（江苏专用）2021版高考物理一轮复习 第8章 恒定电流 实验13 用多用电表测量电学中的物理量教案

实验十三用多用电表测量电学中的物理量1．实验目的(1)了解多用电表的构造和原理，掌握多用电表的使用方法。(2)会使用多用电表测电压、电流及电阻。(3)会用多用电表探索黑箱中的电学元件。2．实验原理(1)欧姆表内部电路简化如图所示。(2)根据闭合电路欧姆定律：①当红、黑表笔短接时，Ig＝ERg＋R＋r；②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝ERg＋R＋r＋Rx；③当I中＝12Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r。3．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。4．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。①按如图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。甲乙②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①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；②将被测电阻接在两表笔之间，待指针稳定后读数；③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；④测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡。5．误差分析(1)偶然误差①估读时易带来误差。②表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。(2)系统误差①电池用旧后，电动势会减小，内阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。②测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。6．注意事项(1)使用前要机械调零。(2)两表笔在使用时，电流总是“红入”“黑出”。(3)测电阻时①指针指中值附近较准，否则换挡。②每换一挡必须重新欧姆调零。③读出示数要乘以倍率。(4)使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。多用电表的使用和读数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或倍率。2．外形如图所示：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)。4．读数(1)测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数的读数一般读两位有效数字。(2)测电压和电流时，如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。[题组训练]1．如图甲为多用电表的示意图，现用它测量一个阻值约为20Ω的电阻，测量步骤如下：甲乙(1)调节________，使电表指针停在________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(2)将选择开关旋转到“Ω”挡的________(选填“×1”“×10”“×100”或“×1k”)位置。(3)将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，并将两表笔短接，调节________，使电表指针对准________(选填“电阻”或“电流”)的“0”刻线。(4)将红、黑表笔分别与待测电阻两端相接触，若电表指针读数如图乙所示，该电阻的阻值为________Ω。(5)测量完毕，将选择开关旋转到“OFF”位置。[解析]使用多用电表欧姆挡，先机械调零。中值电阻为15Ω，测量20Ω的电阻时，要使用“×1”的倍率，然后进行欧姆调零；由刻度盘和倍率可知，测量电阻的阻值为19Ω。[答案](1)指针定位螺丝电流(2)×1(3)欧姆调零旋钮电阻(4)192．(2019·西城区月考)如图所示为多用电表的刻度盘。若选用倍率为“×100”的欧姆挡测电阻时，表针如图所示，则：(1)所测电阻的阻值为________Ω；如果要用此多用电表测量一个阻值约为2.0×104Ω的电阻，为了使测量结果比较精确，应选用的欧姆挡是________(选填“×10”“×100”或“×1k”)。(2)用此多用电表进行测量，当选用量程为50mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为__________mA；当选用量程为250mA的电流挡测量电流时，表针指于图示位置，则所测电流为________mA。(3)当选用量程为10V的电压挡测量电压时，表针也指于图示位置，则所测电压为________V。[解析](1)欧姆表读数：对应最上一行刻度值为15，倍率为“×100”，读数为1.5×103Ω；测2.0×104Ω电阻时应选“×1k”的欧姆挡。(2)选用量程为50mA直流电流挡，则每一大格表示10mA，每一小格表示1mA，测量的精确度为1mA，应估读到0.1mA(此时为1/10估读)，指针对应的读数为30.7mA；选择量程为250mA的电流挡，则每一大格表示50mA，每一小格表示5mA，测量的精确度为5mA，应估读到1mA(此时为1/5估读)，指针对应的读数为153mA。(3)选择10V电压挡，则每一大格表示2V，每一小格表示0.2V，测量的精确度为0.2V，应估读到0.1V(此时应为1/2估读)，指针对应的读数为6.1V。[答案](1)1.5×103×1k(2)30.7(30.5～30.9都正确)153(152～154都正确)(3)6.13．(1)如图所示为指针式多用电表，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一定值电阻，测量的某些操作步骤如下：①调节指针定位螺丝部件，使电表指针指向电流0刻度处；②将选择开关旋转到欧姆挡位置；③将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔，笔尖相互接触，调节部件________(选填“S”“K”或“T”)，使电表指针指向“0Ω”；④测量该定值电阻阻值，多用电表指针示数如图所示，则该电阻的阻值为________Ω。(2)欧姆调零后，用“×10”挡测量另一电阻的阻值，发现指针偏转角度很大，则下列说法或做法正确的是________A．该电阻的阻值很小B．该电阻的阻值很大C．为测得更准确些，应当换用“×1”挡，重新欧姆调零后进行测量D．为测得更准确些，应当换用“×100”挡，重新欧姆调零后进行测量(3)关于多用电表的使用，下列说法正确的有________。甲乙丙丁A．甲图是用多用电表直流电压挡测量小灯泡两端的电压，表笔接法正确B．乙图是用多用电表直流电流挡测量电路中的电流，表笔接法正确C．丙图是用多用电表电阻挡测量二极管的反向电阻D．丁图是用多用电表电阻挡测量二极管的反向电阻[解析](1)测电阻时先进行欧姆调零，即先短接红、黑表笔，调节调零电阻T，使指针指欧姆的零刻度线；欧姆调零后，测量电阻读出示数，则电阻R＝1400Ω。(2)所指偏转角度过大，即欧姆挡示数太小，即阻值小，要使示数变大，则要减小倍率，重新欧姆调零后，再测量，故选项A、C正确。(3)甲图是用直流挡测电压，但要求电流从红表笔流入，显然红、黑表笔接反，A错误；乙图是电流挡测电流，要断开电路将电流表串联，从红表笔流入，则B选项正确；丙和丁图是用欧姆挡测二极管的反向电阻，则要求电流从二极管的负极流进，即欧姆表的黑表笔与二极管的负极相连，故选项D正确，选项C错误。[答案](1)T1400(2)AC(3)BD用多用电表检测电路故障1．电流挡检测：将多用电表串联在电路中，若示数为零，说明与电流表串联的部分电路断路。2．电压挡检测：将多用电表与部分电路并联，若示数为零，说明该部分电路完好。若示数等于电动势，说明该部分电路中有断点。3．欧姆挡检测：将各元件与电源断开，然后接到红、黑表笔间，若电阻无穷大说明此元件断路。[题组训练]1.某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12V的蓄电池为电源，导线及其接触完好，维修人员使用已调好的多用电表直流50V挡检测故障，他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点。甲(1)断开开关，红表笔接a点时多用表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。乙(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍然和图乙相同，可判定发生故障的器件是________(选填：蓄电池、保险丝、开关、小灯)。[解析](1)50V量程的直流电压表，最小刻度为1V，要估读到下一位，所以读数为11.3V；电压表的读数接近电源的电动势，说明蓄电池正常。(2)红表笔接b点，断开开关时，指针不偏转说明电路是断路，闭合开关后，多用表指示仍然和图乙相同可判断出是小灯断路。[答案](1)11.3蓄电池(2)小灯2．如图是某同学连接的实验电路实物图。若L1、L2灯都不亮，他采用下列两种方法进行故障检查：(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于的量程是()A．0～2.5VB．0～10VC．0～50VD．0～250V(2)该同学的测试结果如表1所示，在测试a、b间直流电压时，红表笔应接触________(填“a”或“b”)。根据测试结果，可以判定故障是()A．灯L1短路B．灯L2短路C．cd段断路D．df段断路表1测试点a、bc、dd、f电压表示数情况有示数无示数有示数(3)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测试结果如表2所示，那么进一步检查出的故障是()A．灯L1断路B．灯L2断路C．灯L1、灯L2都断路D．de段断路表2测试点c、dd、ee、f指针偏转情况[解析](1)四节干电池的总电动势为6V，应用多用电表的直流电压的10V挡测量，故选B。(2)在测试a、b间直流电压时，因为电流必须从多用电表正接线柱流入，所以红表笔应当接触a。A项，若灯L1短路，L1灯不亮，而L2灯亮，与题不符，故A错误；B项，若灯L2短路，L2灯不亮，而L1灯亮，与题不符，故B错误；C项，cd段断路，则d、f间没有电压，无示数，故C错误；D项，df段断路时，电路中无电流，两灯泡都不亮，a、b和d、f间有电压，c、d间无电压，与题相符，故D正确。(3)欧姆表的刻度无穷大在左端，0刻度在右端，电路断路时，其电阻为无穷大。根据欧姆表的读数可知，d、e间电阻无穷大，说明d、e间导线断路，故D正确。[答案](1)B(2)aD(3)D用多用电表探索黑箱内的电学元件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，它的符号如图甲所示。甲乙丙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。[题组训练]1.如图所示，已知黑箱外有A、B、C三只接线柱，黑箱内有一只定值电阻和一个二极管，它们的两端都直接接在接线柱上。用多用电表依次测三只接线柱间的阻值，结果如下表所示。请画出黑箱内的电路结构。红表笔AABCCB黑表笔BCCBAA阻值/Ω1001505020002100100[解析]先由二极管反向截止的性质分析，由表可知，接B、C和C、B时测量结果不同，故在B、C间一定有二极管存在；同理可知在A、C间也有二极管存在，并且A、C间的正向电阻大于B、C之间，说明A、C间包含电阻；而接A、B和B、A时电阻不变，故说明A、B间只有电阻，B、C间接二极管。所以黑箱内的结构如图所示。[答案]见解析图2．(2019·江苏金陵中学高考模拟)某同学在练习使用多用电表。甲乙(1)测量电阻阻值，正确使用欧姆表“×10”挡，指针偏转如图甲所示，该同学认为此时读数误差较大，应该将欧姆表量程调换为__