1、实验十五用多用电表探测黑箱内的电学元件第一关：基础关展望高考基 础 知 识（一）实验目的1.会使用多用电表；2.依据测量数据，推测电路结果及二极管的特性.(二)实验原理(1)多用电表的构成及功能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,如图甲所示,上半部为表盘,表盘上有电流、电压、电阻等各种量程的刻度;下半部为选择开关,它的四周刻着各种测量项目和量程;另外,还有欧姆表的调零旋钮、机械调零旋钮和测试表笔的插孔. (2)欧姆挡的工作原理测电阻是依据闭合电路欧姆定律,内部电路如图乙所示:R为调零电阻,红黑表笔接触,进行欧姆表调零时,表头指针满偏,则有:Ig=E/(Rg+R+
2、r),当红、黑表笔间有未知电阻Rx时有I=E/(Rg+R+r+Rx),故每一个未知电阻都对应一个电流值I,在刻度盘上都有一个偏转角度对应,我们便可在刻度盘对应处,标有Rx的值;当Rx=Rg+R+r时，I=，指针半偏，所以欧姆表内阻等于R中.欧姆表刻度是不均匀的.(3)二极管的特性是单向导电性.当二极管加上一定的正向电压时,这的电阻值很小,就像一个接通的开关一样;当二极管加上反向电压时,它的电阻值变得很大,就像一个断开的开关一样.(4)黑箱问题属于根据所给结论,进行逆向思维,推断出已知条件的问题.解决电学黑箱问题的基本思路是:利用所学的电路基础知识,分析题设所给各种数据条件,判断出黑箱内各电学元
3、器件的连接方式,然后设计出符合条件要求的电路来.(三)实验器材多用电表、黑箱、导线、干电池、晶体二极管、电阻、开关、小灯泡.(四)实验步骤1.练习使用多用电表(1)观察多用电表外形,认识选择开关的测量项目及量程.(2)检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零刻度位置,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)将选择开关置于直流电压2.5 V挡,测1.5 V干电池的电压.(5)将选择开关置于交流电压250 V挡,测220 V交流电源的电压.(一定要注意安全,手指不能接触红黑表笔前端的金属杆)(6)将选择开关置于直流电流100 mA挡,测量1.5
4、V干电池与200 电阻串联回路的电流.(7)将选择开关置于欧姆表的、!1、挡,短接红、,黑表笔,调整调零旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置.(8)将两表笔分别接触几欧、,几十欧的定值电阻两端,读出欧姆表指示的电阻数值,并与标准值比较,然后断开表笔.(9)将选择开关置于欧姆挡的、!100、挡,重新进行欧姆表调零,然后测量几百欧、,几千欧的电阻,并将测量值与标准值进行比较.(10)选择适当的量程,测定灯丝、,电炉丝和人体的电阻.2.探索黑箱内的电学元件(1)用直流电压挡测量A、B、C三点间有无电压,注意分析有电压、无电压分别说明什么?(2)用欧姆挡测量无电压的两点间正、反接的电阻,看电阻是否不变.
5、(3)用欧姆挡进一步测量两点正、反接电阻不等的两点的电阻,并记住红、黑表笔分别接哪一点.(4)根据测量结果对黑箱内元件进行判断,画出结构示意图.实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于、!OFF、挡或交流电压最高挡.第二关：技法关解读高考解 题 技 法一、实验注意事项技法讲解（1）测量电阻时，待测电阻要与别的元件和电源断开，且不要用手接触表笔.（2）合理选择欧姆挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央位置附近,使读数比较准确.（3）使用完后应拔出表笔,不要将选择开关置于欧姆挡,以防电池漏电.（4）用多用电表探索黑箱内的电学元件时,多用电表的两表笔要与接点保持稳定接触.（5）用多用电表探索黑箱内
6、的电学元件实验时,首先要用多用电表直流电压挡确定黑箱内有无电池.如果箱内有电池,则绝对不能用多用电表的欧姆挡去测各接线柱间的电阻,否则容易烧坏多用电表.典例剖析例1在使用多用电表的欧姆挡时,下列现象与事实相符的有（）A.如果待测电阻不跟别的元件断开,测量值一定偏大B.测量电阻器的电阻时,若红,黑表笔在电表上插错,会增大测量误差C.用多用电表测量“200 V 100 W”字样的白炽灯泡的电阻时测量值大于484 D.正确测量某二极管时,发现阻值约为几十欧,则此时黑表笔接的一定是二极管的正极解析：测量二极管电阻只有几十欧,一定是导通,故D对,其他选项都错.答案：D二、用多用电表测黑箱内元件问题的思路
7、技法讲解由上图作出初步判断后,再根据各待测两端的测量数据进行逻辑判断,判断哪一种情况是两个元件串联的数据,最终可以确定元件的位置.典例剖析例2如图所示,盒子内装有导线、一个电源和几个阻值相同的电阻组成的电路,1、2、3、4为接线柱,用电压表测得U12=5.0 V,U34=3.0 V,U13=2.0 V,U24=0.如使盒子内所用电阻最少,请在图中画出盒内的元件和电路.解析：由题给的数据可以看出,U12=U13+U34+U24,这一电压关系正好符合串联电路中总电压与分电压之间的关系,因此我们可以设想1、3，3、4，2、4这三部分的电阻为串联关系.由串联电路中电压分配与电阻成正比的规律,可以确定R
8、13、R34=,而2、4之间因U24=0,所以R24=0,可知2、4间为一根导线,由于R13、R34=,故可初步设想盒内电路如图甲所示,由于要求电阻个数最少,故最后确定为图乙、丙两种情况.第三关：训练关笑对高考随 堂 训 练1.在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1和R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将多用电表的红表笔直接接在电源的正极a，再将黑表笔分别连接在电阻器R1的b端，R2的c端，并观察多用电表指针的示数，在下列选挡中符合操作规程的是（）A.直流10 V挡B.直流0.5 A挡C.直流2.5 V挡D.欧姆挡答案：A2.用万用表测直流电压U和测电阻R
9、时,若红表笔插入万用表的正(+)插孔,则()A.前者(测电压U)电流从红表笔流入万用表,后者(测R)从红表笔流出万用表B.前者电流从红表笔流入万用表,后者电流从红表笔流入万用表C.前者电流从红表笔流出万用表,后者电流从红表笔流出万用表D.前者电流从红表笔流出万用表,后者电流从红表笔流入万用表答案：A3.实验桌上放着晶体二极管、电阻、电容器各一只,性能均正常,外形十分相似,现将多用表转换开关拨到R100 挡,分别测它们的正反电阻加以鉴别;测甲元件时,R正=R反=0.5 k,测乙元件时,R正=0.5 k,R反=100 k,测丙元件时,开始指针偏转到0.5 k,接着读数逐渐增加,最后停在100 k上
10、,则甲、乙、丙三个元件分别是()A.电容、电阻、二极管B.电阻、电容、二极管C.电阻、二极管、电容D.二极管、电阻、电容解析：应明确各元件的特性;电阻元件正反电阻一样;二极管具有单向导电性,正向电阻很小反向电阻很大;电容器充电时有电流而稳定后电流为零,而欧姆表F内接有电源,因而刚开始给电容器充电时电流大电阻示数小,稳定后电流为零,电阻示数为无穷大.答案：C4.如图所示为多用电表的示意图，其中S、K、T为三个可调节的部件，现用此电表测量一阻值估计为几十欧的电阻.测量的某些操作步骤如下，请将操作步骤补充完整.A.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，则应调节可调部件_旋钮使指针
11、指零；B.将红、黑表笔分别插入_、_插孔；C.将选择开关K置于欧姆表的_挡，短接红、黑表笔，转动欧姆表_的旋钮，使指针指向欧姆表刻度的零位置.D.测量发现估计值不准，而将选择开关K置于欧姆挡的“100”挡，应重新调整_.解析：使用仪器测量前要调零，多用电表测电阻，先要进行电流调零（表笔断开电流为零，电阻为无限大），然后进行电阻调零（表笔短接电阻为0，电流最大）.通常“红”表示电势高，“黑”表示电势低，多用电表测电流、电压时，电流从红表笔进、黑表笔出，而作为欧姆表使用，红表笔恰好与内电源负极相连，保证电流从同一方向流进表头.欧姆挡每换一次挡位，都改变了内电路，必须重新调整调整欧姆零点的旋钮T.答
12、案：调整机械调零S“+”“-”1调整欧姆零点的T调整欧姆零点的T点评：近年高考实验题多为一小一大，小题不一定为仪器读数，大题也不一定为电学实验题.2007年高考理科综合全国卷，小题考查示波器大大出乎意料，叫“专家”大跌眼镜.5.一电学黑箱中有A、B、C三个接线柱，两个接线柱间最多只能接一个元件.黑箱内的元件是一只电阻和一只二极管.某同学用正确的操作方法利用多用电表的欧姆挡进行了6次测量，各次红、黑表笔的位置和测得的阻值如下表所示.可以判定：红表笔接ABBCAC黑表笔接BACBCA测得阻值（）100100100.1K160100K60（1）电阻接在_两点间，阻值为_.（2）二极管接在_两点间，正
13、极接在_点.答案：（1）AB 100 （2）AC A6.黑箱上有三个接线柱A、B、C如图所示,已知里面装的元件只有两个(可能的元件是电池、电阻或二极管),并且两个接线柱间最多只接一个元件,现测量结果如下:用直流电压挡测量A、B、C三点间均无电压.用欧姆挡测量,A、C间正、反接阻值不变.用欧姆挡测量,黑表笔接A点,红表笔接B点,有阻值;用欧姆挡测量,黑表笔接C点,红表笔接B点有阻值,阻值比第步测的大;反接阻值最大.画出箱内两个元件的接法.解析：用电压挡测无示数说明无电源;用欧姆表测AC间,正反不变说明为电阻;测AB间和BC间时调换时读数相差大说明有二极管在AB间和BC间,因AC已有电阻则二极管在AB间,由表笔与内部电源的接法可判断二极管极为A正B负.所以内部如右图所示.答案：如右图所示
