1、实验十一 练习使用多用电表 实验基础核心探究实验基础解读实验萃取精华注意事项 1.多用电表使用注意事项(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 指针指中值附近较准,否则换挡.每换一挡必须重新欧姆调零.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.2.电路故障检测注意事项 将多用电表拨到直流电压挡作为电压表使用.在电源完好时,将电压表与外电路的各部分电路并联.若电压表示数等于电源电动势,则说明该部分电路中有断点.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、.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.核心探究通法悟道拓宽思路探究点一 基础性实验【典例1】(2018北京朝阳区一练)在“多用电表的使用”实验中,(1)如图 1所示,为一正在测量中的多用电表表盘.如果用电阻挡“100”测量,则读数为 ;如果用“直流5 V”挡测量,则读数为 V.解析:(1)多用电表测电阻时不需要估读,选取最上端的欧姆表刻度,根据挡位可知阻值为6102,测电压时,由于精度为0.1 V,需要估读一位,根据量程“50”的刻度可知电压为3.60 V.答案:
3、(1)6102 3.60(2)甲同学利用多用电表测量电阻.他用电阻挡“100”测量时发现指针偏转角度过小,为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,操作顺序为 (填写选项前的字母).A.将选择开关旋转到电阻挡“1 k”的位置 B.将选择开关旋转到电阻挡“10”的位置 C.将两表笔分别与被测电阻的两根引线相接完成测量 D.将两表笔短接,调节欧姆调零旋钮使指针指向“0 ”解析:(2)欧姆挡测电阻时指针偏转角度过小是由于挡位过小,需选取大挡位,进行欧姆调零后再测阻值,操作顺序为ADC.答案:(2)ADC(不可以改变顺序)(3)乙同学利用多用电表测量图示电路中小灯泡正常工作时的有关物理
4、量.以下操作正确的是 .A.将选择开关旋转到合适的电压挡,闭合开关,利用图2 的电路测量小灯泡两端的电压 B.将选择开关旋转到合适的电阻挡,闭合开关,利用图2 的电路测量小灯泡的电阻 C.将选择开关旋转到合适的电流挡,闭合开关,利用图3 的电路测量通过小灯泡的电流 D.将选择开关旋转到合适的电流挡,把图3 中红、黑表笔接入电路的位置互换,闭合开关,测量通过小灯泡的电流 答案:(3)AC(可以改变顺序)解析:(3)多用电表一定是红表笔电流流入,黑表笔电流流出,图2 是测电压,测电阻应断开开关,选项A正确,B错误;图3是测电流,表笔位置正确,选项C正确,D错误.(4)丙同学利用多用电表探测图4 所
5、示黑箱时发现:用直流电压挡测量,E,G 两点间和F,G 两点间均有电压,E,F 两点间无电压;用电阻挡测量,黑表笔接E 点,红表笔接F 点,阻值很小,但反接阻值很大.那么该黑箱内元件的接法可能是图5中的 .答案:(4)B 解析:(4)根据测黑箱电压结果可知,电源一定在G的支端;根据测黑箱电阻结果可知,E,F之间是二极管,二极管的通电电流方向为E到F,选项B正确.答案:(5)1.0 3.0 解析:(5)由题意可知各电阻R1=RA=0.4,R2=2.8,接线柱 1,2 接入电路时,原电流表改装为2倍量程的电流表,最大测量电流是1.0 A;接线柱1,3 接入电路时,原电流表改装为 15 倍量程的电压
6、表,总电阻 R=3.0,最大测量电压为3.0 V.(5)丁同学选择开关旋转到“直流500 mA”挡作为电流表A,设计了如图6 所示的电路,已知电流表内阻RA=0.4 ,R1=RA,R2=7RA.若将接线柱 1,2 接入电路时,最大可以测量的电流为 A;若将接线柱1,3 接入电路时,最大可以测量的电压为 V.方法技巧 欧姆表倍率选取技巧 在不知道待测电阻的估计值时,应先从小倍率开始,熟记“小倍率小角度偏,大倍率大角度偏”(因为欧姆挡的刻度盘上越靠左读数越大,且测量前指针指在左侧“”处).题组冲关 1.(2017全国卷,23)图(a)为某同学组装完成的简易多用电表的电路图.图中E是电池;R1,R2
7、,R3,R4和R5是固定电阻,R6是可变电阻;表头 的满偏电流为 250 A,内阻为480.虚线方框内为换挡开关,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.解析:(1)黑表笔接欧姆表内电源的正极,故A端与黑色表笔相连接.(2)R6与电源串联,作为欧姆表的欧姆调零电阻,选项B正确.答案:(1)黑(2)B(1)图(a)中的A端与 (填“红”或“黑”)色表笔相连接.(2)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
8、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(3)根据题给条件可得R1+R2=,R4=.答案:(3)160 880 解析:(3)当 B 端接 2 时为 1 mA 量程电流挡,由电流表原理得 R1+R2=gg1gI RII=636250 104801 10250 10=160.当 B 端接 4 时为 1 V 直流电压挡,由电压表原理得 R4=gUUI=631 480 250 101 10=880,(4)某次测量时该多用电表指针位置如图(b)所示.若此时B端是与“1”相连的,则多用电表读数为 ;若此时B
9、端是与“3”相连的,则读数为 ;若此时B端是与“5”相连的,则读数为 .(结果均保留3位有效数字)答案:(4)1.47 mA 11.0102 2.95 V 解析:(4)当B端接1时为2.5 mA,电流挡电表读数为1.47 mA,当B端接3时为欧姆挡,读数为11.0102,当B端接5时为5 V直流电压挡,读数为2.95 V.2.某同学想通过一个多用电表的欧姆挡直接测量某电压表(量程为10 V)的内阻(大约几十千欧),该多用电表刻度盘上电阻刻度的中间值为30.(1)欧姆挡的选择开关拨至 (选填“1k”或“100”)挡,先将红、黑表笔短接调零后,选用图中 (选填“A”或“B”)方式连接.答案:(1)
10、1k A 解析:(1)用多用电表测电阻时,应让指针指在中间刻度附近,因而应选“1 k”挡.多用电表测电阻时,需要用其内部电源,黑表笔接内部电源的正极,电压表的两接线柱中,“+”接线柱应接高电势端,因而A电路的连接方式正确.(2)如图(甲)所示,该同学读出欧姆表的读数为 ;如图(乙)所示,电压表的读数为 V,欧姆表电池的电动势为 V.答案:(2)4104 5.0 8.75 解析:(2)题图(甲)中欧姆表的读数为401 k=40 k.由题意可知,欧姆表1 k挡时的内阻,r=30 k.题图(乙)中电压表的读数为5.0 V.由闭合 电 路 的 欧 姆 定 律 知 欧 姆 表 中 电 池 的 电 动 势
11、 E=U+Ir=U+r=5.0 V+30103 V=8.75 V.UR35.040 103.如图是一个多用电表欧姆挡内部电路示意图.电流表满偏电流为0.5 mA、内阻为10 ;电池电动势为1.5 V、内阻为1 ;变阻器阻值为05 000 .(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V标定的,当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 时仍可调零.调零后R0阻值将变 (选填“大”或“小”);若测得某电阻阻值为300 .则这个电阻的真实值是 .解析:(1)电池的电动势减小、内阻增大时,要使表头的示数仍为原来的大小,则 R0应该变小;若用电动势为1.45 V的电池测得某电阻的阻值是300,则
12、调零时,满足0.5 mA=01.45V104R,则当指针指到 300 时,电路中的电流 I=01.45V104xRR ;当电池的电动势为 1.5 V,没有降低时,调零时仍有 0.5 mA=01.5V101R ,则当指针指到 300 时,其电流仍为 I,且 I=01.5V101 300R ,联立以上式子,解得 Rx=290.答案:(1)小 290 答案:(2)准确(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果 (选填“偏大”“偏小”或“准确”).解析:(2)若电池的内阻变大,测量时可以通过调节变阻器来弥补,欧姆表内阻不变,故测量的结果仍是准确的.
13、探究点二 创新性实验 高考创新实验例析【典例2】(2013全国卷,23)某学生实验小组利用图(a)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:里程5 V,内阻十几千欧;滑动变阻器:最大阻值5 k;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(a)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.核心点拨 图(a)中当滑动变阻器接入电阻为零时,电压表示数相对多用电表相当于路端电压.解析:(1)使用多用电表欧姆挡时,首先应将两表笔短接进行欧姆调零.(2)无论
14、多用电表测哪类物理量,电流必从红表笔流入、黑表笔流出,欧姆挡中黑表笔接内部电源正极,红表笔接负极,因此红表笔应接“1”.答案:(1)短接(2)1(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(b)所示,这时电压表的示数如图(c)所示.多用电表和电压表的读数分别为 k 和 V.解析:(3)从图(b)可以看出指针指向欧姆挡15.0位置,电阻挡为“1 k”,故读数为15.0 k;由于电压表量程为5 V,指针所指位置为3.60,故读数为3.60 V.答案:(3)15.0 3.60 (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 k 和4.00
15、V.从测量数据可知,电压表的内阻为 k.答案:(4)12.0 解析:(4)当滑动变阻器连入电路中的电阻为零时,多用电表读数即为电压表内阻,所以电压表内阻为12.0 k.(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(d)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 k.答案:(5)9.00 15.0 解析:(5)设多用电表内电池的电动势为 E、多用电表内阻为 R,由(3)、(4)问可得15.0kER=3.60V12.0k,12.0kER=4.00V12.0k,两式联立解得 E=9.00
16、 V,R=15.0 k.【创新/改进点分析】考查方式的创新拓展:利用欧姆表示数、电压表示数求解电表内部电池的电动势和内部总电阻.【典例3】(2011全国卷,23)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 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(甲)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 (选填“红”或“黑”)色.答
17、案:(1)黑 解析:(1)根据所用电器“红进黑出”的一般原则,对多用电表有,电流从红表笔进入多用电表,电流从黑表笔流出多用电表,由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极,电流经过多用电表从a表笔流出,故a表笔为多用电表的黑表笔.(2)若适当调节电阻箱后,图(甲)中多用电表示数如图(乙)所示,电流表与电阻箱的示数分别如图(丙)中(a),(b)所示,则多用电表的读数为 ,电流表的读数为 mA,电阻箱的读数为 .解析:(2)欧姆表读数为R=14;电流表读数为I=53.0 mA;电阻箱读数为4 1+60.1=4.6.答案:(2)14.0 53.0 4.6 (3)欧姆表刻度上中间刻度值为15,计算得到多用
18、电表内电池的电动势 为 V(保留3位有效数字).(4)若将两表笔短接,流过多用电表的电流为 mA(保留3位有效数字).解析:(3)欧姆表的内阻r=R中=15,由欧姆定律得 E=I(R+r)1.54 V.(4)两表笔短接,则I0=103 mA.答案:(3)1.54(4)103 Er【创新/改进点分析】考查方式的创新拓展:利用多用电表读数,电流表读数测多用电表内电池的电动势.模拟创新实验冲关 1.(2017福建漳州期末)在物理课外活动中,刘聪同学制作了一个简单的多用电表,图(甲)为电表的电路原理图.已知选用的电流表内阻Rg=10 、满偏电流Ig=10 mA,当选择开关接3时为量程250 V的电压表
19、.该多用电表表盘如图(乙)所示,下排刻度均匀,C为上排刻度线的中间刻度,由于粗心上排刻度线对应数值没有标出.(1)若指针指在图(乙)所示位置,选择开关接1时其读数为 ;选择开关接3时其读数为 .解析:(1)选择开关接1时测电流,多用电表为量程是10 mA的电流表,其分度值为0.2 mA,示数为6.9 mA;选择开关接3时测电压,多用电表为量程250 V的电压表,其分度值为5 V,其示数为175 V.答案:(1)6.9 mA 175 V(2)为了测该多用电表欧姆挡的电阻和表内电源的电动势,刘聪同学在实验室找到了一个电阻箱,设计了如下实验:将选择开关接2,红、黑表笔短接,调节R1的阻值使电表指针满
20、偏;将多用电表红、黑表笔与电阻箱相连,调节电阻箱使多用电表指针指在C处,此时电阻箱如图(丙)所示,则C处刻度应为 .计算得到多用电表内电池的电动势为 V.(保留2位有效数字)解析:(2)由图所示电阻箱可知,电阻箱示数为01 000+1100+5 10+01=150,指针指在C处时,电流表示数为5 mA=0.005 A,C处电阻为中值电阻,则电表内阻为150,电池电动势E=I2R=0.005150 2 V=1.5 V.答案:(2)150 1.5(3)调零后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,若指针指在图(乙)所示位置,则待测电阻的阻值为 .(保留2位有效数字)解析:(3)根据第(1)问可知,调零
21、后将电表红、黑表笔与某一待测电阻相连,此时电路中的电流值为6.9 mA,而表内电池的电动势为E=1.5 V,表内总电阻为150,由 I=xERR内,得 Rx67,所以待测电阻的阻值为 67.答案:(3)67【创新/改进点分析】数据处理的创新改进:利用中值电阻求解欧姆表内部电源的电动势.2.(2018四川成都模拟)(1)在练习使用多用电表时,某同学将选择开关拨至“10”挡时,欧姆表的内部结构可简化为图(甲)中虚线框内的电路,欧姆表已经进行了必要的调零.该同学想用一个电阻箱Rx 较精确地测出该电路中电源的电动势E和该倍率下完成调零后欧姆表的内阻R内(即Rg+R0+r),他的操作步骤是:a.将欧姆表
22、与电阻箱Rx连成图(甲)所示的闭合电路;b.改变电阻箱阻值,记下电阻箱示数Rx和对应的电流表G的示数I;c.将记录的各组Rx,I的数据描点在(乙)图中,得到 -Rx图线;d.由(乙)图所作 -Rx图线,求出电源电动势E和欧姆表内阻R内.1I1I图(甲)中,a表笔的颜色是 (选填“红”或“黑”),电源电动势E为 V,欧姆表内阻R内为 ,电流表G的量程是 mA.解析:(1)由图(甲)所示可知,a 与电源正极相连,则 a 表笔是黑色的.由图(甲)所示,在闭合电路中,电源电动势 E=I(Rg+R0+r+Rx),1I=1ERx+g0RRrE,由图(乙)所示图像可知,图像纵轴截距 b=g0RRrE=20,
23、图像斜率 k=1E=1xIR=70 20400=0.125,解得E=8 V,内阻 R 内=Rg+R0+r=160,电流表 G 的满偏电流 Ig=ER内=8160A=0.05 A=50 mA,则电流表量程为 50 mA.答案:(1)黑 8 160 50 解析:(2)将图(甲)中电流表G与一个定值电阻并联,组成一个新的欧姆表(表盘刻度不变),欧姆表内阻减小,新欧姆表的倍率较改装前欧姆表的倍率变小.答案:(2)变小(2)若该同学将图(甲)中电流表G并联一个定值电阻,组成一个新的欧姆表(表盘刻度不变),新欧姆表的倍率较改装前欧姆表的倍率 (选填“变大”“变小”或“相同”).【创新/改进点分析】数据处理的创新改进:利用 -R图像的斜率与截距求电动势和欧姆表内阻.1I