2020年高中物理(人教选修3-1)配套学案：第2章--学案11-多用电表的原理.docx

学案11　多用电表的原理
[学习目标定位] 1.通过对欧姆表的争辩，进一步提高应用闭合电路欧姆定律分析问题的力气，知道欧姆表测量电阻的原理.2.了解欧姆表的内部结构和刻度特点.3.生疏指针式多用电表的面板，知道它能测量的物理量．

一、欧姆表
1．内部构造：表头、电源和可变电阻三部分组成．
2．原理：依据闭合电路的欧姆定律制成，由电流表改装而成．
3.测量原理：如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝.转变Rx，电流I随着转变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．

图1
4．内阻：将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，依据闭合电路的欧姆定律，Ig＝，故欧姆表内电阻R内＝＝r＋Rg＋R1.
二、多用电表
1．用途：共用一个表头，可分别测量电压、电流、电阻等物理量．
2．外形构造
如图2所示，表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关四周标有测量功能区域及量程．使用前应当调整“指针定位螺丝”，使其指针指到零刻度．不使用的时候应当把选择开关旋转到OFF位置．

图2

一、欧姆表
[问题设计]
1．电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，那么我们如何把电流表改装成测量电阻的欧姆表？画出原理图．
答案　可以用如图所示的电路将电流表改装成欧姆表．

2．当红、黑表笔短接时(如图3所示)，调整R的阻值，使指针指到满刻度，此时红、黑表笔之间电阻为多大？当红、黑表笔不接触时(如图4所示)，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，红、黑表笔之间电阻为多大？

　　　　　 图3　　 　　　图4
答案　零　无穷大
3．当在红、黑表笔间接入某一电阻Rx，指针恰好指在刻度盘的中间位置，此时Rx与欧姆表内阻有什么关系？
答案　阻值相等
[要点提炼]
1．当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”；当红、黑表笔短接时，调整欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”．
2．I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀．
3．欧姆表偏角越大，表明被测电阻越小．
4．中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R0时，电流为I＝＝Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中心，该电阻叫中值电阻．
二、多用电表
[问题设计]
多用电表的表盘包括哪两个部分，它们的作用是什么？
答案　多用电表的外形——表盘包括刻度和调整两个部分．如图所示．
①刻度部分：有三条主要刻度线，最上面是一条欧姆表的刻度，零刻度线在最右侧，从右至左读数增加，但刻度不均匀；其次条是电压和电流刻度线，零刻度线在左侧，从左至右读数均匀增加；第三条刻度线是沟通低压刻度线，零刻度线在左侧，并且刻度均匀．
②调整部分
a．机械调零螺丝：它的作用是使指针指在左侧的零刻度线上，通常调整第一次后，就不要再轻易动它了．少数状况发觉使用前表针不在零点，要用螺丝刀轻轻调整．
b．选择开关：它的作用是选择测量项目和量程，它带有箭头，箭头所指，表明该表的作用和量程．如图中选择开关所指示的，表示该表调到欧姆档，×1 k量程，读数时应将指针的指示数值扩大1000倍．
c．欧姆表的调零旋钮：它实际上是一个可变电阻，它的作用是，在多用电表当做欧姆表使用时，将红、黑表笔直接相接，调整．指针使之指在欧姆表的零刻线，每次测量电阻之前都需要用它进行调零．图示的右下侧是两只红、黑表笔的插孔．
[要点提炼]
1．电流表的改装原理：由同一表头并联(“串联”或“并联”)不同电阻改装而成的量程不同的电流表．
2．电压表的改装原理：由同一表头串联(“串联”或“并联”)不同电阻改装而成的量程不同的电压表．
3．欧姆表的改装原理：将对应Rx的电流刻度值改为电阻值即为欧姆表．
4．电流进、出电表的流向：
(1)电流档串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出；
(2)电压档并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流照旧是“红进、黑出”；
(3)使用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极．电流照旧是“红进、黑出”．

一、欧姆表测电阻的原理
例1　如图5所示是把量程为3 mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图，其中电池电动势E＝1.5 V，改装后，原来电流表3 mA刻度处的刻度值定为零位置，则2 mA刻度处应标为________，1 mA刻度处应标为________．

图5
解析　由于R内＝＝＝500 Ω，
I1＝，
2 mA＝，
所以Rx1＝250 Ω.
由于I2＝，1 mA＝，
所以Rx2＝1 000 Ω.
答案　250 Ω　1 000 Ω
二、多用电表的简洁生疏
例2　关于多用电表面板上的刻度线，下列说法中正确的是(　　)
A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可共用同一刻度线
B．电阻刻度线是均匀的，且每一档的测量范围都是从0～∞
C．沟通电压刻度线是均匀的
D．电阻刻度线上的零欧姆刻度线与直流电流刻度的最大刻度线相对应
答案　ACD
例3　多用电表的下半部分如图6甲所示，标有“2.2 V　0.25 A”字样的小灯泡已接入电路，当多用电表的两表笔分别与小灯泡两端的接线柱a、b相接(如图乙所示)，下列想法合理的是(　　)

图6
A．若选择开关拨到“Ω”档的“×1”处，可测量小灯泡的电阻
B．若选择开关拨到“V”档的2.5处，可测量小灯泡的电阻
C．若选择开关拨到“V”档的2.5处，可测量小灯泡两端的电压
D．若选择开关拨到“mA”档的250处，可测量小灯泡的电流
答案　C

1．(欧姆表原理)以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是(　　)

答案　C
解析　选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项D电流表的负极接到了电源的正极，D错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，A错，C对．
2．(多用电表的刻度线特点)关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法中正确的是(　　)
A．直流电流刻度线和直流电压刻度线都是均匀的，可以共用一刻度线
B．电阻刻度线是不均匀的
C．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线相对应
D．电阻刻度上的零刻度线与直流电流的最大刻度线不对应
答案　ABC
3．(多用电表的使用)用多用电表测直流电压U和测电阻R时，若红表笔插入多用电表的(＋)插孔，则(　　)
A．测U时电流从红表笔流入多用电表，测R时电流从红表笔流出多用电表
B．测U、测R电流均从红表笔流入多用电表
C．测U、测R电流均从红表笔流出多用电表
D．测U时电流从红表笔流出多用电表，测R时电流从红表笔流入多用电表
答案　B
4．(欧姆表的原理)若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA，内装一节干电池，电动势为1.5 V，那么该欧姆表的内阻为________ Ω，待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中心，则待测电阻的阻值为________ Ω，若指针指在满刻度的处，则待测电阻的阻值为________ Ω.
答案　300　300　100

题组一　了解多用电表
1．关于多用电表，下列说法中正确的是(　　)
A．多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的
B．用多用电表无论是测电压、电流，还是测电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势
C．多用电表的电压挡、电流挡、欧姆挡都是靠外部供应电流的
D．用多用电表测电压、电流、电阻时，电流都是从红表笔流入的
答案　AD
解析　多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的，当用多用电表测量电压、电流时，使表头指针转动的“电源”在外部，电流从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表．而用欧姆挡测电阻时，使表头指针转动的电源在多用电表内部，此时，电流仍是从红表笔流入电表，从黑表笔流出电表，所以此时黑表笔电势高于红表笔电势，由以上分析可知，A、D对，B、C错．
2．在使用多用电表测电阻时，以下说法正确的是(　　)
A．使用前检查指针是否指在电阻挡的“∞”处
B．每换一次挡位，都必需重新进行欧姆调零
C．在外电路中，电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔
D．测量时，若指针偏角较小，应换倍率较小的挡位来测量
答案　ABC
解析　指针偏角小，示数大，应换用倍率大的挡位重新测量，故D错误．
题组二　欧姆表的原理
3．用欧姆表测一个电阻的阻值R，选择旋钮置于“×10”挡，测量时指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定(　　)
A．R＝150 Ω
B．R＝1 500 Ω
C．1 000 Ω＜R＜1 500 Ω
D．1 500 Ω＜R＜2 000 Ω
答案　C
解析　表盘右疏左密，所以指针指在100与200刻度弧线的正中间，可以确定1 000 Ω＜R＜1 500 Ω，故选C.
4．如图1所示为简洁欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300 μA，内阻Rg＝100 Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电源的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，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心，则Rx＝________ kΩ.

图1
答案　红　5
5．欧姆表调零时将红、黑表笔短接，调整调零电阻旋钮使表头指针满偏．由于欧姆表中的电池用久了以后，电动势将变小，这时回路的总电阻将比电池新的时候____________________，在两表笔间接上一个电阻使表的指针指在满刻度的1/2处，这时指针的指示值比实际所接的电阻值________，用这样的欧姆表来测量电阻时，测量值比真实值________．(填“偏大”、“偏小”或“相等”)
答案　偏小　偏大　偏大
题组三　综合应用
6．如图2所示为欧姆表刻度盘，未使用时指针指A，两表笔短接时指针指B.若欧姆表的总内阻为24 Ω，C是A、B的中点，D是A、C的中点，则D点的刻度值为________Ω.

图2
答案　72
解析　由欧姆表原理知：Ig＝，
当指针指D点时，
电流为满偏电流的，
则由＝得：
Rx＝3R内＝72 Ω.
7．在如图3所示的电路中，电源的电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.5 Ω，电流表满偏电流Ig＝10 mA，电流表电阻Rg＝7.5 Ω，A、B为接线柱．

图3
(1)用一根导线把A、B直接连起来，此时，应把可变电阻R1调整为多少才能使电流表恰好达到满偏电流？
(2)调至满偏后保持R1的值不变，在A、B间接入一个150 Ω的定值电阻R2，电流表指针指着多少刻度的位置？
(3)假如把任意电阻R接在A、B之间，电流表读数I与R的值有什么关系？
答案　(1)142 Ω　(2)5 mA　(3)R＝－150 Ω
解析　(1)因电流表电阻Rg的值不能忽视，此时可以把电流表视为一个电阻来计算．由闭合电路欧姆定律，有Ig＝
从中解出可变电阻
R1＝－Rg－r＝(－7.5－0.5)Ω＝142 Ω
这表示，当两个接线柱直接连到一起，
且表头指针恰好满偏时，
可变电阻R1的值需调整到142 Ω.
(2)保持可变电阻R1的值不变，
把R2＝150 Ω接在A、B之间，
设这时电流表读数为I2，
由闭合电路欧姆定律得：
I2＝＝A＝0.005 A＝5 mA
这表示，接入R2后，电流表指针指在“5 mA”刻度的位置．
(3)把任意电阻R接到A、B之间、设电流表读数为I，则I＝
代入数值后，得I＝
解出R＝－150 Ω