1、实验十一 练习使用多用电表一、电流表与电压表的改装1.改装方案改装为电压表改装为大量程的电流表原理 串联电阻分压 并联电阻分流改装原理图分压电阻或分流电阻UI g(RgR)故 R R gUIgIgRg(II g)R故 RIgRgI Ig改装后电表内阻RVR gRR g RA RgRRgR Rg2.校正(1)电压表的校正电路如图 1 所示，电流表的校正电路如图 2 所示.图 1 图 2(2)校正的过程是：先将滑动变阻器的滑动触头移到最左端，然后闭合开关，移动滑动触头，使改装后的电压表(电流表)示数从零逐渐增大到量程值，每移动一次记下改装的电压表 (电流表)和标准电压表(标准电流表)的示数，并计算
2、满刻度时的百分误差，然后加以校正.二、欧姆表原理(多用电表测电阻原理 )1.构造：如图 3 所示，欧姆表由电流表 G、电池、调零电阻 R 和红、黑表笔组成.图 3欧姆表内部：电流表、电池、调零电阻串联.外部：接被测电阻 Rx.全电路电阻 R 总 R gR r R x.2.工作原理：闭合电路欧姆定律，I .ERg R r Rx3.刻度的标定：红、黑表笔短接(被测电阻 Rx0)时，调节调零电阻 R，使 II g，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零.(1)当 I Ig 时，R x0，在满偏电流 Ig 处标为“0”.(图甲)(2)当 I 0 时， Rx，在 I0 处标为“”.( 图乙)(3)当
3、I 时，R xR gRr，此电阻值等于欧姆表的内阻值，R x叫中值电阻.Ig2三、多用电表1.多用电表可以用来测量电流、电压、电阻等，并且每一种测量都有几个量程.图 42.外形如图 4 所示：上半部分为表盘，表盘上有电流、电压、电阻等多种量程的刻度；下半部分为选择开关，它的四周刻有各种测量项目和量程.3.多用电表面板上还有：欧姆表的欧姆调零旋钮(使电表指针指在右端零欧姆处) 、指针定位螺丝(使电表指针指在左端的“0”位置) 、表笔的正、负插孔 (红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔).四、二极管的单向导电性1.晶体二极管是由半导体材料制成的，它有两个极，即正极和负极，它的符号如图 5 甲所示
4、.图 52.晶体二极管具有单向导电性(符号上的箭头表示允许电流通过的方向). 当给二极管加正向电压时，它的电阻很小，电路导通，如图乙所示；当给二极管加反向电压时，它的电阻很大，电路截止，如图丙所示.3.将多用电表的选择开关拨到欧姆挡，红、黑表笔接到二极管的两极上，当黑表笔接“正”极，红表笔接“负”极时，电阻示数较小，反之电阻示数很大，由此可判断出二极管的正、负极.1.实验器材多用电表、电学黑箱、直流电源、开关、导线若干、小灯泡、二极管、定值电阻(大、中、小)三个.2.实验步骤(1)观察：观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程.(2)机械调零：检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零
5、位置 .若不指零，则可用小螺丝刀进行机械调零.(3)将红、黑表笔分别插入“” 、 “”插孔.(4)测量小灯泡的电压和电流.按如图 6 甲所示的电路图连好电路，将多用电表选择开关置于直流电压挡，测小灯泡两端的电压.图 6按如图乙所示的电路图连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流.(5)测量定值电阻根据被测电阻的估计阻值，选择合适的挡位，把两表笔短接，观察指针是否指在欧姆表的“0”刻度，若不指在欧姆表的“0”刻度，调节欧姆调零旋钮，使指针指在欧姆表的“0”刻度处；将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；读出指针在刻度盘上所指的数值，用读数乘以所选挡位的倍率，即得测量结果；测量
6、完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡.1.多用电表使用注意事项(1)表内电源正极接黑表笔，负极接红表笔，但是红表笔插入“”插孔，黑表笔插入“”插孔，注意电流的实际方向应为“红入” 、 “黑出”.(2)区分“机械零点”与“欧姆零点”.机械零点是表盘刻度 左侧的“0”位置，调整的是表盘下边中间的指针定位螺丝；欧姆零点是指刻度盘右侧的“0”位置，调整的是欧姆调零旋钮.(3)由于欧姆挡表盘难以估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应挡位的倍率.(4)使用多用电表时，手不能接触表笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触表笔的金属杆.(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和
7、电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表.(6)测电阻时每换一挡必须重新欧姆调零.(7)使用完毕，选择开关要置于交流电压最高挡或“OFF ”挡.长期不用，应把表内电池取出.2.多用电表对电路故障的检测(1)断路故障的检测方法用直流电压挡：a.将电压表与电源并联，若电压表示数不为零，说明电源良好，若电压表示数为零，说明电源损坏.b.在电源完好时，再将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势，则说明该部分电路中有断点.用直流电流挡：将电流表串联在电路中，若电流表的示数为零，则说明与电流表串联的部分电路断路.用欧姆挡检测将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若有阻值(或
8、有电流) 说明元件完好，若电阻无穷大(或无电流)说明此元件断路.(2)短路故障的检测方法将电压表与电源并联，若电压表示数为零，说明电源被短路；若电压表示数不为零，则外电路的部分电路不被短路或不完全被短路.用电流表检测，若串联在电路中的电流表示数不为零，故障应是短路.命题点一 教材原型实验例 1 (2017全国卷23)图 7(a)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、R 2、R 3、R 4 和 R5 是固定电阻，R 6 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
9、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.图 7(1)图(a)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 (填正确答案标号).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位置(3)根据题给条件可得 R1R 2 ，R 4 .(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时 B 端是与“1”相连的，则多用电表读
10、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 3 位有效数字)答案 (1)黑 (2)B (3)160 880 (4)1.47 mA1.10 k 2.94 V解析 (1)当 B 端与“3”连接时，内部电源与外部电路形成闭合回路，电流从 A 端流出，故 A端与黑色表笔相连接.(2)在使用多用电表之前， 调整表头螺丝使电表指针指在表盘左端电流“0”位置，选项 A 错误；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，选项B 正确；使用电流挡时，电阻 R6 不在闭合电路中，调节无效，选项 C 错误.(3)根
11、据题给条件可知，当 B 端与“2”连接时，表头与 R1、R2组成的串联电路并联，此 时为量程 1 mA 的电流挡，由并联电路两支路电流与电阻成反比知， ，解得RgR1 R2 1 0.250.25 31R1R 2160 .当 B 端与“4”连接时，表头与 R1、R2组成的串联电路并联后再与 R4 串联，此 时为量程 1 V的电压挡，表头与 R1、R2组成的串联电路并联后的总电阻为 120 ，两端 电压为 0.12 V，由串联电路中电压与电阻成正比知：R 4 两端电压为 0.88 V，则 R4电阻为 880 .(4)若 此 时 B 端 是 与 “1”连 接 的 ，多 用 电 表 作 为 直 流 电
12、 流 表 使 用 ，量 程 为 2.5 mA，读 数 为 1.47 mA.若此时 B 端是与“3”连接的，多用电表作为欧姆表使用，读数为 11100 1.10 k.若此时 B 端是与“5”连接的，多用电表作为直流电压表使用，量程为 5 V，读数为 2.94 V.变式 1 某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表( 量程为 10 V)的内阻(大约几十千欧)，该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为 30.图 8(1)欧姆挡的选择开关拨至 (选填“1k”或“100”)挡，先将红、黑表笔短接调零后，选用图 8 中 (选填 “A”或“B ”)方式连接.(2)如图 9 甲所示，该同学读出欧姆表的读数
13、为 ；如图乙所示，电压表的读数为 V，欧姆表电池的电动势为 V.图 9答案 (1)1k A (2)410 4 5.0 8.75解析 (1)用多用电表测电阻时，应让指针指在中间刻度附近，因而应选“1k”挡.多用电表测电阻时，需要用其内部电源，黑表笔接内部电源的正极，电压表的两接线柱中， “”接线柱应接高电势端，因而 A 电路的连接方式正确.(2)题图甲中欧姆表的读数为 401 k40 k.题图乙中电压表的读数为 5.0 V.由闭合电路的欧姆定律知欧姆表中电池的电动势 EU Ir U r5.0 V 30103 V8.75 UR 5.040103V.变式 2 二极管具有单向导电性，其正向电阻很小，反
14、向电阻很大，现有一个二极管其正极记为 A、负极记为 B.某同学研究二极管正、反向电阻的相关实验操作过程如下：(1)先用多用电表的欧姆挡测量其电阻，其正向电阻约为 10 ，反向电阻约为 50 k，则在测量二极管的正向电阻时，电表的红表笔应接 (填“A”或“B”) 端.(2)该同学设计了如图 10 所示的电路用伏安法进一步测量该二极管正反向电压均为 2 V 时的电阻值，二极管接在 1、2 之间，电压表的内阻约为 40 k，选用多用电表的直流电流挡作为电流表接在 3、4 之间.该多用电表的直流电流有三个量程，量程和对应的内阻分别为：50 A，内阻约为 100 ；50 mA，内阻约为 50 ； 250
15、 mA，内阻约为 10 .则在实验过程中，多用电表的红表笔应与接线柱 (填“3”或“4”) 相连；测二极管的反向电阻时电流表的量程应选用 (填“” “”或“”)，单刀双掷开关 S2 应拨向接点 (填“5”或“6”).图 10答案 (1)B (2)3 6解析 (1)多用电表测电阻时红表笔接表内电池的负极，所以测二极管的正向电阻时应与二极管的负极相连即与 B 相连；(2)红表笔是多用电表作直流电 流表使用时的正接线柱，故应与接线柱 3 相连；电压为 2 V 时，二极管反接时的电流约为 40 A，所以应选用量程；根据电压表和电流表内阻应采用电流表内接法，所以 单刀双掷开关 S2应拨向接点 6.变式
16、3 在“练习使用多用电表”的实验中：图 11(1)某同学用多用电表测量电阻，电路如图 11 甲所示，若选择开关置于 “100”挡，按正确使用方法测量电阻 Rx的阻值，指针位于图乙所示位置，则 Rx .(2)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 (选填“变大” “变小”或“不变”).(3)某同学利用图甲中的器材设计了一只欧姆表，其电路如图丙所示.关于该欧姆表，下列说法正确的是 .A.电阻刻度的零位在表盘的右端B.表盘上的电阻刻度是均匀的C.测量前，不需要红、黑表笔短接调零D.测量后，应将开关 S 断开某同学进行
17、如下操作：当 Rx未接入时，闭合开关 S，将红、黑表笔分开时，调节可变电阻，使电流表满偏.当 Rx接入 A、B 表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，则待测电阻 Rx的阻值为 (已知电流表的内阻为 Rg，电池的内阻为 r，可变电阻接入电路的阻值为 R).答案 (1)700 (2) 变大 (3) CD R rRgR r Rg解析 (1)欧姆表的示数乘以相应挡位的倍率，即待测电阻的阻值，图示读数为 7100 700 .(2)当电池电动势变小、内阻 变大时，欧姆表需要重新调零，由于满偏电流 Ig 不变，由公式 Ig可知，欧姆表内阻 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
18、，由 IER内 可知，当 R 内 变小时，I 变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧ER内 Rx IgR内R内 Rx Ig1 RxR内姆表的示数变大了.(3)由图丙可知，该欧姆表利用并联电路特点与闭合电路欧姆定律测电阻阻值，电阻刻度的零位置在表盘的左端，由闭合 电路欧姆定律可知，表 盘上的 电阻刻度是不均匀的，测量前，不需要红、黑表笔短接调零，测量后，应将开关 S 断开，故选项 A、B 错误， C、D 正确.当 Rx未接入 时，闭合开关 S，将红、黑表笔分开， 调节可变电阻使电流表满偏，由闭合电路欧姆定律得：I g ，当 Rx接入 A、B 表笔之间时，若电流表的指针指在表盘的正中央，Er Rg
19、R由闭合电路欧姆定律得 Ig ，联立解得 Rx .12 Er R RgRxRg Rx RxRg Rx R rRgR r Rg命题点二 实验拓展创新例 2 小明在实验室中发现一个外观上像电阻的未知元件 D，设计了如图 12 甲所示电路进行实验探究，请按要求回答问题：图 12(1)小明按图甲连接好电路，闭合开关 S，将滑动变阻器滑片缓慢地从 a 端移到 b 端，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持 6 V 不变，若 D 为电阻元件，则该过程中它的电阻值的变化情况可能是( )A.阻值一直为 0B.阻值先不变，后阶段变小C.阻值恒定且远大于 R2D.阻值先不变，后阶段变大(2)根据
20、元件 D 铭牌上的部分信息，小明从网络获知该元件为稳压二极管，它有正负极之分，在电路中当 D 的正极接高电势时，其 iu 图线如图乙中 OC 所示，当 D 的负极接高电势时，其 iu 图线如图乙中 OAB 所示，其中 AB 段为 D 的稳压工作区，由此可判断图甲中 D 的黑色端是它的 极(填“ 正”或“负”).(3)小明接着设计了用多用电表欧姆挡按图丙对该元件进行探究，图丙中虚线框端是其内部等效电路，已知电源电动势 E9 V，电表满偏电流 Ig3 mA.实验时小明先进行欧姆调零，则调零后多用电表内部总电阻为 ；调零后按图丙连接元件 D 进行测量，若 D 恰好处于稳压工作区，则此时测得元件 D
21、的阻值应为 .答案 (1)B (2) 负 (3)3 000(或 3103) 6 000(或 6103)解析 (1)因在滑片移动过程中，发现起始阶段电压表的示数逐渐增大，后续阶段电压表示数保持 6 V 不变，则知元件阻值先不变，后 阶段变小，故 B 正确.(2)结合第(1)问中所给条件，可知 D 元件黑色端为负极.(3)由 R 总 ，解得 R 总 3 000 ；D 恰好处于稳压工作区 时，其两端 电压 U6 V，而 UEIg，解得 RD6 000 .ERDR总 RD变式 4 如图 13 所示为多量程多用电表的示意图.图 13(1)当接通 1 或 2 时，为 挡(填“电流” “电阻”或“电压”).
22、1 的量程比 2 的量程 (填“大”或“小”).(2)测量某电阻时，用欧姆挡“10”挡时，发现指针偏转角度过大，他应该换用欧姆挡 挡(填“1”或“100”)换挡后，在测量前要先进行 .(3)该同学要测量多用电表直流“2.5 V”挡的内阻 RV(约为 20 k).除此多用电表外，还有以下器材：直流电源一个(电动势 E 为 3 V，内阻可忽略不计)、电阻一个( 阻值 R 为 10 k)、开关一个、导线若干.要求：() 在方框中画出实验电路图(多用电表用 表示)；()写出 RV 的表达式(用字母表示，并说明所用字母的物理意义).答案 (1)电流 大 (2) 1 欧姆调零 (3) 见解析解析 (1)将
23、电流计改装成电流表时要并联电阻分流，所以 1、2 是电流挡；并联电阻越小，分流越大，则改装的电流表量程越大，故 1 位置的量程较大.(2)因偏转角度过大， 则电阻小，应选择“1”挡，换挡后电路改变，要重新 进行欧姆调零.(3)()实验电路图如图所示.()在设计的电路图中，多用 电表与电阻串联，通过它们的电流相等，所以有 ，因URV E UR此 RV ，其中 U 为多用电表直流“2.5 V ”挡的读数，R 为 10 k，E 为电源的电动势.URE U变式 5 二极管具有独特的单向导电性，当在二极管两极之间所加正向电压小于某值时，二极管的电阻很大(110 6 ，甚至更大)，而当正向电压超过某值时，
24、二极管的电阻随两端电压的升高而急剧减小.为了探究二极管的导电特性：(1)实验小组先用多用电表判断二极管的极性.步骤如下：A.将多用电表置于欧姆表“ 100”挡，短接红、黑表笔，调整 ，使指针指向表盘右侧“0”位置；B.将二极管串接在两表笔之间，多用电表示数如图 14 中 a 所示；C.将二极管两极对调，多用电表示数如图中 b 所示，则此时与红表笔接触的是二极管的(填“正”或“负” )极.图 14(2)实验小组设计了如图 15 所示的实验电路，通过实验测得相关数据如下表 .正向电压 U/V 正向电流 I/mA0.10 00.20 00.30 00.40 0.020.50 0.260.55 0.5
25、60.60 1.130.65 1.790.68 2.370.70 3.00图 15图 16由二极管的特性和表中数据可知，当电压表示数为 0.100.30 V 时，图中开关 S 一定接在位置 ；根据表中数据，在图 16 中作出二极管的伏安特性曲线(要求保留所描的点迹) ，由图线可知，二极管是 (填“ 线性”或“非线性”) 元件.(3)若此二极管为发光二极管，正常发光时通过的电流为 3.00 mA，若用 1.5 V 的电源供电，则应该给二极管 (填“串”或“并”) 联一个约 的电阻.(结果保留三位有效数字)答案 (1)A.欧姆调零旋钮 C.负 (2) 1 见解析图 非线性 (3)串 267解析 (
26、1)A.欧姆表 选挡后要进 行欧姆调零，即短接两表笔，调整欧姆调零旋钮，使指针指在表盘右侧“0”位置；C.步骤 B 中欧姆表示数很大，而步骤 C 中示数很小，由 题 中所给条件知，当示数很小 时红表笔所接为二极管负极.(2)图中设计为伏安法测电阻的内接法和外接法可以互换 的电路，当开关 S 接位置 1 时为电流表内接法，接位置 2 时为电 流表外接法.由表中数据可知，当电压表示数为 0.10.3 V 时电流表示数为 0，故电流表内接，开关 S 接在位置 1.描点作图如图所示，由图线 可知二极管是非线性元件.(3)发光二极管正常工作时两端电压为 0.7 V，电源电动势高于 0.7 V，应串联一个电阻，阻值R 267 . E UI 1.5 0.7310 3
