1、1第 6 讲 实验：练习使用多用电表微知识 1 实验目的1练习用多用电表测电阻。2用多用电表探索黑箱内的电学元件。微知识 2 实验器材多用电表，干电池，电阻箱，定值电阻，晶体二极管，导线。微知识 3 实验原理多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成(如图所示)，表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满偏电流约几十到几百 A，选择开关和测量线路相配合，可测量直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节 R 使指针满偏时有：Ig Er rg R ER中当表笔间接入待测电阻 Rx时，有 Ix ER中 Rx联立式解得
2、IxIg R中Rx R中由式知当 Rx R 中 时， Ix Ig，指针指在表盘刻度中心，故称 R 中 为欧姆表的中值电阻，12由式或式可知每一个 Rx都有一个对应的电流值 I，如果在刻度盘上直接标出与 I 对应2的 Rx的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。由于电流和电阻的非线性关系，表盘上的电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满偏刻度处。微知识 4 多用电表的使用方法1使用前应查看指针是否指在刻度盘左端零刻线处。如不在，应进行机械调零。方法是用小螺丝刀轻旋表头正下方中央处的调零螺丝，使指针指左端零刻线。2根据被测物理量及其数
3、量级将选择开关旋到相应的位置。读数时还要注意选用刻度盘上对应的量程刻度。如测量 20 mA 左右的直流电流，应将选择开关对准左边 100 mA 量程处；在刻度盘上，如果看最下一行刻度，即满偏刻度为 10 的刻线，从刻度盘读出数据后还应再乘 10，得测量结果。如图。微知识 5 实验步骤1练习使用多用电表准备：(1)观察多用电表的外形，认清选择开关的测量项目及量程。(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零。(3)将红、黑表笔分别插入“” “”插孔。测电压和电流：(1)将选择开关置于直流电压 2.5 V 挡，测 1.5 V 干电池的电压
4、。(2)将选择开关置于交流电压 250 V 挡，测 220 V 的交流电压。(3)将选择开关置于直流电流 10 mA 挡，测量 1.5 V 干电池与 200 电阻串联回路的电流。测电阻：(1)将选择开关置于欧姆表的“1”挡，短接红、黑表笔，转动调零旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置。(2)将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端，读出欧姆表指示的电阻数值，并与标3准值比较，然后断开表笔。(3)将选择开关置于欧姆表的“100”挡，重新调整欧姆零点，然后测定几百欧、几千欧的电阻，并将测定值与标准值进行比较。(4)选择适当的量程，测定灯泡、电炉丝和人体的电阻。实验完毕，将表笔从插孔中拔出，并将选择
5、开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。2用多用电表探测黑箱内的电学元件(1)黑箱上的三个接点呈三角形排列，两个接点间最多只能有一个元件，箱内的总元件数不超过两个，可能的元件有电池、电阻和二极管，但一般不设置电池。(2)二极管全称晶体二极管，它是用半导体材料制成的电子元件。二极管有两根引线，一根叫正极，一根叫负极。将二极管和小灯泡按如图甲所示的电路连接起来，即给二极管加上正向电压，可以看到，小灯泡正常发光；将二极管的两极对调一下，即给二极管加上反向电压，可以看到，小灯泡不发光(如图乙所示)。这说明二极管具有单向导电性。当二极管加上一定的正向电压时，它的电阻值很小，就像一个接通的开关一样；当给二极
6、管加上反向电压时，它的电阻值变得很大，就像断开的开关一样。微知识 6 注意事项1由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“”插孔(红表笔)流入，从“”插孔(黑表笔)流出。使用欧姆挡时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔。测量直流电压和电流时，红表笔应该接高电势，黑表笔接低电势。2要区分开“机械零点”与“欧姆零点” 。 “机械零点”使指针在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”使指针在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置，调整的是欧姆挡的调零旋钮。3合理选择欧姆挡的量程，使指针尽量在表盘中间位置附近。4每变换一次挡位，都要重新进行欧姆调零
7、。5由于欧姆表盘难以估读，测量结果只需取两个有效数字，读数时不要忘记乘上相应挡位的倍率。6测量待测电阻的阻值时，待测电阻要跟其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能会损坏电表。47多用电表使用完毕后，应将选择开关旋至“OFF”挡或交流电压最高挡。若长期不用电表时还应把电池取出。8用多用电表测黑箱时，一定要先用电压挡判断其内部有无电源，确认无电源后才能使用欧姆挡测量。微知识 7 误差分析1欧姆表刻度不均匀造成误差。2多用电表内电池用旧了电动势下降带来误差。一、思维辨析(判断正误，正确的画“” ，错误的画“” 。)1使用多用电表的欧姆挡时只要换挡必须重新进行欧姆调零。()2表盘上的电流刻
8、度是均匀的，电阻刻度是不均匀的。()二、对点微练1(欧姆表的原理)如图为简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流 Ig300 A，内阻 Rg100 ，可变电阻 R 的最大阻值为 10 k，电池的电动势 E1.5 V，内阻r0.5 ，图中与接线柱 A 相连的表笔颜色应是_色，按正确使用方法测量电阻Rx的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则 Rx为_k。若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述 Rx，其测量结果与原结果相比将_(填“变大” “变小”或“不变”)。解析 本题考查欧姆表的结构、测量原理和相关计算，还涉及测量误差的分析。欧姆表是电流表改装
9、的，必须满足电流的方向“”进“”出，即回路中电流从标有“”标志的红表笔进去，所以与 A 相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即 Rx0)时，电流表应调至满偏电流 Ig，设此时欧姆表的内阻为 R 内 ，此时有关系 Ig 得 R 内 5 k；当ER内 EIg指针指在刻度盘的正中央时 I ，有 ，代入数据可得 Rx R 内 5 k；当电Ig2 Ig2 ER内 Rx源电动势变小、内阻变大时，由于电流表满偏电流 Ig不变，由公式 Ig 得，欧姆表内ER内5阻 R 内 应调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由 I ER内 Rx ，可知当 R 内 变小时， I 变小，指针跟原来的位置相比偏左
10、了，欧姆表的IgR内R内 Rx Ig1 RxR内示数变大。答案 红 5 变大2(多用电表的使用)用如图所示的多用电表测量电阻，要用到选择开关 K 和两个部件S、T。请根据下列步骤完成电阻测量：(1)旋动部件_，使指针对准电流的“0”刻线。(2)将 K 旋转到电阻挡“100”的位置。(3)将插入“” “”插孔的表笔短接，旋动部件_，使指针对准电阻的_(填“0 刻线”或“刻线”)。(4)将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小。为了得到比较准确的测量结果，请从下列选项中挑出合理的步骤，并按_的顺序进行操作，再完成读数测量。(填选项字母)A将 K 旋转到电阻挡“1 k”的位置B将 K 旋转到
11、电阻挡“10”的位置C将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接D将两表笔短接，旋动合适部件，对电表进行校准解析 本题考查多用电表的使用及操作要点，考查考生对多用电表使用的熟练程度。答案 (1)S (3)T 0 刻线 (4)ADC6见学生用书 P140微考点 多用电表的原理和使用核|心|微|讲1欧姆表刻度盘不同于电压、电流表刻度盘(1)左右 0：电阻无限大与电流、电压零刻度重合，电阻零与电流、电压最大刻度重合。(2)刻度不均匀：左密右疏。(3)欧姆挡是倍率挡，即读出的示数应再乘以该挡的倍率。电流、电压挡是量程范围挡。在不知道待测电阻的估计值时，应先从小倍率开始，熟记“小倍率小角度偏，大倍率
12、大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大，且测量前指针指在左侧“”处)。2读数技巧(1)欧姆表的读数为了减小读数误差，指针应指在表盘 到 的部分，即中央刻度附近。13 23除非指针所在刻度盘处每个小格表示 1 时，要估读到下一位，其余情况都不用估读。电阻值等于指针示数与所选倍率的乘积。(2)测电压、电流时的读数，要注意其量程，根据量程确定精确度，精确度是1、0.1、0.01 时要估读到下一位，精确度是 2、0.2、5、0.5 时，不用估读到下一位。典|例|微|探【例】 (2017全国卷)图甲为某同学组装完成的简易多用电表的电路图。图中 E 是电池； R1、 R2、 R3、 R4和 R5是
13、固定电阻， R6是可变电阻；表头 的满偏电流为 250 A，内阻为 480 。虚线方框内为换挡开关， A 端和 B 端分别与两表笔相连。该多用电表有 5 个挡位，5 个挡位为：直流电压 1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 1 mA 挡和 2.5 mA 挡，欧姆100 挡。7(1)图甲中的 A 端与_(填“红”或“黑”)色表笔相连接。(2)关于 R6的使用，下列说法正确的是_。(填选项字母)A在使用多用电表之前，调整 R6使电表指针指在表盘左端电流“0”位置B使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置C使用电流挡时，调整 R6使电表指针尽可能指在表盘右端电流最大
14、位置(3)根据题给条件可得 R1 R2_， R4_。(4)某次测量时该多用电表指针位置如图乙所示。若此时 B 端是与“1”相连的，则多用电表读数为_；若此时 B 端是与“3”相连的，则读数为_；若此时 B 端是与“5”相连的，则读数为_。(结果均保留三位有效数字)【解题导思】(1)多用电表的机械调零和多用电表的欧姆挡调零是一回事吗？答：不是。多用电表的机械调零是调节表盘上的定位螺丝使指针指在电流挡刻度的零刻度处，多用电表的欧姆调零是两表笔短接时，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆挡刻度的零刻度处。(2)多用电表的欧姆挡刻度盘怎样读数？答：刻度盘读数挡位倍率。解析 (1)与多用电表内电源正极相连的
15、是黑表笔。(2)R6是可变电阻，它的作用是欧姆表调零，使用欧姆挡时，先将两表笔短接，调整 R6使电表指针指在表盘右端电阻“0”位置，B 项正确。(3)B 端与“2”相连时，是量程较小的电流表，所以 R1 R2 160 ； B 端与IgRgI1 Ig“4”相连时，是量程较小的电压表，所以 R4 880 。U1 IgRgI1(4)若此时 B 端与“1”相连，多用电表是量程为 2.5 mA 的电流表，则读数为 1.47 mA；若此时 B 端与“3”相连，多用电表是欧姆100 挡，则读数为 1 100 ；若此时 B 端与“5”相连，多用电表是量程为 5 V 的电压表，则读数为 2.95 V。答案 (1
16、)黑 (2)B (3)160 880(4)1.47 mA(或 1.48 mA) 1.10 k 2.95 V题|组|微|练1某学生实验小组利用图所示电路，测量多用电表内电池的电动势和电阻“1 k”挡内部电路的总电阻。使用的器材有：8多用电表；电压表：量程 5 V，内阻十几千欧；滑动变阻器：最大阻值 5 k；导线若干。回答下列问题：(1)将多用电表挡位调到电阻“1 k”挡，再将红表笔和黑表笔_，调零点。(2)将图中多用电表的红表笔和_(填“1”或“2”)端相连，黑表笔连接另一端。(3)将滑动变阻器的滑片调到适当位置，使多用电表的示数如图所示，这时电压表的示数如图所示。多用电表和电压表的读数分别为_
17、 k 和_ V。(4)调节滑动变阻器的滑片，使其接入电路的阻值为零。此时多用电表和电压表的读数分别为 12.0 k 和 4.00 V。从测量数据可知，电压表的内阻为_ k。9(5)多用电表电阻挡内部电路可等效为由一个无内阻的电池、一个理想电流表和一个电阻串联而成的电路，如图所示。根据前面的实验数据计算可得，此多用电表内电池的电动势为_ V，电阻“1 k”挡内部电路的总电阻为_ k。解析 (1)欧姆表调零前，需要将两表笔短接。(2)应用多用电表的欧姆挡时，电流从黑表笔流出，所以黑表笔接电压表正极，即黑表笔接2，红表笔接 1。(3)欧姆表选用的挡位是1 k，欧姆表的读数为 15.01 k15.0
18、k；电压表量程 5 V，最小分度 0.1 V，读数时需要估读一位，为 3.60 V。(4)当滑动变阻器的阻值为 0 时，欧姆表所测的电阻即为电压表的内阻，所以为 12.0 k。(5)由(4)知，电压表内阻 12.0 k，在(3)中，欧姆表的读数为 15.0 k，所以此时接入电路的滑动变阻器的阻值为 3 k，设电动势为 E，多用电表内阻为 R，根据(3)和(4)中给的两组数据可知 ， ，两式联立得 E9.0 E12 k R 4 V12 k E15 k R 3.6 V12 kV， R15.0 k。答案 (1)短接 (2)1 (3)15.0 3.60(4)12.0 (5)9.0 15.02某同学用量
19、程为 1 mA、内阻为 120 的表头按图甲所示电路改装成量程分别为 1 V 和1 A 的多用电表。图中 R1和 R2为定值电阻，S 为开关。回答下列问题：(1)根据图甲所示的电路，在图乙所示的实物图上连线。(2)开关 S 闭合时，多用电表用于测量_(填“电流” “电压”或“电阻”)；开关 S断开时，多用电表用于测量_(填“电流” “电压”或“电阻”)。(3)表笔 A 应为_色(填“红”或“黑”)。(4)定值电阻的阻值 R1_ ， R2_ 。(结果保留三位有效数字)10解析 (1)如图所示。(2)本实验考查的是电表的改装。改装成电压表时，要串联电阻，改装成电流表时，要并联电阻。根据题图甲所画电
20、路，闭合开关时，电流表与电阻 R1并联，用于测电流，断开开关时，只串联一个电阻 R2，用于测电压。(3)根据表头可知电流应从表笔 B 进，从表笔 A 出，由“红进黑出”可知，表笔 A 应为黑色。(4)断开开关 S 时，多用电表为 1 V 的电压表，故 R2 880 ，1 V 110 3A120 110 3 A闭合开关 S 时，多用电表为 1 A 的电流表，11故 R1 1.00 。1 V1 A 110 3 A答案 (1)见解析 (2)电流 电压(3)黑 (4)1.00 880见学生用书 P1411在练习使用多用电表的实验中：(1)某同学连接的电路如图所示。若旋转选择开关，使其尖端对准直流电流挡
21、，此时测得的是通过_的电流。若断开电路中的电键，旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡，此时测得的是_的阻值。若旋转选择开关，使其尖端对准直流电压挡，闭合开关，并将滑动变阻器的滑片移至最左端，此时测得的是_两端的电压。(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时，若_。(填选项字母)A双手捏住两表笔金属杆，测量值将偏大B测量时发现指针偏离中央刻度过大，则必须减小倍率，重新调零后再进行测量C选择“10”倍率测量时发现指针位于 20 与 30 正中间，则测量值小于 25 D欧姆表内的电池使用时间太长，虽能完成调零，但测量值将略偏大解析 (1)滑动变阻器滑到最左端， R1电阻为零，电压表测得的是 R2两端的电压，
22、即路端电压。(2)双手捏住两表笔金属杆相当于把人体电阻并联进去，测量值将偏小，A 项错误；指针偏12离中央刻度过大，有可能是偏角过大，应减小倍率；也有可能是偏角过小，应增大倍率，B 项错误；由于欧姆表刻度右侧稀左侧密，因此在 20 与 30 正中间应小于 25，但由于是“10”的倍率，测量值应小于 250 ，C 项错误；欧姆表内的电池使用时间太长，电池的内阻偏大，使测量电路的电流偏小，测得的电阻值偏大，D 项正确。答案 (1) R1 R1和 R2串联 R2(或电源)(2)D2使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于
23、此串联电路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有：待测多用电表，量程为 60 mA 的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至1 挡，调好零点；电阻箱置于适当数值。完成下列填空：(1)仪器连线如图所示( a 和 b 是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔 a 为_(填“红”或“黑”)色。(2)若适当调节电阻箱后，图中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图甲、乙、丙所示，则多用电表的读数为_ ，电流表的读数为_ mA，电阻箱的读数为_ 。13(3)将图中多用电表的两表笔短接，此时流过多用电表的电流为_ mA。(保留三位有效数字)(4)计算得到多用电表内电池的电
24、动势为_ V。(保留三位有效数字)解析 (1)多用电表的黑表笔与表内电池正极相连，而 a 与电流表“”相连，故表笔 a 为电流流出端，为黑表笔。(2)甲图中多用电表选的是“1 ”挡，可以直接读出 R14.0 ；乙图中量程为 60 mA，根据表盘刻度读出 I53.0 mA；丙图为电阻箱的读数，直接读出为 4.6 。(3)(4)多用电表的内阻 r 等于多用电表的中值电阻，由图甲知 r15 ，多用电表的读数表示电阻箱与电流表的总电阻 R14 ，由闭合电路欧姆定律得 E I1(R r)，短接时E I2r，联立解得 I2102 mA， E1.54 V。答案 (1)黑 (2)14.0 53.0 4.6(3
25、)102(101103) (4)1.54(1.531.57)3(2017江苏)某同学通过实验制作一个简易的温控装置，实验原理电路图如图甲所示，继电器与热敏电阻 Rt、滑动变阻器 R 串联接在电源 E 两端，当继电器的电流超过 15 mA 时，衔铁被吸合，加热器停止加热，实现温控。继电器的电阻约为 20 ，热敏电阻的阻值 Rt与温度 t 的关系如下表所示：14t/ 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0Rt/ 199.5 145.4 108.1 81.8 62.9 49.1(1)提供的实验器材有：电源 E1(3 V，内阻不计)、电源 E2(6 V，内阻不计)、滑动变阻器R1(
26、0200 )、滑动变阻器 R2(0500 )、热敏电阻 Rt、继电器、电阻箱(0999.9 )、开关 S、导线若干。为使该装置实现对 3080 之间任一温度的控制，电源 E 应选用_(填“ E1”或“E2”)，滑动变阻器 R 应选用_(填“ R1”或“ R2”)。甲(2)实验中发现电路不工作。某同学为排查电路故障，用多用电表测量各接点间的电压，则应将如图乙所示的选择开关旋至_(填“ A”“B”“C”或“ D”)。(3)合上开关 S，用调节好的多用电表进行排查，在图甲中，若只有 b、 c 间断路，则应发现表笔接入 a、 b 时指针_(填“偏转”或“不偏转”)，接入 a、 c 时指针_(填“偏转”
27、或“不偏转”)。乙15(4)排除故障后，欲使衔铁在热敏电阻为 50 时被吸合，下列操作步骤正确顺序是_。(填序号)将热敏电阻接入电路观察到继电器的衔铁被吸合断开开关，将电阻箱从电路中移除合上开关，调节滑动变阻器的阻值断开开关，用电阻箱替换热敏电阻，将阻值调至 108.1 解析 (1)由表格数据知，当温度为 30 时，热敏电阻阻值为 199.5 ，继电器的阻值R020 ，当电流为 15 mA 时， E I(Rt R0)3.3 V，所以电源选 E2，80 时，热敏电阻阻值 Rt49.1 ，则 E2 I(Rt R0 R)，此时变阻器阻值 R330.9 ，所以变阻器选择 R2。(2)多用电表做电压表测
28、量电压，旋钮旋至直流电压挡 C 处。(3)若只有 b、 c 间断路，表笔接入 a、 b 时，整个回路断路，电表指针不偏转，接入 a、 c 时电流流经电表，故指针偏转。(4)50 时，热敏电阻阻值为 108.1 ，所以应将电阻箱阻值调至 108.1 ，调节变阻器，使街铁吸合，再将电阻箱换成热敏电阻，故顺序为。答案 (1) E2 R2 (2) C (3)不偏转偏转(4)4如图甲所示，数字多用电表是近来发展起来的高科技电子产品，它具有测量精度高、读数方便等许多独特的优点。以型号“DF930”普通数字多用电表为例，其电压挡所有量程内阻高达 10 M 以上，而机械指针式电压表内阻一般为几千欧到几十千欧。
29、甲 乙现有一块型号为“DF930”的数字多用电表，用它来测量一只电池的电动势和内电阻。提供的其他测量器材还有：一只滑动变阻器 R(030 )，两只开关，导线若干。实验要求：利用这些器材，尽量采用最简单的测量方法，分两步进行。首先测量电动势，待电动势测定之后再测量其内电阻。现按图乙连接好测量电路。操作步骤：(1)将数字多用电表选择开关置于_挡，选择合适的量程，断开开关_，闭合开关_，记录表的示数，然后反复测量多次，取平均值并记为 a。(2)将数字多用电表选择开关置于_挡，选择合适的量程，断开开关_，闭合开关_，记录表的示数，记为 b，紧接着进行以下的操作：将选择开关置于16_挡，选择合适的量程，
30、然后同时闭合开关 S1和 S2，记录表的示数并记作 c，把 b和对应的 c 作为一组数据记录下来，然后反复测量多次，得到多组数据。(3)_即为干电池的电动势。(填“ a”“b”或“ c”)(4)干电池的内电阻的表达式 r_(用 a、 b、 c 表示)，将步骤(2)测得的数据代入公式，求出 r 的平均值，即为干电池的内电阻。解析 (1)为了测电源的电动势，需将选择开关置于电压挡，断开开关 S1，闭合开关 S2，此时电表示数即为电源的电动势 E， E a。(2)测量外电阻需要将电路断开测量，故断开 S2，选择开关应置于欧姆挡，闭合 S1，此时电表示数即为变阻器接入电路的阻值 R， R b；为测电源的路端电压，选择开关应置于电压挡，此时电表示数即为电源的路端电压 U， U c。(3)由(1)知 a 即为干电池的电动势。(4)由闭合电路欧姆定律 E U r，UR即 a c r，得 r 。cb ab bcc答案 (1)电压 S 1 S 2 (2)欧姆 S 2 S 1 电压 (3) a (4)ab bcc
