實驗十四用多用電表測量電學(xué)中的物理量學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解多用電表的構(gòu)造和工作原理。2.會用多用電表測量電壓、電流。3.測量定值電阻和判斷二極管的正、負極。4.會用多用電表進行簡單的電路故障分析。1.認(rèn)識多用電表(1)多用電表可以用來測量電流、電壓、電阻等，并且每一種測量項目都有幾個量程。(2)外形如圖所示: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)，它的四周刻有各種測量項目和量程。多用電表面板上還有:歐姆表的歐姆調(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.用多用電表測量小燈泡的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。3.用多用電表測定值電阻的阻值(1)原理電路圖I與Rx的對應(yīng)關(guān)系相當(dāng)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(dāng)于待測電阻Rx＝∞，此時I＝0，指針不偏轉(zhuǎn)待測電阻為Rx，I＝ERΩ＋Rx，指針指到某確定位置，此時Rx刻度特點表頭電流滿偏Ig處，對應(yīng)歐姆表零刻度(最右側(cè))表頭電流I＝0處，對應(yīng)歐姆表∞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(dāng)多用電表指針指在表盤的中央時，有Ig2＝ERΩ＋R(3)測量步驟①估測待測電阻阻值，選擇合適的量程。②歐姆調(diào)零。③將被測電阻接在紅、黑表筆之間。④讀數(shù):指針示數(shù)乘以倍率。⑤使用完畢:選擇開關(guān)置于“OFF”擋，長期不用應(yīng)取出電池。(4)注意事項①表內(nèi)電源正極接黑表筆，負極接紅表筆，但是紅表筆插入“＋”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歐姆表讀數(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測量電阻時，每換一次擋必須重新歐姆調(diào)零。4.用多用電表測二極管的正、反向電阻(1)認(rèn)識二極管:晶體二極管由半導(dǎo)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(dāng)給二極管加正向電壓時電阻很小，當(dāng)給二極管加反向電壓時電阻很大。(2)用歐姆擋判斷二極管的正、負極將多用電表歐姆擋調(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)。5.用多用電表探測黑箱內(nèi)的電學(xué)元件判斷目的應(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)，說明無電源電阻歐姆擋兩接線柱正、反接時示數(shù)相同二極管歐姆擋正接時示數(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的使用與讀數(shù)例1(1)用如圖所示的多用電表測量電阻，要用到選擇開關(guān)K和兩個部件S、T。①請將以下測量步驟補充完整:a.旋動部件，使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻線。

b.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×100”的位置。c.將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件，使指針對準(zhǔn)電阻的(填“0刻線”或“∞刻線”)。

②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。為了得到比較準(zhǔn)確的測量結(jié)果，請從下列選項中挑出合理的步驟，并按的順序進行操作，再完成讀數(shù)測量。

A.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1k”的位置B.將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×10”的位置C.將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接D.將兩表筆短接，旋動合適部件，對電表進行校準(zhǔn)(2)如圖為表頭改裝歐姆表的原理示意圖。表頭的量程為Ig＝300μA，內(nèi)阻為Rg＝500Ω，電源電動勢E＝3V，內(nèi)阻為r＝2.0Ω，R為變阻器，最大阻值為10kΩ。①由上述條件可知，改裝后該表盤的正中央所標(biāo)記的待測電阻阻值應(yīng)為Ω，若該表盤正中央刻線標(biāo)記數(shù)字為10Ω，則按上述方式直接改裝得到的應(yīng)是該歐姆表的擋(選填“×1k”“×100”“×10”或“×1”)。

②若通過改變歐姆表內(nèi)部電源的電動勢來更換擋位，則要得到“×10”擋，需將電源電動勢調(diào)整至V。

③此歐姆表使用一段時間后，電源內(nèi)阻明顯增大，電動勢不變，但仍可進行歐姆調(diào)零。此時用歐姆表測電阻，將會導(dǎo)致測量值(選填“偏大”“偏小”或“無影響”)。

答案(1)①a.Sc.T0刻線②ADC(2)①10000×1k②0.03③無影響解析(1)①a.旋動部件S，進行機械調(diào)零，使指針對準(zhǔn)電流的“0”刻線。c.將插入“＋”“－”插孔的表筆短接，旋動部件T，進行歐姆調(diào)零，使指針對準(zhǔn)電阻的0刻線。②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，可知待測電阻阻值較大，應(yīng)將K旋轉(zhuǎn)到電阻擋“×1k”的位置，將兩表筆短接，重新進行歐姆調(diào)零，將兩表筆的金屬部分分別與被測電阻的兩根引線相接進行測量，則進行操作的步驟順序為ADC。(2)①改裝后歐姆表進行歐姆調(diào)零時，有Ig＝E解得歐姆表內(nèi)阻為R歐＝10000Ω該表盤的正中央對應(yīng)的電流為滿偏電流的一半，有12Ig＝解得待測電阻阻值為Rx＝10000Ω若該表盤正中央刻線標(biāo)記數(shù)字為10Ω，則有Rx＝10000Ω＝1000×10Ω可知改裝得到的應(yīng)是該歐姆表的×1k擋。②若通過改變歐姆表內(nèi)部電源的電動勢來更換擋位，則要得到“×10”擋，則歐姆表內(nèi)阻變?yōu)镽歐'＝101000×10000Ω＝100需將電源電動勢調(diào)整至為E'＝IgR歐'＝300×10－6×100V＝0.03V。③此歐姆表使用一段時間后，電源內(nèi)阻明顯增大，電動勢不變，但仍可進行歐姆調(diào)零。由于歐姆調(diào)零后，電動勢不變，歐姆內(nèi)阻也不變，所以此時用歐姆表測電阻，將對測量值無影響。角度多用電表的原理例2(2024·湖北恩施模擬)某物理興趣小組設(shè)計了如圖甲所示的歐姆表電路，通過控制開關(guān)S和調(diào)節(jié)電阻箱，可使歐姆表具有“×10”和“×100”兩種倍率。所用器材如下:A.干電池:電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.3ΩB.電流表G:滿偏電流Ig＝1mA，內(nèi)阻Rg＝160ΩC.定值電阻:R1＝1100ΩD.電阻箱R2和R3:最大阻值均為999.9ΩE.電阻箱R4:最大阻值為9999ΩF.開關(guān)一個，紅、黑表筆各1支，導(dǎo)線若干(1)該實驗小組按圖甲正確連接好電路。當(dāng)開關(guān)S斷開時，將紅、黑表筆短接，調(diào)節(jié)電阻箱R2使電流表達到滿偏，此時閉合電路的總電阻叫作歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)，則R內(nèi)＝Ω，歐姆表的倍率是(選填“×10”或“×100”)。

(2)閉合開關(guān)S:第一步:調(diào)節(jié)電阻箱R2和R3，當(dāng)R2＝Ω且R3＝Ω時，再將紅、黑表筆短接，電流表再次滿偏。

第二步:在電流表刻度上方標(biāo)出兩種倍率通用的歐姆表刻度。如:1.0mA的上方應(yīng)該標(biāo)0，0mA的上方應(yīng)該標(biāo)∞，0.6mA的上方應(yīng)該標(biāo)。

答案(1)1500×100(2)23.7140.010解析(1)歐姆表的內(nèi)阻R內(nèi)＝EIg＝1.510?3該倍率為×100擋。(2)閉合開關(guān)S時為×10倍率擋，此時歐姆表的內(nèi)阻為150Ω，即(R1＋Rg)R3電流計再次滿偏時由閉合電路的歐姆定律得E＝Ig(R1＋Rg)＋[Ig＋Ig(R1＋Rg)R3](R2＋r)，聯(lián)立解得當(dāng)S斷開時，倍率為×100擋;根據(jù)I＝0.6mA＝ER內(nèi)＋Rx，其中R內(nèi)＝1500Ω，解得Rx＝1000Ω，則0.6角度使用多用電表判斷二極管的正、負極例3(2024·浙江6月選考，16－Ⅱ)在測繪發(fā)光二極管在導(dǎo)通狀態(tài)下的伏安特性曲線實驗中，(1)用多用電表歐姆擋判斷發(fā)光二極管的正負極，選用×100擋時，變換表筆與二極管兩極的連接方式，發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉(zhuǎn)，選用擋(選填“×10”或“×1k”)重新測試，指針仍不偏轉(zhuǎn)，更換二極管極性后，發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)，此時與多用電表紅色表筆相連的是二極管(選填“正極”或“負極”)。

(2)圖甲是已完成部分連線的實物圖，為實現(xiàn)電壓可從零開始調(diào)節(jié)，并完成實驗，P應(yīng)連接接線柱(選填“a”“b”“c”或“d”)，Q應(yīng)連接接線柱(選填“a”“b”“c”或“d”)。某次選用多用電表量程為50mA擋測量，指針如圖乙所示，則電流I＝mA。

(3)根據(jù)測得數(shù)據(jù)，繪出伏安特性曲線如圖丙所示，說明該二極管是元件(選填“線性”或“非線性”)，正常發(fā)光時電壓在V范圍。

答案(1)×1k負極(2)ad45.0(44.9~45.1均可)(3)非線性1.9~2.5解析(1)發(fā)現(xiàn)電表指針均不偏轉(zhuǎn)，說明阻值過大，應(yīng)選用更高倍率的擋位重新測試，即換用×1k擋重新測試，根據(jù)電流“紅進黑出”規(guī)律可知，導(dǎo)通情況下，紅色表筆應(yīng)與二極管負極相連。(2)要求電壓可從零開始調(diào)節(jié)，則滑動變阻器應(yīng)采用分壓式接法，即P應(yīng)接a接線柱，根據(jù)題圖甲中用兩節(jié)干電池(3V)作電源可知，電壓表應(yīng)選用3V量程，即Q應(yīng)接d接線柱。根據(jù)多用電表的讀數(shù)規(guī)則結(jié)合題圖乙可知，電流I＝45.0mA。(3)由題圖丙可知二極管的I－U圖線為曲線，說明該二極管為非線性元件，有電流通過，即正常發(fā)光時，電壓在1.9~2.5V范圍。考點二故障檢測和元件探測角度用多用電表檢測電路故障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)用歐姆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4多用電表不僅可以用來測量電壓、電流、電阻和檢驗二極管的導(dǎo)電性能，還可以探究故障電路。(1)關(guān)于多用電表的使用，下列操作正確的是。

A.測電壓時，應(yīng)按圖甲連接方式測量B.測電流時，應(yīng)按圖乙連接方式測量C.測電阻時，可以按圖丙連接方式測量D.測二極管的反向電阻時，應(yīng)按圖丁連接方式測量(2)某同學(xué)發(fā)現(xiàn)如圖戊所示的實驗電路不能正常工作，為排查電路故障，將滑動變阻器滑片滑到最右端，閉合開關(guān)S，用多用電表測量各點間的電壓，則應(yīng)將如圖己所示的選擇開關(guān)旋至(選填“A”“B”“C”或“D”)，用正確的測量方法得到Uab＝Ubc＝Uce＝0，Uef＝6V，已知只有一處故障，則下列說法正確的是。

A.可能是R0斷路 B.可能是R0短路C.可能是R斷路 D.可能是R短路(3)為進一步判斷電路故障的性質(zhì)，他斷開開關(guān)S后，將選擇開關(guān)置于歐姆擋的“×1”擋，分別將紅黑表筆接c、e端時，指針指在如圖庚所示的位置，則該電阻為Ω，他將紅黑表筆接e、f端時，指針(選填“幾乎不偏轉(zhuǎn)”或“偏轉(zhuǎn)很大”)，因此電路故障為。

答案(1)AB(2)CBC(3)18幾乎不偏轉(zhuǎn)R斷路解析(1)根據(jù)多用電表的使用方法，測電壓時，紅表筆應(yīng)接電勢較高的點，故A正確;測電流時，電流從紅表筆進入，且串聯(lián)在電路中，故B正確;測電阻時，應(yīng)將待測電阻與電源斷開，故C錯誤;測二極管的反向電阻時，紅表筆應(yīng)接二極管正極，黑表筆應(yīng)接二極管負極，故D錯誤。(2)選擇開關(guān)應(yīng)置于直流電壓擋測電壓，故選擇開關(guān)應(yīng)置于C。若R0斷路，則Uce≠0，故A錯誤;若R0短路，Uab＝Ubc＝Uce＝0，電壓全加在e、f間，故B正確;若R斷路，則電壓全加在e、f間，故C正確;若R短路，則Uef＝0，故D錯誤。(3)指針讀數(shù)為18Ω，R0沒有短路，因此是R斷路，多用電表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)。角度用多用電表探測“黑箱問題”例5(2025·河南信陽模擬)如圖所示，電學(xué)實驗室的“黑盒子”表面有A、B、C三個接線柱，盒內(nèi)總共有兩個電學(xué)元件(一只定值電阻和一只半導(dǎo)體二極管)，為了探明盒內(nèi)元件的連接方式，小華同學(xué)用多用電表進行了如下探測:用多用電表歐姆擋進行測量，把紅、黑表筆分別與接線柱A、B、C連接，測量結(jié)果如表:紅表筆ABBCAC黑表筆BACBCA阻值有阻值阻值同A、B測量值很大很小很大略大于A、B間電阻(1)在虛線框中畫出黑箱內(nèi)的電路結(jié)構(gòu)圖。(2)小華為了精確測量黑箱內(nèi)二極管的正向電阻值和定值電阻阻值，又進行了如下實驗:將電源(電動勢未知，內(nèi)阻不計)、電阻箱、開關(guān)連接如圖，將e、f按照正確方式與A、B相連，并在A、B之間再接入一個電壓表，閉合開關(guān)，改變電阻箱R的大小，讀出多組對應(yīng)的電壓表讀數(shù)，記錄為U1。(3)將e、f按照正確方式與A、C相連，電壓表改接入A、C間，閉合開關(guān)，改變電阻箱R的大小，讀出對應(yīng)的電壓表讀數(shù)，記錄為U2。(4)分別作出1U1－R和1U2－R圖像，發(fā)現(xiàn)兩圖像均為直線，若直線縱截距均為a，斜率分別為k1、k2，則電源電動勢為