實驗十四用多用電表測量電學中的物理量1.多用電表測電壓、電流和電阻多用電表的認識和原理圖1.認識多用電表(1)上半部分為表盤,表盤上有電流、電壓、電阻等多種量程的刻度;下半部分為選擇開關(guān),它的四周刻有多種測量項目和量程。(2)其他:電阻表的歐姆調(diào)零旋鈕(使電表指針指在右端零歐姆處)、指針定位螺絲(使電表指針指在左端的“0”位置)、表筆的正、負插孔(紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“－”插孔)。2.原理圖用多用電表測電壓、電流和電阻使用前應(yīng)該調(diào)整指針定位螺絲,使指針指到零刻度。1.測電壓和電流按如圖甲所示的電路圖連好電路,將多用電表選擇開關(guān)置于直流電壓擋,測小燈泡兩端的電壓。紅表筆接電勢高的點。按如圖乙所示的電路圖連好電路,將選擇開關(guān)置于直流電流擋,測量通過小燈泡的電流。此時電流從紅色表筆流入電表。2.測電阻(1)根據(jù)被測電阻的估計阻值,選擇合適的擋位,把兩表筆短接,觀察指針是否指在電阻表的“0”刻度,若不指在電阻表的“0”刻度,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕,使指針指在電阻表的“0”刻度處。(2)將被測電阻接在兩表筆之間,待指針穩(wěn)定后讀數(shù)。(3)讀出指針在刻度盤上所指的數(shù)值,用讀數(shù)乘以所選擋位的倍率,即得測量結(jié)果。(4)測量完畢,將選擇開關(guān)置于交流電壓最高擋或“OFF”擋。注意事項(1)紅表筆插入“+”插孔,黑表筆插入“－”插孔,注意電流的實際方向應(yīng)為“紅入”“黑出”。(2)區(qū)分“機械零點”與“歐姆零點”。機械零點是表盤刻度左側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是表盤下邊中間的指針定位螺絲;歐姆零點是指刻度盤右側(cè)的“0”位置,調(diào)整的是歐姆調(diào)零旋鈕。(3)電阻表讀數(shù)時注意乘以相應(yīng)擋位的倍率。(4)使用多用電表時,手不能接觸表筆的金屬桿。(5)測量電阻時待測電阻要與其他元件和電源斷開,否則不但影響測量結(jié)果,甚至可能損壞電表。(6)測電阻時每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零。2.多用電表電阻擋工作原理(1)原理及特點電路圖I與Rx的對應(yīng)關(guān)系相當于待測電阻Rx=0,調(diào)節(jié)R使I=Ig=ERg+r+R,此時指針指在Ig處(RΩ=R相當于待測電阻Rx=∞,此時I=0,指針不偏轉(zhuǎn)待測電阻為Rx,則I=ERΩ+Rx,指針指到某確定位置,此時有Rx=刻度特點表頭電流滿偏Ig處,對應(yīng)電阻表零刻度(最右側(cè))表頭電流I=0處,對應(yīng)電阻表∞刻度(最左側(cè))表頭電流I與電阻Rx一一對應(yīng),但不是線性關(guān)系,表盤刻度不均勻(2)注意:①黑表筆與電源的正極連接,紅表筆與電源的負極連接,電流方向為“紅進黑出”。②當多用電表指針指在中央時,有Ig2=ERΩ+R中,知中值電阻3.用多用電表測二極管的正、反向電阻(1)認識二極管:晶體二極管由半導體材料制成,它的符號如圖所示,左端為正極,右端為負極。特點:當給二極管加正向電壓時電阻很小,當給二極管加反向電壓時電阻很大。(2)用電阻擋判斷二極管的正、負極將多用電表電阻擋調(diào)零之后,若多用電表指針偏角很大,則黑表筆接觸二極管的正極,紅表筆接觸二極管的負極(如圖甲);若多用電表指針偏角很小,則黑表筆接觸二極管的負極,紅表筆接觸二極管的正極(如圖乙)。4.用多用電表探測黑箱內(nèi)的電學元件元件應(yīng)用擋位現(xiàn)象電源電壓擋兩接線柱正、反接時均無示數(shù),說明無電源定值電阻電阻擋兩接線柱正、反接時示數(shù)相同二極管電阻擋正接時示數(shù)很小,反接時示數(shù)很大考點一教材原型實驗角度多用電表電阻擋的原理例1(2025·河北承德模擬)某同學用普通的干電池(電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r=2Ω)、直流電流表(量程Ig=1mA,內(nèi)阻Rg=350Ω)、定值電阻R1=1000Ω和電阻箱R2、R3等組裝成一個簡單的電阻表,電路如圖所示,通過控制開關(guān)S和調(diào)節(jié)電阻箱,可使電阻表具有“×10”和“×100”兩種倍率。(1)圖中的a端應(yīng)與(選填“紅”或“黑”)表筆連接。

(2)當開關(guān)S斷開時,將兩表筆短接,調(diào)節(jié)電阻箱R2,使電流表達到滿偏,此時R2=Ω,電阻表的倍率是(選填“×10”或“×100”)。

(3)閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)電阻箱R3,當R3=Ω時,將紅、黑表筆短接,調(diào)節(jié)電阻箱R2使電流表再次滿偏,此時就改裝成了另一倍率的電阻表。

答案(1)黑(2)148×100(3)150解析(1)由“紅進黑出”可知,a端應(yīng)與黑表筆連接。(2)由閉合電路的歐姆定律得E=Ig(r+Rg+R1+R2),上式代入數(shù)據(jù)解得R2=148Ω,開關(guān)S斷開與閉合時相比內(nèi)阻大,即中值電阻大,所以開關(guān)S斷開時電阻表的倍率是“×100”。(3)設(shè)開關(guān)S閉合時電阻箱R2的電阻變?yōu)镽2',開關(guān)S斷開時電阻表的倍率是“×100”,電阻表的內(nèi)阻大小為r+Rg+R1+R2=1500Ω,因為開關(guān)S閉合時電阻表的倍率是“×10”,而電阻表的中值電阻等于電阻表的內(nèi)阻,所以此種情況電阻表的內(nèi)阻為150Ω。由閉合電路歐姆定律得E－Ig(Rg+R1)=Ig+Ig(Rg+R1)R3(R2'+r),r+R2'角度用多用電表測電阻例2(2025·廣東惠州模擬)某同學想利用多用電表電阻擋測量電壓表內(nèi)阻,所選用電壓表有3V和15V兩個量程。(1)測量電壓表3V量程的內(nèi)阻:①先對多用電表進行機械調(diào)零,再將選擇開關(guān)旋至電阻擋“×100”倍率處,短接兩表筆,進行,測量時,電壓表的“－”極連接多用電表的(選填“紅表筆”或“黑表筆”);

②測量時電阻表的指針如圖甲,則電壓表3V量程的內(nèi)阻為Ω。

(2)電壓表15V量程和3V量程由同一個表頭改裝的,則可推算出15V量程的內(nèi)阻等于Ω。

(3)若該多用電表電阻擋可選用電動勢為“1.5V”或“9V”兩個規(guī)格的干電池,根據(jù)圖甲、乙中電阻表盤及電壓表示數(shù),可以推斷選擇“×100”倍率時所用干電池電動勢為V。

答案(1)①歐姆調(diào)零紅表筆②3000(2)15000(3)1.5解析(1)①先對多用電表進行機械調(diào)零,再將選擇開關(guān)旋至電阻擋“×100”倍率處,短接兩表筆,進行歐姆調(diào)零。測量時,電阻表的黑表筆接電源的正極,則電壓表的“－”極連接多用電表的紅表筆。②電壓表3V量程的內(nèi)阻為RV=30×100Ω=3000Ω。(2)由串聯(lián)分壓有U1U15V量程的內(nèi)阻R=U2RVU1=15×30003(3)選擇“×100”倍率時所用干電池電動勢為E=U+URVR中=1.00V+1.003000×1500V=1.5角度用多用電表測量二極管的正反向電阻例3(2025·陜西安康模擬)某同學用多用電表測量一個二極管的正向電阻,實驗過程如下。(1)先進行機械調(diào)零,再把選擇開關(guān)旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”擋位,然后進行。

(2)測量時,紅表筆接到如圖甲所示的二極管的(選填“a”或“b”)端,黑表筆接到另一端,表盤示數(shù)如圖乙所示。

(3)再次換用(選填“×1”或“×100”)擋位后,進行正確操作,測量結(jié)果如圖丙所示,則該二極管的正向電阻為Ω,整理器材,結(jié)束實驗。

答案(1)歐姆調(diào)零(2)b(3)×119解析(1)先進行機械調(diào)零,選擋后,進行歐姆調(diào)零。(2)由題圖乙可知所測的是二極管的正向電阻,電流從紅表筆流入多用電表,故紅表筆應(yīng)接二極管的b端,黑表筆接另一端。(3)表盤指針偏轉(zhuǎn)角度過大,說明電阻較小,應(yīng)換用更小的“×1”擋位,由題圖丙可知,該二極管的正向電阻為19×1Ω=19Ω。角度探測黑箱內(nèi)的電學元件例4“黑箱”表面有a、b、c三個接線柱,盒內(nèi)總共有兩個電學元件,每兩個接線柱之間只可能連接一個元件。為了探明盒內(nèi)元件的種類及連接方式,某位同學用多用電表進行了如下探測:第一步:用電壓擋對任意兩接線柱正、反向測量,指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn);第二步:用電阻“×100Ω”擋對任意兩個接線柱正、反向測量,指針偏轉(zhuǎn)情況如圖所示。(1)第一步測量結(jié)果表明盒內(nèi)不存在。

(2)圖2標出了圖1甲和乙中電阻表指針所處的位置,其對應(yīng)的阻值是Ω;圖3標出了圖1丙中電阻表指針所指的位置,其對應(yīng)的阻值是Ω。

(3)請在圖4的接線柱間,用電路圖符號畫出盒內(nèi)的元件及連接情況。答案(1)電源(2)1200500(3)見解析圖解析(1)使用電壓擋進行測量,目的是看盒內(nèi)是否有電源,由于指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn),因此盒內(nèi)不存在電源。(2)電阻表讀數(shù)時注意其零刻度在右側(cè),讀出數(shù)據(jù)然后乘擋位倍率即為所測電阻阻值。所以題圖2讀數(shù)為12×100Ω=1200Ω,題圖3讀數(shù)為5×100Ω=500Ω。(3)使用電阻擋進行測量時,注意黑表筆是和內(nèi)部電源的正極相連的,觀察題圖1中的甲、乙可知,在測量b、c之間的電阻時,對兩個接線柱進行正反測量,其阻值相同,說明b、c之間接有一個定值電阻;觀察題圖1中的丙、丁可知,在測量a、c之間電阻時,黑表筆接c時電阻較小,接a時電阻很大,說明a、c之間有二極管,而且c應(yīng)該接二極管的正極;觀察題圖1中的戊可知,黑表筆接b時電阻比丙中黑表筆接c時電阻大,說明了a、c、b之間串聯(lián)了二極管和電阻兩個元件,由題圖1中的己可知,a、b之間電阻無窮大,故盒內(nèi)元件的連接如圖所示?？键c二用多用電表探測電路故障1.斷路故障的檢測方法(1)用直流電壓擋將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)不為零,說明電源良好,若電壓表示數(shù)為零,說明電源損壞。(2)用直流電流擋將電流表串聯(lián)在電路中,若電流表的示數(shù)為零,則說明與電流表串聯(lián)的部分電路斷路。(3)用電阻擋檢測將各元件與電源斷開,然后接到紅、黑表筆間,若有阻值說明元件完好,若電阻無窮大說明此元件斷路。2.短路故障的檢測方法(1)將電壓表與電源并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,說明電源被短路;若電壓表示數(shù)不為零,則外電路的部分電路不被短路或不完全被短路。(2)用電流表檢測,若串聯(lián)在電路中的電流表示數(shù)不為零,故障應(yīng)是短路。例5在如圖甲所示的電路中,四節(jié)干電池串聯(lián),小燈泡A、B的規(guī)格均為“3.8V0.3A”。合上開關(guān)S后,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,A、B燈都不亮。(1)用多用電表的直流電壓擋檢查故障:①選擇開關(guān)置于下列量程的直流電壓擋較為合適(用字母序號表示)。

A.2.5V B.10V C.50V D.250V②測得c、d間電壓約為5.8V,e、f間電壓為0,則故障是。

A.A燈絲斷開 B.B燈絲斷開 C.d、e間連線斷開 D.B燈短路(2)接著用電阻表的“×1”擋測電阻,電阻表已完成“歐姆調(diào)零”①測試前,一定要將電路中的開關(guān)S。

②測c、d間和e、f間電阻時,某次測量結(jié)果如圖乙所示,讀數(shù)為Ω,此時測量的是間的電阻,根據(jù)小燈泡的規(guī)格計算出的電阻為Ω,它不等于測量值,原因是。

答案(1)①B②A(2)①斷開②6e、f12.7溫度高時燈絲電阻率大,計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下燈絲的電阻)解析(1)①因為電源的電動勢大約為6V,要使電壓擋選擇的量程安全以及準確,則選擇開關(guān)應(yīng)置于“10V”直流電壓擋,故B正確。②測得c、d間電壓約為5.8V,接近電源電動勢,e、f間電壓為0,可知燈泡A斷路,故A正確。(2)①用電阻表測量電阻時,開關(guān)應(yīng)斷開,使得待測電阻與電源不相連。②電阻表的讀數(shù)為6×1Ω=6Ω,因為c、d間斷路,所以此時測量的是e、f間的電阻。根據(jù)R=UI得,小燈泡正常發(fā)光時的電阻為R=3.80.3Ω≈12.7Ω。它不等于測量值,原因是溫度高時燈絲電阻率大,計算出的電阻是燈絲溫度高時的電阻(或測量出的電阻是常溫下燈絲的電阻)限時作業(yè)(限時:40分鐘)1.(2025·陜西銅川模擬)實驗小組利用現(xiàn)有儀器組裝簡易多用電表,設(shè)計電路圖如圖所示,實驗室提供以下儀器。A.微安表G(Ig=200μA,Rg=100Ω)B.定值電阻R1=10049C.定值電阻R2=48ΩD.滑動變阻器R3(最大阻值為1000Ω)E.滑動變阻器R4(最大阻值為200Ω)F.干電池一節(jié)(電動勢E=1.5V,內(nèi)阻r=1Ω)G.轉(zhuǎn)向開關(guān)一個,紅、黑表筆各一支(1)電路圖中紅表筆應(yīng)和(選填“a”或“b”)端相連,黑表筆應(yīng)和另一端相連。

(2)改裝成的電流表中央刻度處電流應(yīng)為mA;改裝成的電壓表中央刻度處電壓應(yīng)為V。

(3)組裝成電阻表時,滑動變阻器R應(yīng)選(選填“R3”或“R4”);對應(yīng)電阻表中央刻度處電阻應(yīng)為Ω。

(4)組裝完成后若換用一節(jié)舊的干電池(電動勢下降,內(nèi)阻增大),仍能進行歐姆調(diào)零,用此電阻表測電阻時,其測量值(選填“大于”“小于”或“等于”)真實值。

答案(1)a(2)50.25(3)R4150(4)大于解析(1)根據(jù)“紅進黑出”可知紅表筆應(yīng)接a端。(2)轉(zhuǎn)向開關(guān)接“1”時為電流表,其量程IA=Ig+IgRgR1=10mA,則電流表中央刻度應(yīng)為5mA。電流表內(nèi)阻RA=RgR1Rg+R1=2Ω。當轉(zhuǎn)向開關(guān)接“2”為電壓表,其量程U=IA(R(3)電壓表內(nèi)阻RV=RA+R2=50Ω,歐姆調(diào)零時IA=ERV+R+r=ERΩ,得RΩ=150Ω,R當接外電阻Rx時,有IA=ERx+RΩ,當I=IA2,則Rx=(4)電阻表換用一節(jié)舊電池,其電動勢E減小,由I=ERx+RΩ可知I減小2.(2025·安徽安慶一中月考)小明同學準備練習用多用電表的使用,他找老師借來多用電表,如圖甲所示。請你幫小明完成實驗步驟:(1)步驟1:調(diào)零(選填“機械”或“歐姆”),調(diào)節(jié)的是(選填“1”“2”或“3”)旋鈕。

(2)步驟2:選擇合適倍率:將選擇開關(guān)旋至電阻擋“×10”擋,紅、黑表筆短接后,調(diào)節(jié)(選填“1”或“2”或“3”)進行調(diào)零。

(3)步驟3:接入待測電阻,發(fā)現(xiàn)指針位置如圖乙所示,接下來的操作步驟。

A.換“×100Ω”擋,紅、黑表筆短接,進行歐姆調(diào)零,再接入待測電阻進行測量B.換“×1Ω”擋,紅、黑表筆短接,進行歐姆調(diào)零,再接入待測電阻進行測量C.換“×1Ω”擋,接入待測電阻進行測量(4)步驟4:讀數(shù),指針示數(shù)如圖丙所示,則未知電阻的阻值為。

答案(1)機械1(2)2(3)A(4)2200Ω解析(1)步驟1:機械調(diào)零,調(diào)節(jié)機械調(diào)零旋鈕1。(2)步驟2:選擇合適倍率:將選擇開關(guān)旋至電阻擋“×10”擋,紅、黑表筆短接后,調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕2進行調(diào)零。(3)接入待測電阻,發(fā)現(xiàn)指針位置如題圖乙所示,說明待測電阻阻值偏大,應(yīng)換更大的擋位,所以接下來的操作步驟為換“×100”擋,紅、黑表筆短接,進行歐姆調(diào)零,再接入待測電阻進行測量,故A正確。(4)未知電阻的阻值為R=22×100Ω=2200Ω。3.(2025·北京市十一學校模擬)某實驗小組在實驗室練習使用多用電表測電阻:(1)多用電表表盤如圖甲所示,某同學在完成機械調(diào)零后,準備測電阻,他進行如下操作,請幫助他完成以下實驗步驟:①將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置。②將紅、黑表筆短接,旋動(選填“S”或“T”),使指針對準電阻擋的刻線(選填“0”或“∞”)。

③將兩表筆分別與待測電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小,如圖乙中虛線所示,則應(yīng)將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×”的位置(選填“1”或“100”)。

(2)該同學在做好正確操作后,表盤指針如圖乙所示,則該電阻阻值為Ω。

(3)圖丙是該實驗小組繪制的多用電表內(nèi)部電路圖,圖中E是電池;R1、R2、R3、R4和R5是定值電阻,R6是可變電阻;表頭的滿偏電流為250μA,內(nèi)阻為480Ω。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān),A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位:電阻“×100”擋、直流電壓1V擋、直流電壓5V擋、直流電流1mA擋和直流電流2.5mA擋。根據(jù)上述條件可得:R1+R2=Ω,R4=Ω。

答案(1)②T0③100(2)1900(3)160880解析(1)②將紅、黑表筆短接,旋動歐姆調(diào)零旋鈕T,使指針對準電阻擋的0刻線。③將兩表筆分別與待測電阻相接,發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)角度過小,說明倍率擋選擇過低,則應(yīng)將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置。(2)該電阻阻值為19×100Ω=1900Ω。(3)當接1時為2.5mA擋,接2時為1mA擋,則接2時有Igrg=(I2－Ig)(R1+R2)解得R1+R2=160Ω此時電流表內(nèi)阻r=480×160480+160Ω=120當接4時為直流電壓1V擋,則U=I2(r+R4)解得R4=880Ω。4.(2025·浙江稽陽聯(lián)誼學校聯(lián)考)某同學用多用電表的電阻擋來測量雙量程電壓表3V擋的內(nèi)阻,如圖甲所示。(1)先將選擇開關(guān)旋至倍率“×100”擋,紅、黑表筆短接,正確歐姆調(diào)零后進行測量,則黑表筆應(yīng)接電壓表的接線柱(選填“—”或“3V”),測量結(jié)果如圖乙所示,電壓表的電阻約為Ω。

(2)在本次測量中,關(guān)于電壓表的讀數(shù),下列說法正確的是。

A.電壓表有讀數(shù),讀數(shù)等于電阻表內(nèi)電源的電動勢B.電壓表有讀數(shù),讀數(shù)小于電阻表內(nèi)電源的電動勢C.用電阻擋的同一擋位來正確測量該電壓表15V擋的電阻時,測得的電阻值大于該電壓表3V擋的電阻D.用電阻擋的同一擋位來正確測量該電壓表15V擋的電阻時,電壓表指針也偏轉(zhuǎn),但偏轉(zhuǎn)角度比測3V擋電阻時的偏轉(zhuǎn)角度要大答案(1)3V2200(2)BC解析(1)先將選擇開關(guān)旋至倍率“×100”擋,紅、黑表筆短接,正確歐姆調(diào)零后進行測量,為保證電流從紅表筆流入多用電表,則黑表筆應(yīng)接電壓表的3V接線柱。電壓表的電阻約為RV=22×100Ω=2200Ω。(2)電路構(gòu)成閉合回路,則電壓表有讀數(shù),電壓值為電壓表兩端的電壓,由于多用電表電阻擋的內(nèi)阻不為零,內(nèi)阻兩端的電壓不為零,可知電壓表讀數(shù)