【物理】2018届一轮复习人教版实验十一　练习使用多用电表教案 13页

实验十一　练习使用多用电表 一、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．‎ 二、实验原理 ‎1．外部构造(如图所示)‎ ‎(1)转动选择开关可以使用多用电表测量电流、电压、电阻等．‎ ‎(2)表盘的上部为表头，用来表示电流、电压和电阻的多种量程．‎ ‎2．欧姆表原理 ‎(1)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＝，‎ ‎②当被测电阻Rx接在红、黑表笔两端时，I＝，‎ ‎③当I中＝Ig时，中值电阻R中＝Rg＋R＋r.‎ 三、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．‎ 四、实验步骤 ‎1．观察多用电表的外形，认识选择开关对应的测量项目及量程．‎ ‎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，则可用小螺丝刀进行机械调零．‎ ‎3．将红、黑表笔分别插入“＋”“－”插孔．‎ ‎4．按如图甲所示连好电路，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．‎ ‎5．按如图乙所示连好电路，将选择开关置于直流电流挡，测量通过小灯泡的电流．‎ ‎6．用多用电表测电阻的步骤 ‎(1)调整定位螺丝，使指针指向电流的零刻度．‎ ‎(2)选择开并置于“Ω”挡的“×‎1”‎，短接红、黑表笔，调节欧姆调零旋钮，然后断开表笔，再使指针指向∞.‎ ‎(3)将两表笔分别接触阻值为几十欧的定值电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，再与标定值进行比较．‎ ‎(4)选择开关改置“×‎100”‎挡，重新进行欧姆调零．‎ ‎(5)再将两表笔分别接触标定值为几千欧的电阻两端，读出指示的电阻值，然后断开表笔，与标定值进行比较．‎ ‎(6)测量完毕，将选择开关置于交流电压最高挡或“OFF”挡．‎ ‎7．探索黑箱内的电学元件 判断目的 应用挡位 现象 电源 电压挡 两接线柱正、反接时均无示数说明无电源 电阻 欧姆挡 两接线柱正、反接时示数相同 二极管 欧姆挡 正接时示数很小，反接时示数很大 电容器 欧姆挡 指针先指向某一小阻值，后逐渐增大到“∞”，且指针摆动越来越慢 电感线圈 欧姆挡 示数由“∞”逐渐减小到某一较小固定示数 五、数据处理 ‎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、0.001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．‎ 六、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“＋”孔，黑表笔插入“－”孔，注意电流的实际方向．‎ ‎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，调整的是欧姆挡的调零旋钮．‎ ‎3．测电压时，多用电表应与被测元件并联；测电流时，多用电表应与被测元件串联．‎ ‎4．测量电阻时，每变换一次挡位都要重新进行欧姆调零．‎ ‎5．由于欧姆表盘难于估读，测量结果只需取两位有效数字，读数时注意乘以相应量程的倍率．‎ ‎6．使用多用电表时，手不能接触测试笔的金属杆，特别是在测电阻时，更应注意不要用手接触测试笔的金属杆．‎ ‎7．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．‎ ‎8．如果长期不用欧姆表，应把表内电池取出．‎ ‎9．在研究二极管的单向导电性时，切记在二极管正向导通的情况下电路中必须连有灯泡或其他用电器，不能只连接一个二极管，否则极易烧坏二极管．‎ 七、误差分析 ‎1．电池用旧后，电动势会减小，内电阻会变大，致使电阻测量值偏大，要及时更换新电池．‎ ‎2．欧姆表的表盘刻度不均匀，估读时易带来误差，要注意其左密右疏特点．‎ ‎3．由于欧姆表刻度的非线性，表头指针偏转过大或过小都会使误差增大，因此要选用恰当挡位，使指针指中值附近．‎ ‎4．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．‎ ‎5．读数时的观测易形成偶然误差，要垂直表盘正对指针读数．‎ 考点一　多用电表的使用及读数 ‎[典例1]　某学生实验小组利用图甲所示电路，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：‎ 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 kΩ；‎ 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)将图甲中多用电表的红表笔和________(选填“‎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乙所示，这时电压表的示数如图丙所示．多用电表和电压表的读数分别为________kΩ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 kΩ和4.00 V．从测量数据可知，电压表的内阻为________kΩ.‎ ‎(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，如图丁所示．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________kΩ.‎ 解析　(1)使用多用电表测电阻前，应首先将红、黑表笔短接进行欧姆调零．‎ ‎(2)多用电表电流为“红进黑出”，题图甲中外电路电流由2到1，所以红表笔应连1端．‎ ‎(3)多用电表挡位为×1 k，指针指15，则R＝15.0×1 kΩ＝15.0 kΩ，由图丙知电压表读数为3.60 V.‎ ‎(4)当滑动变阻器连入电路的阻值为零时，多用电表所测电阻为外电路电阻，即电压表内阻，所以电压表内阻为12.0 kΩ.‎ ‎(5)15.0 kΩ为多用电表电阻挡的中值电阻，中值电阻阻值即内电路阻值，所以电阻“×1 k”挡内部电路的总电阻为15.0 kΩ，设内电路电池电动势为E，则当电压表示数为4.00 V时，＝，解得：E＝9.00 V.‎ 答案　(1)短接　(2)1　(3)15.0　3.60　(4)12.0　‎ ‎(5)9.00　15.0‎ 考点二　用多用电表探索黑箱内的电学元件 ‎[典例2]　如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件，小明使用多用电表对其进行探测．‎ ‎(1)在使用多用电表前，发现指针不在左边“‎0”‎刻度线处，应先调整图乙中多用电表的________(选填“A”“B”或“C”)．‎ ‎(2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时，一表笔接a，另一表笔应________(选填“短暂”或“持续”)接b，同时观察指针偏转情况．‎ ‎(3)在判定黑箱中无电源后，将选择开关旋至“×‎1”‎挡，调节好多用电表，测量各接点间的阻值．测量中发现，每对接点间正反向阻值均相等，测量记录如下表．两表笔分别接a、b时，多用电表的示数如图乙所示．‎ 请将记录表补充完整，并在黑箱图中画出一种可能的电路.‎ 两表笔接的接点 多用电表的示数 a，b ‎________Ω a，c ‎10.0 Ω b，c ‎15.0 Ω 解析　(1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A，使指针指到左边的“0”刻度线处．‎ ‎(2)为保护多用电表的内部元件，在测量黑箱中是否存在电源时，应短暂接触接点b.‎ ‎(3)欧姆表的读数为5×1 Ω＝5 Ω；每对接点间正反向电阻均相同，说明黑箱中没有二极管元件，根据表格中两接点间电阻的数值，可设计的电路图如图所示．‎ 答案　(1)A　(2)短暂　(3)5.0　见解析图 判断黑箱内元件的基本思路 ‎(1)首先用多用电表电压挡探测黑箱是否有电源．‎ ‎(2)如果有电源，则用多用电表的电压挡探测黑箱外任意两接点间电压，根据电压关系判定黑箱内电源的位置及各接点间电阻关系，从而分析出黑箱内各元件的连接情况．‎ ‎(3)如果没有电源，则直接用多用电表的欧姆挡测量任意两点间的电阻值，根据所测量的电阻值，分析任意两点间各是什么元件及其连接情况．‎ 考点三　用多用电表判断电路故障 ‎[典例3]　(1) 某照明电路出现故障，其电路如图1所示，该电路用标称值12 V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50 V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．‎ ‎①断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图2所示，读数为________V，说明________(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”)正常．‎ ‎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2相同，可判断发生故障的器件是________．(选填“蓄电池”、“保险丝”、“开关”或“小灯”)‎ ‎(2)如图所示的电路中，1、2、3、4、5、6为连接点的标号．在开关闭合后，发现小灯泡不亮．现用多用电表检查电路故障，需要检测的有电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．‎ ‎①为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的情况下，应当选用多用电表的________挡．在连接点1、2同时断开的情况下，应当选用多用电表的________挡．‎ ‎②在开关闭合情况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明__________(只填一处)可能有故障．‎ 解析　(1)①因用直流50 V挡检测，故满偏时电压为50 V，刻度均匀，在图示位置时，读数为11.5(11.2～11.8之间均可)V，说明蓄电池正常．‎ ‎②红表笔接b点，断开开关，指针不偏转，闭合开关后多用电表读数与原来相同，说明保险丝、开关均正常，发生故障的器件只能为小灯泡．‎ ‎(2)①用多用电表欧姆挡测电阻时必须将其从电路中断开，在连接点1和2已接好的情况下，应选用多用电表的电压挡测量各器材两端的电压；连接点1和2同时断开时，可以用欧姆挡进行测量．‎ ‎②在开关闭合时，若测得5、6两点间电压接近电源的电动势，说明开关(或连接点5、6)出现故障．‎ 答案　(1)①11.5(11.2～11.8均可)　蓄电池　②小灯泡　(2)①电压　欧姆　②开关(或连接点5、6)‎ 考点四　实验改进　拓展创新 ‎1．创新点分析 通过研究近几年的高考题可以看出，对多用电表的读数和使用考查频率较大，有时也会考查多用电表的构造和原理、多用电表内阻的测量等．‎ ‎2．命题视角 ‎ 视角1　考查多用电表的读数 视角2　考查多用电表的使用 视角3　考查多用电表的原理 视角4　测量多用电表的内电阻 视角5　用多用电表探测黑箱内的电学元件 ‎[典例4]　某同学为了测量一个量程为3 V的电压表的内阻，进行了如下实验．‎ ‎(1)他先用多用表进行了正确的测量，测量时指针位置如图1所示，得出电压表的内阻为3.00×103 Ω，此时电压表的指针也偏转了．已知多用表欧姆挡表盘中央刻度值为“‎15”‎，表内电池电动势为1.5 V，则电压表的示数应为_____V(结果保留两位有效数字)．‎ ‎(2)为了更准确地测量该电压表的内阻RV，该同学设计了图2所示的电路图：‎ 实验步骤如下：‎ A．断开开关S，按图2连接好电路；‎ B．把滑动变阻器R的滑片P滑到b端；‎ C．将电阻箱R0的阻值调到零；‎ D．闭合开关S；‎ E．移动滑动变阻器R的滑片P的位置，使电压表的指针指到3 V位置；‎ F．保持滑动变阻器R的滑片P位置不变，调节电阻箱R0的阻值使电压表指针指到1.5 V位置，读出此时电阻箱R0的阻值，此值即为电压表内阻RV的测量值；‎ G．断开开关S.‎ 实验中可供选择的实验器材有：‎ a．待测电压表 b．滑动变阻器：最大阻值2 000 Ω c．滑动变阻器：最大阻值10 Ω d．电阻箱：最大阻值9 999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω e．电阻箱：最大阻值999.9 Ω，阻值最小改变量为0.1 Ω f．电池组：电动势约6 V，内阻可忽略 g．开关、导线若干 按照这位同学设计的实验方法，回答下列问题：‎ ‎①要使测量更精确，除了选用电池组、导线、开关和待测电压表外，还应从提供的滑动变阻器中选用________(填“b”或“c”)，电阻箱中选用________(填“d”或“e”)．‎ ‎②电压表内阻RV的测量值R测和真实值R真相比，R测________R真(填“＞”或“＜”)；若RV越大，则越________(填“大”或“小”)．‎ 解析　(1)已知电压表的内阻RV＝3.0×103 Ω，由于欧姆表的内阻等于中值电阻，所以欧姆表的内阻r＝1.5×103 Ω，根据分压关系可得电压表示数为1.0 V.‎ ‎(2)①根据分压电路的滑动变阻器的阻值小，测量支路的电阻变化对其所分得的电压影响小，因此滑动变阻器选择c，由于电压表的内阻约为3.0×103 Ω，故电阻箱选择d.②由于电阻箱串联接入测量支路，测量支路电阻增加，造成测量支路的电压大于3.0 V，电阻箱两端的电压大于1.5 V，因此R测>R真．RV越大，测量支路电阻越大，测量支路的电压越接近3.0 V，电阻箱的电压越接近1.5 V，因此R测越接近R真，相对误差越小．‎ 答案　(1)1.0　(2)①c　d　②>　小 ‎1．在如图甲所示的电路中，4节干电池串联，小灯泡A、B的规格为“3.8 V,‎0.3 A”．合上开关S后，无论怎样移动滑动片，A、B灯都不亮．‎ ‎(1)用多用电表的直流电压挡检查故障．‎ ‎①选择开关置于下列量程的________挡较为合适(用字母序号表示)；‎ A．2.5 V　 B．10 V C．50 V D．250 V ‎②测得c、d间电压约为5.8 V、e、f间电压为零，则故障是________．‎ A．A灯丝断开 B．B灯丝断开 C．d、e间连线断开 D．B灯被短路 ‎(2)接着练习使用欧姆表的“×‎1”‎挡测电阻，欧姆表经过“欧姆调零”，‎ ‎①测试前，一定要将电路中的开关S________；‎ ‎②测c、d间和e、f间电阻时，某次测试结果如图乙所示，读数为________Ω，此时测量的是________间电阻．根据小灯泡的规格计算出的电阻为________Ω.‎ 解析：(1)①由于4节干电池串联后电动势为6 V，电压表量程应选10 V，B正确．‎ ‎②灯泡不亮，说明电路断路或短路，电压表接c、d端时有示数且接近电源电动势，说明有电流通过电压表，c、d间以外其他部分电路接通，电压表接e、f时无示数，说明c、d间灯泡断路，A正确．‎ ‎(2)①使用欧姆表时一定要将被测电阻从电路中断开，故填“断开”．‎ ‎②温度高时灯丝的电阻大，计算出的电阻是灯丝温度高时的电阻(或测量出的电阻是常温下的电阻)．欧姆表读数应该为6.0 Ω.由于A灯泡断路，电阻无穷大，而欧姆表示数为6.0 Ω，说明测量的应该是e、f间电阻．由R＝可求得电阻为12.7 Ω.‎ 答案：(1)①B　②A　(2)①断开　②6.0　e、f　12.7‎ ‎2．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 Ω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(a)、(b)、(c)所示，则多用电表的读数为________Ω，电流表的读数为________mA，电阻箱的读数为________Ω.‎ ‎(3)计算得到多用电表内电池的电动势为________V．(保留3位有效数字)‎ 解析：(1)因为欧姆表的黑表笔接内部电源的正极，所以根据电路的连接方式可知，a是黑表笔．‎ ‎(2)因为多用电表调至×1 Ω挡，所以读数为14.0 Ω，电流表的读数为53.0 mA，电阻箱的读数为4.6 Ω.‎ ‎(3)由于欧姆表的内阻等于欧姆表的中值电阻，所以此欧姆表的内阻为15 Ω，电阻箱和电流表的电阻之和为14 Ω.根据欧姆定律E＝IR总＝0.053×(15＋14)V＝1.54 V.‎ 答案：(1)黑　(2)14.0　53.0　4.6　(3)1.54‎