1、实验十三 用多用电表测量电学中的物理量热点一教材原型实验【典例1】某中学的物理实验小组利用实验室的器材组装成了一个多用电表,电路如图1所示,G为量程为400 A、内阻为240 的电流表,O为旋钮,A、B为两插孔,旋钮扳到位置1时为量程I=1 mA的电流表、旋钮扳到位置2时为“100”挡位的欧姆表、旋钮扳到位置3时为量程U=5 V的电压表。由所学的知识回答下列问题:(1)若该多用电表的指针位于图2位置,当旋钮分别扳到位置1、2、3时,其示数分别为_mA、_、_V;(2)电路图中,两定值电阻的阻值分别为R1=_、R3=_;(3)如果用该改装表测二极管的反向电阻时,图1中的插孔A应与二极管的_(选填
2、“正极”或“负极”)相连接;(4)假设电路图1中,电池的电动势变小、内阻变大;将插孔A、B用导线直接连接,调节R2,使电流表的示数达到满偏;然后将插孔A、B用导线与一未知电阻连接,则该电阻的测量值_(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值。【解析】(1)多用电表的读数由挡位决定,当接1时,是量程I=1 mA的电流表,则示数为115 mA=0.46 mA;旋钮扳到位置2时为“100”挡位的欧姆表,其示数为:18100 =1 800 ;旋钮扳到位置3时为量程U=5 V的电压表,其示数为115 V=2.3 V;(2)根据电表的改装原理,分流电阻R1=160 ,改装后的电流表内阻RA=96 ,当改装电
3、压表时,分压电阻R3= =4 904 。(3)由欧姆表内接电源的正负极连接知道:电流是从A孔流出的,又要测量二极管的反向电阻,所以A与二极管的负极相连;(4)当电池电动势变小、内阻变大时,欧姆表要重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,欧姆表内阻R内要调小,待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的,由I=,可知当R内变小时,I变小,指针跟原来的位置相比偏左了,欧姆表的示数变大了。答案:(1)0.461 8002.3(2)964 904(3)负极(4)大于热点二创新型实验探测黑箱【典例2】如图所示,在黑箱内有一由四个阻值相同的电阻构成的串、并联电路,黑箱面板上有三个接线柱1、2和3。(
4、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内任意两接点间是否存在电源时,要一表笔接某一点(如1),另一表笔应_(选填“短暂”或“持续”)接另一点(如2),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,测量结果如表所示:两表笔接的接点多用电表的示数1、21.0 2、31.5 1、32.5 在虚线框中画出黑箱中的电阻连接方式。(4)如果将1、3接线柱用导线连接起来,1、2接线柱之间的电阻为_ 。【创新点分析】(1)通过探讨黑箱问题考
5、查考生对多用电表原理的理解和应用。(2)电路连接多种可能性分析。【解析】(1)多用电表使用前应进行机械调零,机械调零部件为A。(2)使用多用电表测量电压时,为保证电表不被损坏,往往要进行试触,即让两表笔进行短暂接触,观察指针偏转情况,若持续接触则有可能损坏电表。(3)根据已知1、2间电阻为1.0 ,2、3间电阻为1.5 ,1、3间电阻为2.5 ,可画出电阻的连接方式如图甲所示。(4)若将1、3用导线连接起来,则等效电路图如图乙所示,则 =0.6 。答案:(1)A(2)短暂(3)见解析(4)0.6探测电路故障【典例3】某同学在练习使用多用电表实验中:(1)测量电阻阻值,正确使用欧姆表10挡,指针
6、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_(选填“1”或“100”)挡,改变量程后应该_,然后再进行电阻测量。(2)利用图乙电路测量电源电动势和内电阻,正确连接电路,闭合开关,观测到电压表指针发生偏转,而电流表指针不动,移动变阻器滑动片,电流表指针读数始终为零,不断开电路的情况下,使用多用电表检查电路故障,应将多用电表旋钮拨到_(选填“欧姆”“直流电流”“直流电压”或“交流电压”)挡,当检查滑动变阻器时,应将红表笔与_(选填“c”或“d”)接线柱接触,若此时多用电表指针发生偏转,电路故障应是滑动变阻器_(选填“短路”或“断路”)。(3)图丙所示黑盒子有三个接线柱,用多
7、用电表欧姆挡探究其内部电路。当黑、红表笔分别接触1、2时电表指针发生瞬间偏转后又偏转消失;当黑、红表笔分别接触2、3时电表指针发生稳定的偏转角度;当红、黑表笔分别接触2、3时电表指针不发生偏转;则黑盒内电路可能是下列选项中_。【创新点分析】(1)熟记多用电表的测量原理,会选用相关挡位检测故障;(2)明确电容器、二极管在电路中的作用,考查基本的分析电路的故障原因的能力。【解析】(1)由题意知,欧姆表所测的原件的阻值=读数倍率,读数时指针应指在中央刻度附近,故需增大读数,则减小倍率,而每次换挡后都必须重新进行欧姆调零;(2)由电路图知电流表不偏转,说明是电流表所在支路某处断路或电流表短路,如采用直
8、流电流表去检查,由于不知道电流表所在支路的电流大小,容易烧坏检测电表,但电路中的最大电压知道,故可采用直流电压表去检测,用多用电表检测故障时,要注意电流应从多用电表的红表笔进入,而滑动变阻器的c接线柱接电源的正极,故红表笔接c接线柱。由于用直流电压表替换了滑动变阻器后电路中有电流,故是滑动变阻器断路;(3)A中,当黑、红表笔分别接触1、2时给电容器短时充电,充满电后断开,所以指针发生瞬间偏转后又偏转消失,当黑、红表笔分别接触2、3时,电路中的二极管加上正向电压,电路导通,电表指针发生稳定的偏转角度,当红、黑表笔分别接触2、3时,电路中的二极管加上了反向电压,电路阻断,电表指针不发生偏转,故A正
9、确;B、C中,当黑、红表笔分别接触2、3时,由于2、3间有电容器,电容器进行短暂充电后电路则断开,电表指针不会发生稳定的偏转角度,故B、C错误;D中,当黑、红表笔分别接触1、2时,由于1、2间的二极管加上了反向电压,属于断路状态,电表指针不会发生瞬间偏转,故D错误。答案:(1)1重新欧姆调零(2)直流电压c断路(3)A电压表、电流表综合应用【典例4】(2019武汉模拟)多用电表是由电流表改装的,现测定一个量程为05 mA的电流表G的内阻r=100.0 ,用它改装成如图的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或分度值)不同的挡位。电流表的两个挡位中,大量程是小量程的10倍。(
10、1)当转换开关S旋到位置_时,是电流挡,且旋到位置_的量程较大:当转换开关S旋到位置_时,是电压挡,且旋到位置_的量程较大;(2)A、B两表笔中,_为红表笔;(3)图中的电源E的电动势为9.0 V,当把转换开关S旋到位置4,在AB之间接900 电阻时,表头G刚好半偏。已知之前已经进行了必要的、正确的操作。则R1=_,R2=_。(4)转换开关S旋到位置1时,量程是_。【创新点分析】(1)熟悉多用电表的原理和结构,根据电表内部的结构选出欧姆表、电压表和电流表;(2)会处理电表内部的等效电路问题,能利用欧姆定律进行定量计算。【解析】(1)电流挡为接1、2,且接1时的量程较大;接5、6时为电压挡,接6时的量程较大。(2)红表笔接电源的负极,黑表笔接电源的正极,故A表笔为红表笔,B表笔为黑表笔。(3)(4)已经将A、B短接调零了(即让表头满偏),在AB之间接900 电阻时,表头G刚好半偏,说明:当表头半偏时,改装后的电流表的总内阻R内=900 ,则转换开关S在2时(如图a),电流表的量程为I2g=10 mA转换开关S在1(如图b)时,电流表的量程为I1g=100 mA接2时:Igr=(I2g-Ig)(R1+R2)接1时:Ig(r+R2)=(I1g-Ig)R1由式得R1=10 ,R2=90 答案:(1)1、215、66(2)A(3)1090(4)100 mA【创新角度】