是二極管正、負極接錯7．某同學在探究規(guī)格為“6V，3W”的小燈泡I—U特性曲線的實驗中：（1）在小燈泡接入電路前，使用多用電表直接測量小燈泡的電阻，則應將選擇開關(guān)旋至哪個擋進行測量______？A．直流電壓10V

B．直流電流5mA

C．電阻×100

D．電阻×1（2）該同學采用如圖甲所示的電路進行測量。圖中R為滑動變阻器（阻值范圍0~20Ω，額定電流1.0A），L為待測小燈泡，V為電壓表（量程6V，內(nèi)阻20kΩ），A為電流表（量程0.6A，內(nèi)阻1Ω），E為電源（兩極間電壓8V），S為開關(guān)。①在實驗過程中，開關(guān)S閉合前，滑動變阻器的滑片P應置于哪一端______？②在實驗過程中，已知各元器件均無故障，但閉合開關(guān)S后，無論如何調(diào)節(jié)滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)總是調(diào)不到零，其原因可能是哪一條導線沒有連接好______？（圖甲中的綠色小圓點表示接線點，并用數(shù)字標記，請用圖甲中的數(shù)字說明存在斷路的導線，如“2點至3點的導線”）③排除故障后進行實驗，該同學描繪出的小燈泡的I—U特性曲線如圖乙所示，則可以看出小燈泡的阻值隨著兩端電壓的增大而怎樣變化______？原因是什么__________________？8．小姚同學用多用電表做下列探究：（1）他用多用電表測量一個電阻的阻值，以下是他的主要操作步驟。a.將“選擇開關(guān)”置于如圖甲所示的位置；b.將紅黑表筆短接，轉(zhuǎn)動歐姆調(diào)零旋鈕，進行歐姆調(diào)零；c.如圖乙所示使兩筆接觸待測電阻的兩端；d.表盤指針如圖丙所示，記下讀數(shù)，實驗完畢。請指出他操作中不合理或遺漏的地方并改正：______（至少寫出兩點）。測試點a、bc、dd、f電壓表示數(shù)情況有示數(shù)無示數(shù)有示數(shù)（2）如圖丁是該同學實驗時所連接的電路。小燈泡L1、L2的規(guī)格皆為2.5V、1W，滑動變阻器規(guī)格為10Ω、1A。實驗中發(fā)現(xiàn)L1、L2都不亮后，他采用了多用電表的電壓擋檢測故障，檢測結(jié)果如上表所示在檢測a、b間電壓時，紅表筆應按觸______（填“a”或“b”）。根據(jù)檢測結(jié)果，可以判定故障是______。A，燈L1短路

B．燈L2短路

C．cd段斷路

D．df段斷路（1）按圖示電路進行連接后，發(fā)現(xiàn)aa′、bb′和cc′三條導線中，混進了一條內(nèi)部斷開的導線。為了確定哪一條導線內(nèi)部是斷開的，將開關(guān)S閉合，用多用電表的電壓擋測量a、b′間電壓，讀數(shù)不為零，再測量a、a′間電壓，若讀數(shù)不為零，則一定是______導線斷開；若讀數(shù)為零，則一定是______導線斷開。（2）排除故障后，該小組順利完成實驗。通過多次改變滑動變阻器觸頭位置，得到電流表A1和A2的多組I1、I2數(shù)據(jù)，作出圖像如圖乙。由I1I2圖像得到電池的電動勢E=______V，內(nèi)阻r=______Ω。（保留兩位小數(shù)）電學黑箱問題10．圖中的A、B、C為黑箱（即看不見內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)的一個盒子）上的三個接點，兩個接點間最多只能接一個電學元件。為探明內(nèi)部結(jié)構(gòu)，某同學用多用電表進行了四步測量：（1）用直流電壓擋測量：A、B、C三點間均無電壓；（2）用歐姆擋測量：A、C間正反向電阻完全相同；（3）用歐姆擋測量：黑表筆接A點、紅表筆接B點，有電阻；反接后阻值很大；（4）用歐姆擋測量：黑表筆接C點、紅表筆接B點，有電阻，阻值比第（2）步測得的大；反接后阻值很大。下列黑箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖正確的是___________A．B．C．D．11．某學習小組的同學用如圖甲所示的電路來探究電學黑箱內(nèi)的電學元件，已知該電學黑箱可能有電容器、電感線圈、定值電阻三種電學元件，在接線柱間以如圖乙所示的“Z”字連接，且相鄰兩接線柱間只有一個元件.(1)小明同學分別將黑箱接線柱AB、BC、CD接入甲電路中，閉合開關(guān)S，計算機顯示出電流傳感器的輸出電流隨時間變化的圖像分別如a、b、c所示，則_____(選填：AB、BC、CD)間接入的是定值電阻．(2)小聰同學為了進一步精確測量黑箱內(nèi)定值電阻的阻值，設(shè)計了如圖丙所示的電路，其中：A是電流表(量程為0.20mA，內(nèi)阻約為100Ω)R是電阻箱(阻值范圍0~999.9Ω)R1是滑動變阻器R2是保護電阻E是直流電源(電動勢4V，內(nèi)阻不計)單刀單擲開關(guān)2只，導線若干①調(diào)節(jié)電阻箱，使電阻箱接入電路中的阻值為90.7Ω，只閉合S1，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電流表讀數(shù)為0.15mA；然后保持滑動變阻器的滑片位置不動，再閉合S2，調(diào)節(jié)電阻箱，當電阻箱的阻值為186.3Ω時，電流表的讀數(shù)仍為0.15mA，則黑箱內(nèi)定值電阻的阻值為_______Ω．②上述實驗中，無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，都要保證電路安全，則在下面提供的四個電阻中，保護電阻R應選用_________(選填答案番號)A．200kΩ

B．20kΩ

C．10kΩ

D．20Ω③下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用，既要滿足上述實驗要求，又要調(diào)整方便，滑動變阻器是最佳選擇________(選填答案番號).12．如圖1所示的黑箱中有三只完全相同的電學子元件，小明使用多用電表對其進行探測．（1）在使用多用電表前，發(fā)現(xiàn)指針不在左邊的“0”刻度線處，應先調(diào)整圖2中多用電表的______（選填“A”，“B”或“C”）（2）在判定黑箱中無電源后，將選擇開關(guān)旋至“×1”擋，調(diào)節(jié)好多用電表，測量各接點間阻值，測量中發(fā)現(xiàn)，每對接點間正反方向阻值均相等，測量記錄如表，兩表筆分別接a，b時，多用電表的示數(shù)如圖2所示．請將讀數(shù)填入表．兩表筆的接點多用電表的示數(shù)a，b________Ωa，c10.0Ωb，c15.0Ω（3）設(shè)計黑箱中的電路，在圖3的方框內(nèi)畫出一種可能的電路．()13．某興趣小組自制了一個多量程的歐姆表，其電路圖如圖甲所示。其中電池的電動勢E=1.5V，內(nèi)阻可忽略不計；表頭G量程Ig=60μA，內(nèi)阻Rg=2kΩ，表頭的表盤如圖乙所示。①開關(guān)S1撥至×1k擋，將滑動變阻器R0滑片調(diào)到最左端。②將紅、黑表筆短接，此時表頭的讀數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為________μA。由此可知，滑動變阻器R0的最大阻值為________kΩ（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。③調(diào)節(jié)滑動變阻器R0的滑片位置，使電流表指針滿偏。④將被測電阻Rx接在紅、黑表筆之間，此時電表指針指向20μA處，則該被測電阻的阻值為________kΩ（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。⑤根據(jù)上述原理，將表頭的電流刻度改成與之相對的電阻值刻度，即做成一個歐姆表。(1)圖中R3的阻值為________kΩ（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。(2)電池使用一段時間后電動勢E減小為1.44V，改裝后的歐姆表仍可以調(diào)零。若某次測量結(jié)果的讀數(shù)為50kΩ，則該被測電阻的真實阻值是________kΩ；若測量結(jié)果的讀數(shù)為25Ω，則該被測電阻的真實阻值是________Ω。（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）14．多用電表是電學實驗中常用的電學工具，其內(nèi)部的部分電路如圖所示，則：(1)將B和C兩端點連接紅黑表筆可以測電路的__________（填“電壓”或“電流”），轉(zhuǎn)換開關(guān)S接__________（填“a”或“b”）的量程更大。15．某同學設(shè)計如圖所示的電路，其中實驗器材為：干電池一節(jié)（電動勢、內(nèi)阻未知）電流傳感器（相當于理想電流表）三個電學黑箱（每個黑箱內(nèi)僅一只電學元件，可能是定值電阻、電容器、電感線圈；圖中未畫出）開關(guān)、；導線若干。連接好電路，該同學依次完成了下列實驗。（1）探測黑箱元件：先斷開開關(guān)、，將調(diào)至適當位置，分別將三個黑箱接在、兩接線柱間，再閉合，實驗分別發(fā)現(xiàn)電流傳感器的示數(shù)隨時間按如圖甲、乙、丙所示的規(guī)律變化，則甲、乙、丙對應的三個電學黑箱里分別是___________、___________、___________。16．如圖所示，電學實驗室的“黑盒子”表面有A、B、C三個接線柱，盒內(nèi)總共有兩個電學元件（一只定值電阻和一只半導體二極管），每兩個接線柱之間最多連接一個元件。為了探明盒內(nèi)元件的連接方式，小華同學用多用電表進行了如下探測：用多用電表歐姆擋進行測量，把紅黑表筆分別與接線柱A，B，C連接，測量結(jié)果如下表：紅表筆ACCBAB黑表筆CABCBA阻值有阻值阻值同AC測量值很大很小很大接近AC間電阻(1)在虛線框中畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖_______________；小華為了精確測量黑箱內(nèi)二極管的正向電阻值和定值電阻阻值，又進行了如下實驗：(2)將電源（電動勢未知，內(nèi)阻不計）、電阻箱、開關(guān)連接如圖，將e與____（填“A”或“B”）相連，f與____（填“A”或“B”），A、B之間再接入一個電壓表，閉合開關(guān)，改變電阻箱R1的大小，讀出多組對應的電壓表讀數(shù)，記錄為U1；(3)將e、f按照正確方式與A、C相連，閉合開關(guān)，改變電阻箱R1的大小，讀出對應的電壓表讀數(shù)，記錄為U2；17．（2022·北京·高考真題）物理實驗一般都涉及實驗目的、實驗原理、實驗儀器、實驗方法、實驗操作、數(shù)據(jù)分析等。A．將選擇開關(guān)置于“”位置B．將選擇開關(guān)置于“”位置C．將兩表筆分別接觸待測電阻兩端，讀出其阻值后隨即斷開D．將兩表筆直接接觸，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使指針指向“0”（3）圖2是“測量電源的電動勢和內(nèi)電阻”實驗的電路圖。某同學在實驗中，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎么移動滑動變阻器的滑片，電壓表有示數(shù)且不變，電流表始終沒有示數(shù)。為查找故障，在其他連接不變的情況下，他將電壓表連接a位置的導線端分別試觸b、c、d三個位置，發(fā)現(xiàn)試觸b、c時，電壓表有示數(shù)；試觸d時，電壓表沒有示數(shù)。若電路中僅有一處故障，則______________（選填選項前的字母）。A．導線斷路B．滑動變阻器斷路C．導線斷路D．滑動變阻器短路18．（2014·安徽·高考真題）某同學為了測量一個量程為3V的電壓表的內(nèi)阻，進行了如下實驗．（1）他先用多用表進行了正確的測量，測量時指針位置如圖1所示，得到電壓表的內(nèi)阻為3.00×103Ω，此時電壓表的指針也偏轉(zhuǎn)了．已知多用表歐姆擋表盤中央刻度值為“15”，表內(nèi)電池電動勢為1.5V，則電壓表的示數(shù)應為______________V（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．（2）為了更準確地測量該電壓表的內(nèi)阻Rv，該同學設(shè)計了圖2所示的電路圖，實驗步驟如下：A．斷開開關(guān)S，按圖2連接好電路；B．把滑動變阻器R的滑片P滑到b端；C．將電阻箱R0的阻值調(diào)到零；D．閉合開關(guān)S；E．移動滑動變阻器R的滑片P的位置，使電壓表的指針指到3V的位置；F．保持滑動變阻器R的滑片P位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱R0的阻值使電壓表指針指到1.5V，讀出此時電阻箱R０的阻值，此值即為電壓表內(nèi)阻Rv的測量值；G．斷開開關(guān)S．實驗中可供選擇的實驗器材有：a．待測電壓表b．滑動變阻器：最大阻值2000Ωc．滑動變阻器：最大阻值10Ωd．電阻箱：最大阻值9999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ωe．電阻箱：最大阻值999.9Ω，阻值最小改變量為0.1Ωf．電池組：電動勢約6V，內(nèi)阻可忽略g．開關(guān)，導線若干按照這位同學設(shè)計的實驗方法，回答下列問題：①要使測量更精確，除了選用電池組、導線、開關(guān)和待測電壓表外，還應從提供的滑動變阻器中選用____（填“b”或“c”），電阻選用_____（填“d”或“e”）．19．（2011·安徽·高考真題）（1）某同學實用多用電表粗略測量一定值電阻的阻值，先把選擇開關(guān)旋到“×1k”擋位，測量時針偏轉(zhuǎn)如圖（a）所示。請你簡述接下來的測量過程：①________________________________；②________________________________；③________________________________；④測量結(jié)束后，將選擇開關(guān)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(nèi)阻約為5kΩ，電流表內(nèi)阻約為5Ω。圖中部分電路已經(jīng)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(zhuǎn)換開關(guān)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______時量程較大。20．（2017·全國·高考真題）圖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G的滿偏電流為250μA，內(nèi)阻為480Ω。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個擋位，5個擋位為：直流電壓1V擋和5V擋，直流電流1mA擋和2.5mA擋，歐姆×100Ω擋。(1)圖a中的A端與______（填“紅”或“黑”）色表筆相連接。(2)關(guān)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(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B．使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)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(diào)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R1＋R2=_______Ω，R4=________Ω。(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(jié)果均保留3位有效數(shù)字）21．（2017·江蘇·高考真題）某同學通過實驗制作一個簡易的溫控裝置，實驗原理電路圖如圖11–1圖所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當繼電器的電流超過15mA時，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實現(xiàn)溫控．繼電器的電阻約為20Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示30.040.050.060.070.080.0199.5145.4108.181.862.949.1（1）提供的實驗器材有：電源E1（3V，內(nèi)阻不計）、電源E2（6V，內(nèi)阻不計）、滑動變阻器R1（0~200Ω）、滑動變阻器R2（0~500Ω）、熱敏電阻Rt，繼電器、電阻箱（0~999.9Ω）、開關(guān)S、導線若干．為使該裝