2024高考物理大一轮复习题库-实验十三-用多用电表测量电学中的物理量.docx

实验十三实验十三 用多用电表测量电学中的物理量用多用电表测量电学中的物理量 一、欧姆表原理(多用电表测电阻原理)1构造 如图 1 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 1 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RgRrRx。2工作原理 闭合电路的欧姆定律 IERgRrRx。3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 IIg，电流表的指针达到满偏，这一过程叫欧姆调零。(1)当 IIg时，Rx0，在满偏电流 Ig处标为“0”。(图甲)(2)当 I0 时，Rx，在 I0 处标为“”。(图乙)(3)当 IIg2时，RxRgRr，此电阻值等于欧姆表的内阻值，Rx叫中值电阻。二、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。2外形如图 2 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。图 2 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)。三、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 3 甲所示。图 3 2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位置。若不指零，则可用小螺丝刀调节定位螺丝，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 4 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 4 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。测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。2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)欧姆表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。(5)测量电阻时待测电阻要与其他元件和电源断开，否则不但影响测量结果，甚至可能损坏电表。(6)测电阻时每换一次挡必须重新欧姆调零。3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 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。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。命题点一命题点一 多用电表的原理多用电表的原理【例 1 (2021 湖南怀化市一模)如图 5 为简易多用电表的电路图。该多用电表有 5个挡位，5 个挡位中有：直流电压 1 V 挡和 5 V 挡，直流电流 3 mA 挡和 6 mA 挡，欧姆挡。图 5 图中 E 是直流电源；R1、R2、R3、R4和 R5是定值电阻，R6是可变电阻，最大值为 2 k；表头 G 的满偏电流为 2 mA，内阻为 20，虚线方框内为换挡开关。A端和 B 端分别与两表笔相连；(1)图中的 A 端与_(填“红”或“黑”)表笔相连接；(2)要想使用直流电压 1 V 挡，选择开关 B 应与_相连(填选择开关对应的数字)；(3)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(4)根据题给条件可得 R1_，R2_。答案(1)红(2)4(3)B(4)20 20 解析(1)根据“红进黑出”，图中的 A 端与红表笔相连接。(2)直流电压 1 V 挡要用表头与较小的电阻串联，则选择开关 B 应与“4”相连。(3)R6是欧姆挡的调零电阻，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，故 B 正确，A、C 错误。(4)直流电流分别为 3 mA 和 6 mA 挡，由图可知，接“1”时为 6 mA 挡，接“2”时为3 mA 挡设 I16 mA，I23 mA 由欧姆定律可得(I1Ig)R1Ig(R2Rg)IgRg(I2Ig)(R2R1)解得 R120，R220。命题点二命题点二 多用电表的使用和读数多用电表的使用和读数【例 2 (2021 安徽马鞍山市质量监测)物理兴趣小组利用图 6(a)所示电路进行实验。使用的器材有：多用电表，电压表(量程 05 V)，滑动变阻器，导线若干。图 6(1)对多用电表进行机械调零后，选择开关拨到“1 k”挡，进行欧姆调零。图(a)中多用电表的红表笔应和_(选填“1”或“2”)端相连。(2)调节滑动变阻器的滑片，当其接入电路的阻值为零时，多用电表和电压表的刻度盘上的指针位置分别如图(b)、(c)所示，则电压表读数是_ V，电压表内阻是_ k，可以求出多用电表“1 k”挡内部电源电动势为_ V。(3)用此多用电表测电阻，选择“1”挡测 20 的电阻时流过表头的电流为 I1，选择“10”挡测100 的电阻时流过表头的电流为I2，则I1_I2(选填“大于”“小于”或“等于”)。答案(1)1(2)3.00 15 6(3)小于 解析(1)红表笔与欧姆表内置电源的负极相连，黑表笔与欧姆表内置电源的正极相连，电流从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表；电流从电压表正接线柱流入，负接线柱流出，由图(a)所示，多用电表的红表笔应和 1 端相连。(2)电压表量程是 5 V，由图(c)所示电压表表盘可知，其分度值为 0.1 V，示数为3.00 V；多用表选择开关置于“1 k”挡，由图(b)所示表盘可知，电压表内阻为RV151 k15 k，由图(b)所示可知，欧姆表内阻 R内151 k15 k，由闭合电路的欧姆定律可知，多用表“1 k”挡内部电源电动势 EUIR内UURVR内3.00 V3.001510315103 V6 V。(3)选择“1”挡测 20 的电阻时，指针示数是 20，流过表头的电流为 I1，选择“10”挡测 100 的电阻时，指针示数是 10，流过表头的电流为 I2，欧姆表零刻度线在最右侧，最大刻度线在最左侧，欧姆表指针示数越大，指针越靠近左侧，此时流过电表的电流越小则 I1小于 I2。【针对训练】(2021 福建泉州市 4 月质量监测)某同学利用多用电表的欧姆挡进行实验研究。欧姆挡所用电池的电动势为 9 V，刻度盘中央刻度值为“15”，选择旋钮打在“1 k”挡。(1)该同学用欧姆挡测量某一量程为 15 V 的电压表内阻。指针指在图 7 甲所示位置，此测量值为_；查阅资料发现该电压表内阻真实值为 15 k，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的_侧(选填“左”或“右”)。进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，此时电压表示数为_V(结果保留 2 位有效数字)。图 7(2)该同学接着用欧姆挡探测只有一个元件的黑箱，如图乙所示，当两表笔接触黑箱接线柱 a、b 时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，则该元件可能是_。A电阻 B电感线圈 C电容器 D二极管 答案(1)25 k 左 4.5(2)C 解析(1)指针指在图甲所示位置，此测量值为 25 k；查阅资料发现该电压表内阻真实值为 15 k，测量值与真实值偏差较大，可能原因是该同学未进行欧姆调零就直接测量，若此时把两表笔短接，则指针应指在欧姆挡零刻度线的左侧。进行欧姆调零后再测量，多用电表指针恰好指在“15”刻度线，即电压表的内阻等于欧姆表的中值电阻，即电压表的内阻等于欧姆表的内阻，则此时电压表示数为欧姆表内电源电动势的一半，即 4.5 V。(2)当两表笔接触黑箱接线柱 a、b 时，发现电表指针快速摆向右边后再摆回最左边刻度线，即电路接通后电流又逐渐变为零，则该元件可能是电容器，电路接通后先充电，充电结束后电路中电流为零，故 C 正确。1(2021 广东惠州市调研)(1)如图 8 中的螺旋测微器读数为_ mm；图 8(2)如图 9 甲为某多用电表的原理图。图中 E 是电池；R1、R2、R3、R4和 R5是定值电阻，R6是可变电阻，已知 R3R4，表头 G 的满偏电流为 250 A，内阻为 1 200。图甲中 S 为转换开关，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。甲 图甲中的 B 端与_(选填“红”或“黑”)表笔相连接；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_(选填“左端电流”或“右端电阻”)为“0”的位置；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“5”相连的，则读数为_(结果保留 2 位有效数字)；乙 图 9 根据题给条件可得 R1R2_，R4_。答案(1)6.700 0.02(2)红 右端电阻 4.0103 400 4 700 解析(1)螺旋测微器的固定刻度读数为 6.5 mm，可动刻度读数为 20.00.01 mm0.200 mm，所以最终读数为 6.5 mm20.00.016.700 mm 由于读数误差则 6.700 0.02 均可。(2)根据电流“红进黑出”可知，A 表笔为黑表笔，B 表笔为红表笔；使用欧姆挡时，先将两表笔短接进行欧姆调零，即调整 R6使电表指针指在表盘右端电阻为“0”的位置；B 端是与“5”相连的，由题意可知，倍率为 100，则读数为 40100 4.0103，由题意可知，开关接 1 时量程为 2.5 mA，则有 IgIg（RgR2）R1Imax1，开关接 2 时量程为 1 mA，则有 IgIgRgR1R2Imax2，联立解得 R1R2400；开关接 4 时量程为 5 V，此时电压表的内阻 RV51103 5 000 ，表头与电阻 R1、R2部分的电阻为 R1 2004001 200400 300 ，则 R4RVR4 700。2(2021 广东深圳市 4 月调研)如图 10 甲为某探究小组自制多用电表的电路图，图乙为相应的实物图。其中电流表 G 量程为 1 mA，内阻为 18，R02。滑动变阻器 R1的最大阻值为 2 000，电源电动势 E1.5 V，内阻不计。甲 乙 图 10(1)将图乙中未连接的实物图补充完整。(2)图甲中，当开关 S1闭合，单刀双掷开关 S2接“1”时，可作为量程为_ mA 的电流表。(3)图甲中，将开关 S2接“2”端时，为欧姆表。若开关 S1断开，欧姆调零后 R1的阻值为_；若开关 S1断开时，倍率为“10”挡，则开关 S1闭合时，倍率为_(填“1”或“100”)挡。答案(1)见解析图(2)10(3)1 482 1 解析(1)补充完整的实物图如图所示。(2)当开关S1闭合，单刀双掷开关S2接“1”时，流过电流表G的最大电流为1 mA，由于电流表的内阻为 18，R02，此时流过 R0的电流为 9 mA，故此时可作为量程为 10 mA 的电流表。(3)欧姆调零时，电流表满偏，故欧姆表的内阻为 R总EIg1.5103 由于电流表的内阻为 18，欧姆调零后 R1的阻值为 1 482。开关 S1断开时，欧姆表内部阻值为 1 500，即中值电阻为 1 500，倍率为“10”挡。则当开关S1闭合时，欧姆表内部的阻值为 R总EIg1.5102 即中值电阻为 150，所以倍率为“1”挡。